DE965823C - Schaltungsanordnung zur Uebertragung von Signalen ueber eine abgeriegelte Verbindungsleitung mittels Wechselstrom - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 19. JUNI 1957

I 5582 Villa/2i a³

In Fernmeldeanlagen, insbesondere Fernsprechanlagen, tritt häufig die Aufgabe auf, Signale über eine durch Transformatoren abgeriegelte Leitung zu übertragen. Dies ist beispielsweise bei Hochspannungsanlagen der Fall, bei denen eine Teilnehmerstation über eine Hochspannungsleitung und automatische \^rermittlungseinrichtung mit einer zweiten Teilnehmerstation verbunden werden soll.

Während in der Fernsprechtechnik eine Stromquelle zur Vermittlung der Wählimpulse zur Verfügung steht, muß für die Übertragung dieser Impulse bzw. Signale bei abgeriegelten Leitungen zu anderen Übertragungsmitteln übergegangen werden. Diese bestehen hauptsächlich in der Anwendung eines Wechselstromes. Derartige Systeme sind bereits bekannt. Eine Übertragung von Signalen in der bekannten Art mit niederfrequentem Wechselstrom hat aber vor allem den Nachteil, daß sie nicht verwendet werden kann, wenn als Verbindungsleitung beispielsweise eine Hochspannungsleitung zur Verfügung steht, die ebenfalls mit niederfrequentem Wechselstrom betrieben wird. Eine andere Möglichkeit zur Signalübertragung bietet die Tonfrequenzwahl, bei der sämtliche Signale und Nummernstromstöße mit Hilfe tonfrequenter Impulse übertragen werden. Um Signale zu erzeugen, hat man auch schon durch Gitterbeeinflussung die Schwingungserzeugung eines Röhrengenerators gesteuert, d. h. ihn zum Schwingen gebracht oder sein Schwingen verhindert. Die auf diese Weise örtlich erzeugten Signale werden dann auf die Leitung gegeben. Es muß also der Generator der Teilnehmer-

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station zugeordnet sein. Die Kosten für eine derartige Anlage sind daher hoch. Es sind auch Anlagen bekannt, bei denen mittels einer Trägerfrequenz über abgeriegelte Leitungen, z. B. Hochspannungsleitungen, gesprochen wird. Die Signalgabe wird hierbei durch entsprechende Tastung der Trägerfrequenz vorgenommen. Der Nachteil der bekannten Anlagen besteht darin, daß die Schaltungen sehr kompliziert sind. Es müssen besondere ίο Stromversorgungsgeräte sowie Ortsbatterien sowohl an den Unterstationen als auch an der zentralen Vermittlung benutzt werden, wodurch eine solche Anlage sehr verteuert wird. Hinzu kommen außerdem die Kosten zur Überwachung an den Unter Stationen.

Man hat auch schon zur Übermittlung einer Meldung, z. B. Feuermeldung, über besprochene Fernsprechleitungen den Weg eingeschlagen, einen über die Meldestelle, simultan über die Fernsprechleitung und über die Meldesammelstelle verlaufenden und auf Resonanz abgestimmten Schwingungskreis zu verstimmen. Die dadurch hervorgerufene Stromänderung dient zur Anzeige einer Meldung. In dieser Anordnung wird also durch einfache as Änderung des Widerstandes in einem Stromkreis eine Stromänderung in diesem Kreis hervorgerufen und als Meldekriterium ausgewertet. Bei rasch aufeinanderfolgenden Widerstandsänderungen spielen jedoch die Ein- und Ausschwingvorgänge im Schwingungskreis eine Rolle. Diese Anordnung eignet sich daher weniger zur Übertragung von rasch aufeinanderfolgenden Signalen, z. B. Impulsen bei der Nummernwahl, sondern ist mehr für die einmalige Abgabe einer Meldung geeignet. Sie ist außerdem in ihrer Anwendung beschränkt, da sie nur für simultan geschaltete Verbindungsleitungen brauchbar ist.

In einer anderen bekannten Anordnung, die nach dem gleichen Prinzip arbeitet, wird durch Verändern des Sekundärkreises eines Transformators im Primärkreis eine Stromänderung hervorgerufen, die zur Betätigung eines Relais ausgenutzt wird. Bei dieser Anordnung wird auf der ankommenden Seite der Leitung ein Wechselstrom erzeugt und zur Signalgabe am abgehenden Ende der den Sekundärkreis des Transformators bildenden Leitung beeinflußt. Vielfach reichen die durch eine Stromänderung erreichbaren Werte aber nicht aus, um ein einwandfreies Arbeiten der Relais zu gewährleisten. Solche Anordnungen sind daher nicht in allen Fällen brauchbar. Ein anderer Nachteil der bekannten Anordnung liegt darin, daß nicht nur im Primärkreis Stromänderungen auftreten, sondern daß bei der Signalgabe auch im Sekundärkreis eines Transformators hohe Ströme bzw. Spannungen auftreten, ' die am Unterbrecherkontakt geschaltet werden. Es kann daher am Kontakt zu beträchtlicher Funkenbildung kommen. Außerdem können auch wegen der auftretenden Ströme bzw. Spannungen bei Leitungsunterbrechungen oder bei Leitungskurzschluß Funken entstehen, die die Verwendung solcher Anordnungen im Bergbau und in anderen explosionsgefährdeten Betrieben ausschließen.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Signalen über eine abgeriegelte Verbindungsleitung mittels Wechselstrom, die in ihrem Aufbau wesentlich vereinfacht ist. Sie ist vielseitig anwendbar und vermeidet die obengenannten Nachteile der bekannten Anordnungen. Infolge ihres einfachen Aufbaues sind die Unterhaltungskosten auf ein Minimum herabgesetzt. Um Signale über eine abgeriegelte Verbindungsleitung mittels Wechselstrom zu übertragen, wobei der Wechselstrom am ankommenden Ende der Leitung erzeugt und zur Signalgabe am abgehenden Ende der Leitung beeinflußt wird, wird ernndungsgemäß vorgeschlagen, daß am ankommenden Ende der Verbindungsleitung ein Oszillator zur Erzeugung des Wechselstromes vorgesehen ist, dessen Rückkopplungsweg durch einen Teil der Leitung gebildet wird, und daß bei der Signalgabe durch Schaltmittel am abgehenden Ende der Leitung die Impedanz des Rückkopplungsweges derart geändert wird, daß eine Steuerung der Schwingungserzeugung erfolgt und dadurch Signale ausgelöst werden.

Es entfallen also hier die kostspieligen Einrichtungen zur Umsetzung der Signale an der Teilnehmerstelle. Eine solche Schaltungsanordnung läßt sich demzufolge nicht nur dort anwenden, wo es beispielsweise bei der Hochspannungstelefonie erforderlich ist, die Leitung durch Transformatoren aufzutrennen und über diese Leitung Signale zu geben, sondern auch dann, wenn Signale von explosionsgefährdeten Räumen, beispielsweise Gruben, zu einer Zentrale übertragen werden sollen.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen gezeigt sind, näher beschrieben werden.

Fig. ι zeigt schematisch die prinzipielle Schaltung ;

Fig. 2 und 3 zeigen zwei Beispiele eines einfachen Systems;

Fig. 4 zeigt ein,etwas, komplizierteres Beispiel, das von getrennten Sprech- und Signalkanälen mit Hoch- und Tiefpaßfiltern Gebrauch macht, während

Fig. 5 ein getrenntes Kanalsystem zeigt, welches einen Phantomstromkreis benutzt, und endlich

Fig. 6 eine direkte Signalanordnung mit einem Oszillator als Quelle zeigt und ein Relais als Empfänger. Das System ist auf dem der Fig. 4 auf gebaut. '

Bezugnehmend auf Fig. 1 stellt IT 1 einen Transformator dar, der die Leitung galvanisch trennt. Er ist an dem Teilnehmerende einer zweiadrigen Leitung vorgesehen. Za stellt eine Impedanz dar, die mit der Leitung auf der Teilnehmerseite über den Transformator IT 1 verbunden ist. In der Zentrale ist die an den Klemmen x, y angedeutete Impedanz Zb die resultierende Impedanz, die an diesen Klemmen gemessen wird. Za und Zb werden mit einer besonderen Frequenz, ζ. B. der Signalfrequenz, gemessen.

Es ist von der Übertragungstheorie bekannt, daß die Impedanz an den Klemmen an einem Ende einer Leitung nicht nur von der Impedanz abhängt, X25 die am anderen Ende der Leitung mit der Meßfre-

quenz zusammengefügt ist, sondern auch von dem Gesamtwiderstand, Induktivität, Kapazität und Ableitung einer Leitung abhängig ist. Die vier letzteren Parameter werden gewöhnlich durch ihren Wert pro Einheitslänge der Leitung ausgedrückt, so daß die Länge der Leitung ebenfalls in die Leitungsgleichung mit eingeht.

Es ist bekannt, daß für eine gegebene Leitung der Einfluß der Impedanz, z. B. 'La auf den gemessenen Wert Zb am anderen Ende der Leitung immer geringer wird, je länger die Leitung ist. Das heißt, die an den Klemmen x, y gemessene Impedanz wird bei einer besonderen Frequenz / immer weniger empfindlich für die Impeidanzänderungen, die am anderen Ende der Leitung bei Za stattfinden. Unter der Voraussetzung, daß die Leitung nicht zu lang wird oder daß die Meßfrequenz genügend nieder gehalten wird, kann jedoch ein Impedanzwechsel an der Teilnehmerstelle durch

ao Wähl- oder Zahlengeberbetätigung gut auf die Vermittlung als Leitungsimpedanzwechsel übertragen und dort benutzt werden, um den Zustand des Meßfrequenzgenerators zu ändern, wobei dann ein Signal ausgelöst wird.

Ein einfaches System, das auf den obenerwähnten Grundsätzen basiert, ist in Fig. 2 gezeigt. Dort ist eine ortsgespeiste Teilnehmerstelle mit einer Nummornschei.be sowie die Einrichtung an der Vermittlung mit einem Relais A gezeigt. Die Vermittlungseinrichtung besteht in der Hauptsache aus einer induktiv rückgekoppelten Schwingröhre für eine passende Tonfrequenz. Sie enthält einen linken Teil α der Doppeltriode V 1 mit den dazugehörigen Schaltelementen einschließlich der Leitungsimpedanz von T1 sowie eine Audionschaltung, die durch den rechten Teil b von V1 gebildet wird und in dem Anodenstromkreis das Relais A enthält. Die Einrichtung wird von der 50-V-Vermittlungsbatterie gespeist, die mit der positiven Ansdilußklemme geerdet ist. Die Anoden der beiden Triodenteile von Vi sind gewöhnlich geerdet.

Der Oszillator besteht zusätzlich zur Triode V i-a aus einem Rückkopplungskreis, der mit der Anode über den Kondensator C 4 verbunden ist.

Der Rückkopplungsweg enthält eine Reihenschaltung von Transformator T1, Resonanzstromkreis Lx-Ci und einen Reihenwiderstand R1 und ist mit dem Gitter-Kathoden-Kreis von V i-a durch den unteren angezapften Teil von L 1 verbunden.

Die Kathode ist mit der negativen Klemme der 50-V-Batterie verbunden, um die Gleichstrombedingungen zu erfüllen. Die Anodenbelastung für den Oszillator wird durch den oberen Teil der angezapften Primärwicklung des Transformators T1 gebildet. Die Sekundärwicklung des Transformators Ti ist über C3 mit der Leitung verbunden, welche dadurch den Rückkopplungseffekt beeinflußt.

Der Oszillatorausgang verläuft über die Primärwicklung des Transformators T 3 und ist mit der Anode von V i-a verbunden. Die Sekundärseite des Transformators ist mit den in Brückenschaltung geschalteten Gleichrichtern Wi und dem Belastungswiderstand R 2 belastet. Die Ausgangsspannung von T 3 wird in W1 gleichgerichtet und als positive Spannung auf das Gitter von V i-b gegeben, die als Gleichrichter wirkt. Diese Spannung neutralisiert die durch Kathode und Heizwiderstand R 3 erzeugte und über W1 angelegte negative Gittervorspannung. Die Anode von Vi-b ist über eine Wicklung des Relais A an Erde gelegt. Die andere Wicklung des Relais A ist über den Widerstand R 4 und Gleichrichter W 2 kurzgeschlossen.

Die letztere Anordnung, welche später noch beschrieben wird, dient zur Impulskorrektur der wiederholten Signale.

Fehlen die Schwingungen in Vi -a, so genügt die negative, in i?3 durch den Heizstrom erzeugte Vorspannung, um V i-b zu sperren. Relais A wird daher nicht betätigt. Wenn dagegen der Oszillator schwingt, so vernichtet die positive Vorspannung, welche durch Gleichrichtung am Oszillatorausgang . erhalten wird, die negative Vorspannung, so daß das Relais betätigt wird.

In der Vermittlung endet die von der Teilnehmer-Station kommende Leitung an der Wicklung eines Transformators T 2, dessen andere Wicklung mit der gewöhnlichen Teilnehmereinrichtung (A-, B- und C-Relais hier nicht gezeigt) amtsseitig verbunden ist und welche ebenfalls zwei Hälften aufweist, die durch einen Kondensator C 5 miteinander gekoppelt sind. Parallel zum Kondensator ist ein Kontakt α des Relais A in Reihe mit einem Widerstand R 5 angeordnet. Dieser Kontakt dient dazu, die ankommenden Signale auf die Vermittlungseinrichtung zu übertragen. Der abgehende Teil der Leitung sowie der Abschluß an der Teilnehmerseite ist in den Rückkopplungsstromkreis des Oszillators einbezogen. Der Nebenschlußeffekt der Impedanz der automatischen Vermittlungseinrichtung wird durch die Einfügung eines Resonanzstromkreises L2-C2, welcher inResonanz mit der Signalfrequenz liegt, kleingehalten. Ist die bei T1 dargestellte Impedanz klein, so schwingt der Oszillator. Ist sie jedoch hoch, so hören diese Schwingungen auf. Relais A wird daher in Übereinstimmung mit der Impedanz der Teilnehmerleitung betätigt oder aberregt, und die Gleichstromschleife wird an der Amtsseite der Vermittlung entsprechend geöffnet oder geschlossen.

An der Teilnehmerstelle endet die Leitung an einem Transformator ITi, dessen Sekundärwicklung mit der Teilnehmereinrichtung über einen parallel geschalteten Resonanzstromkreis L6-C6 verbunden ist und in Resonanz mit der Signalfrequenz liegt. Der Zweck ist ähnlieh wie die Anordnung an der Vermittlungseinrichtung. Auf der Sekundärseite von IT 1 ist ein Reihenresonanzstromkreis Ly-C% vorgesehen, der ebenfalls auf die Signalfrequenz abgestimmt und über die Kontakte a, b des Hakenumschalters angeschlossen ist.

Ist die Leitung frei, so stellt der Reihenstromkreis eine niedere Impedanz für die ankommende Frequenz des Oszillators dar. Dieser gerät in Schwingungen und betätigt dabei Relais A. Die Leitung zur automatischen Vermittlungseinrichtung

wird geöffnet. Wird die Leitung von der Teilnehmerstelle aus belegt, so wird der Reihenresonanzstromkreis unterbrochen, und die Leitungsimpedanz wird bei der Signalfrequenz höher. Die Schwingungen hören auf und bringen Relais A zum Abfall. Die Gleichstromschleife zur automatischen Vermittlungseinrichtung wird, so wie bei einer gewöhnlichen Fernsprechstelle, geschlossen. Das Abheben des Empfängers oder Handapparates vom ίο Haken verbindet die Sprecheinrichtung über die Kontakte b-c und h-i mit der Leitung. Ferner wird ein mechanischer Impulsgenerator, beispielsweise eine Telefonnummernscheibe, mit den gewöhnlichen Kontakten d, e, f, g und Unterbrecherkontakt k an die Leitung angeschaltet. Wird die Wählscheibe gedreht, so wird durch das Schließen der Kontakte / und g der Kondensator C 7 über den Kontakt k parallel zu Ly geschaltet und durch das Schließen der Kontakte d und e die Einschaltung ao des Reihenstromkreises C8 und Ly-Cy in die Leitung bewirkt. Da Ly-Cy mit der Signalfrequenz in Resonanz ist, bleibt die im Nebenschluß geschaltete Impedanz hoch. Bei jedem Öffnen der Impulskontakte k, d. h. wenn die Nummernscheibe in die Ruhelage zurückkehrt, wird Cy abgeschaltet, während L7 in Reihe mit C 8 bleibt. Die Leitung ist demzufolge durch die niedere Impedanz des Reihenstromkreises überbrückt, und Zb bekommt einen niederen Wert, so daß in der Vermittlung bei jedem Öffnen der Kontaktfedern Schwingungen erzeugt werden und als Folge davon Relais A betätigt wird. Die Wählimpulse werden also auf die Vermittlungseinrichtung durch Modulation der Leitungsimpedanz an der Teilnehmerstelle übertragen. Die Sperrkreise L2-C2, LG-C6 machen das Relais A in gewissem Grade sprachunempfindlich. Diese Art der Zeichengabe hat einen Vorteil gegenüber den gewöhnlichen Tonfrequenzsignalsystemen, der darin besteht, daß der Signalpegel, der zur Speisung der Audionstufe und Betätigung des Relais A zur Verfügung steht, weit größer ist als bei den anderen Tonfrequenzsystemen. Das Verhältnis Signal zur Sprache ist viel größer als gewöhnlich; die Sprachbeeinflussung kann daher leicht vermieden werden.

Der Nebenschlußstromkreis R4.-JV2 der zweiten Wicklung des Relais A soll jetzt erläutert werden. Die Einschwing- und Ausschwingzeiten der durch die Nummernscheibe entstehenden Schwingungen sind nicht stetig, so daß ein gewisser Verzerrungsbetrag des Impulsverhältnisses in den durch Relais A wiederholten Signalen verursacht wird. Die Wirkung des Gleichrichters Wz in dem Nebenschlußstromkreis trägt dazu bei, die öffnungs- und Schließungszeiten des Relais A zu differenzieren. Dadurch wird es möglich, weitgehendst die ursprüngliche Zeitdauer der Impulse wiederzubekommen.

Kommt ein Ruf an der Teilnehmerstelle an, so geht der normale Rufstrom von 17 Hz über den Vermittlungsübertrager T 2 auf die Leitung (L 2-C 2 haben eine niedere Impedanz) und betätigt den Wecker BL an der Teilnehmerstelle über die Kon-takte a, b, J₁ i. Dieser Strom kann den Oszillator infolge des Reihenkondensators C 3 oder eines abgestimmten Resonanzstromkreises, der in der Leitung zum Oszillator liegt, aber nicht gezeigt ist, nicht beeinflussen.

Hebt der Teilnehmer ab, so wird der Wecker abgetrennt und dadurch die Impedanz der Teilnehmerstation, wie oben beschrieben, erhöht. Die Schwingungen hören auf, Relais A fällt ab. Dadurch wird die Schleife zur Vermittlungseinrichtung geschlossen und der Rufstrom abgeschaltet.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten bei der Teilnehmerstation, die Abschlußimpedanz durch die Wahl zu variieren. Eine davon besteht darin, durch die Arbeitskontakte der Wählereinrichtung den Kondensator C 8 kurzzuschließen und den Unterbrecherkontakt zum Öffnen des Kurzschlusses zu benutzen. Auf diese Weise kann C 7 entfallen.

Es kann auch irgendeine andere Ausführung eines Impulsgenerators, z. B. Zahlengeber, benutzt werden.

Keines der Schaltelemente des Systems braucht von hoher Qualität zu sein. Die Entfernung, über die das System arbeiten kann, hängt von der Signalfrequenz und der Empfindlichkeit des Relais A ab. » Mit einem gewöhnlichen Fernsprechrelais und einer Signalfrequenz von 3,1 kHz wird eine erfolgreiche Übertragung über 1,75 Meilen erhalten. Sofern die Frequenz herabgesetzt ist, kann die Länge der Leitung wesentlich erhöht werden. Der Signalpegel an der Klemme der Vermittlungsseite ist in der Größenordnung von O db bezogen auf 1 Milliwatt und 5⁰⁰ Ohm. Es bereitet keine Schwierigkeiten, das genaue Impulsverhältnis an den Kontakten des Relais A zu erhalten.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit näheren Einzelheiten.

Das System der Fig. 2 war für eine Frequenz von ungefähr 2000 Hz gedacht und ist daher bezügzüglich der Leitungslänge sehr beschränkt. Das System der Fig. 3 arbeitet mit einer niederen Frequenz, z. B. 200 Hz, und ist für lange Teilnehmerleitungen bestimmt. Der Gebrauch einer niederen Frequenz bedeutet, daß die Interferenzgefahr mit anderen Stromkreisen reduziert wird, so daß ein höherer Signalpegel für die Leitung zugelassen werden kann. Besonders vorteilhaft kann von dieser Möglichkeit Gebrauch gemacht werden, wenn die Bedingungen für den Beginn und das Ende der Oszillatorschwingungen umgekehrt werden. Es werden damit weitere Vereinfachungen erreicht, durch die hochwertige Zubehörteile entfallen und wodurch ein gewöhnlicher Nummernscheibenstromkreis benutzt werden kann. Damit ist eine Verbesserung der Impulsverhältnisse erreicht. Die Signalbedingungen, welche von dem Teilnehmergerät gefordert werden, entsprechen den gewöhnliehen Gleichstrombedingungen.

Fig. 3 zeigt mehr Schaltelemente (AA-, B-, C-Relais) der automatischen Vermittlungseinrichtung (im Beispiel ist das gewöhnliche ^-i-Relais mit AA bezeichnet und ist gleichzeitig ein Hilfsrelais in der Tonfrequenzeinriohtung).

Der Oszillator und das Audion sind im wesentlichen die gleichen wie in Fig. 2, aber die Ankopplung an die Leitung erfolgt diesmal im Rückkopplungskreis parallel zu dem Resonanzstromkreis Li-Ci an Stelle in Reihenschaltung. Die Anschaltung an die Leitung erfolgt bei Γι in Reihenschaltung über verschiedene Relaiskontakte. Ist die Leitung frei, so ist die über den Rückkopplungsweg an den Oszillator angelegte Impedanz hoch. Es werden Schwingungen erzeugt. Relais A wird über die linke Wicklung betätigt. Dadurch fällt Relais AA ab, und die Schleife zur automatischen Wähleinrichtung wird geöffnet (bei aal).

An der Teilnehmerstation ist der Wecker BL über den Transformator ITi, über die Ruhekontakte a, b des Hakenumschalters geschaltet. Der abgehobene Handapparat sowie der Nummernschalter sind über Kontakte c und h mit der Leitung verbunden.

Über die Unterbrecherfedern k der Nummernscheibe liegt ein Reihenresonanzstromkreis Ly-C8 in Brücke zur Leitung (wenn die Bezeichnungen der Fig. 2 hier wieder verwendet werden). Dieser Stromkreis ist in Resonanz mit der Signalfrequenz und durch den Arbeitskontakt der Nummernscheibe während der Wahl kurzgeschlossen, um die bestmöglichen Leitungsfoadingungen zu erhalten. In der Vermittlung ist analog dazu ebenfalls ein Reihen-Resonanzstromkreis L 2-C 2 vorgesehen, der die Leitung überbrückt. Er wird ebenfalls während der Wahl durch das C-Relais kurzgeschlossen.

Die niedere Impedanz, die durch Ly-C8 und L2-C2 am Oszillatorstromkreis liegt, wirkt sich nur widerstandsmäßig aus.

Bei Abheben des Handapparates für einen abgehenden Ruf wird der Wecker abgetrennt und mit Ly-C 8 eine niedere Impedanz über die Kontakte £, b, c, h, i sowie mit L2-C2 eine ebenfalls niedere Impedanz an die Leitung und damit auch über Γ ι an den Oszillatorstromkreis angelegt. Der Oszillator schwingt nicht mehr, wodurch Relais A abfällt und das Hilfsrelais AA über den Kontakt α ι betätigt wird.

Relais AA betätigt über den Kontakt aa 2 das Verzögerungsrelais B und schließt die Leitungsschleife zur Vermittlungseinrichtung über Kontakt aai.

Das betätigte Relais B trennt mit Kontakt b 1 die rechte Wicklung des Relais C ab, welches für den von der Leitung kommenden Rufstrom empfindlich ist. Es bereitet ferner mit Kontakt b y einen Betätigungsstromkreis für Relais C vor, an dem während der Leitungsunterbrechungen über die Ruheseite des Kontaktes aa2 Erde liegt. Der Kontakt b2 bereitet in Reihe mit dem Arbeitskontakt c 1 einen Kurzschlußstromkreis in der Leitungsschleife vor. Kontakte b 3 und £4 schalten den Dauerruf ab, welcher andererseits durch die Kontakte cß und 04 angelegt wird, während Kontakte b 5 und b 6 die Teilnehmerschleife aufrechterhalten, wenn während des Wählvorgangs Relais C betätigt ist. Während der Wahl verursacht jede Unterbrechung des Nummernscheibenimpulskontaktes k ein Ansteigen der Leitungsimpedanz und damit die Erzeugung von Schwingungen. Relais A wird betätigt, Relais AA fällt ab und trennt die Leitungsschleife auf, wodurch die Unterbrechung von Nummernschalter zur Vermittlungseinrichtung übertragen wird. Wenn der Impulskontakt geschlossen ist, fällt die Leitungsimpedanz ab, die Schwingungen hören auf, Relais A fällt ab, wodurch Relais AA die Leitungsschleife zum Amt wieder schließt. Auf diese Weise werden die Nummernimpulse auf die Vermittlungseinrichtung übertragen.

Die weiteren Funktionen der Relais B und C sind sind von der Vermittlungstechnik her bekannt, aber sie sollen noch kurz der Vollständigkeit halber beschrieben werden.

Relais C ist ein leicht verzögertes Relais und wird beim ersten Abfall des Relais AA bei Rückkehr der Nummernscheibe in die Ruhelage betätigt und bleibt danach bis zum Ende der Ziffer betätigt. Die Kontakte c 1 und b2 schließen die Leitung zur A^ermittlungszentrale kurz, welche durch den Kontakt aa ι im Rhythmus der Wählimpulse unterbrochen wird. Kontakt c 2 bildet eine Schleife am ankommenden Ende der Teilnehmerleitung. Die Kontakte c 3 und c 4 sind in diesem Zusammenhang unwirksam. Die zweite rechte Wicklung des Relais A ist, so wie in Fig. 2, für die Impulskorrektur vorgesehen, sie wird aber in diesem Falle durch einen Impulsstrom vom Relais AA bei jeder Betätigung durch die Nummernscheibe erregt.

Außerdem ist das Relais C ein Rufrelais, welches auf den Rufstrom anspricht, der von der Vermittlungszentrale kommt. Dies erfolgt über die rechte ⁹^ Wicklung und den Kondensator Cg. Über die Kontakte c3, c4 und ü>3, &4 wird Rufstrom in Übereinstimmung mit der Betätigung des Relais C zur Teilnehmerstelle abgegeben.

Das Relais AL, welches in beiden Fig. 2 und 3 ^t0° gezeigt ist, ist ein Alarmrelais, welches einen Alarm auslöst, wenn die Schwingungen aussetzen.

Ist die Leitung im Gesprächszustand, so ist der Oszillator infolge des bei 200 Hz niederen Wertes der Impedanz Ly-C'8 und L2-C2 im Ruhezustand. ^t05 Diese Nebenschlüsse sind im gewöhnlichen Sprachband oberhalb 300 bis 400 Hz unwirksam.

In einem Versuchsmuster sind mehrere Vorteile dieses Systems gefunden worden.

1. Die Speisung erfolgt lediglich von einer 50-V-Batterie.

2. Es werden nur einfache Schaltelemente verwendet.

3- Der Betrieb ist für Leitungswiderstände von mehr als 600 Ohm bei Spannungen von 46 bis 52 Volt gewährleistet.

4. Signalpegel von 8 bis 10 dbm.

5. Keine Sprachverzerrungen.

6. Keine Sprachbeeinflussung.

Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele, denen eine etwas breitere Auslegung des Ausdruckes »Impedanz«, welcher aus der Wechselstromtheorie entnommen ist, zugrunde liegt.

Der Begriff Impedanz ist definiert durch das Verhältnis ^, wobei E und / beide komplexe Größen

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sind. E sei die Spannung, die an einem Klemmenpaar eines Netzwerkes angelegt wird, und / sei der resultierende Strom, gleichgültig, ob innerhalb des Netzwerkes noch eine oder mehrere elektromotorisehe Kräfte bestehen. Wenn man z. B. bei einem Klemmenpaar eines Netzwerkes, das in seinem Innern keine elektromotorischen Kräfte aufweist,

ein Verhältnis -=- erhält für einen Strom I, der beim

Anlegen einer elektromotorischen Kraft E auftritt, so ist die Impedanz des Netzwerkes an diesen Klem-

men durch -=- definiert. Wenn nun eine andere elek-

tromotorische Kraft innerhalb oder außerhalb an das Netzwerk angelegt wird, so ändert sich das

Verhältnis y. Das Auftreten dieser zweiten elektromotorischen Kraft kann daher so betrachtet werden, als ob die Impedanz des Netzwerkes, von diesen Klemmen aus betrachtet, sich geändert hat.

In Fig. 4 und 5 ist an der Teilnehmerstelle in an sich bekannter Schaltung ein getrennter Kanal für den Rückweg des Signalstromes zum Oszillator vorgesehen; in Fig. 4 z. B. durch die Auftrennung des Sprachweges in Hoch- und Niederfrequenzkanäle und in Fig. 5 durch Anwendung eines Phantomstromkreises. Die übrige Vermittlungs- und Teilnehmereinrichtung ist hier im wesentlichen so beschaffen wie in den vorher beschriebenen Einrichtungen.

In Fig. 4, die hauptsächlich schematisch ausgeführt ist, ist im Amt der Oszillator 1 als ein auf die Signalfrequenz fo abgestimmter Verstärker ausgebildet (vorzugsweise in der Größe von 2000 Hz). Die Ausgangsklemmen 2 das Oszillators sind über ein Tiefpaßfilter 3 und Kondensatoren 4 mit der Teilnehmerleitung verbunden. Der Filter hat eine Grenzfrequenz von etwa 3000 Hz und ist außerdem mit der automatischen Vermittlungseinrichtung über einen Relaiskontakt α verbunden.

Die Eingangsklemmen 5 des Oszillators oder Verstärkers sind ebenfalls mit der Leitung, aber in diesem Fall über ein phasenkompensierendes Netzwerk 6 und ein Hochpaßfilter 7, welches als Komplement zum Tiefpaßfilter ausgebildet ist, verbunden. Es wird also keine Energie vom Ausgang auf den Eingang des Oszillatorverstärkers bei der Frequenz fo direkt übertragen.

An der Teilnehmerstation zweigt sich nach dem Transformator IT 1 die Leitung in ähnliche komplementäre Nieder- und Hochpaßfilter 8 und 9 auf, die über einen harmonischen Generator oder Frequenzvervielfacher 10 wieder miteinander verbunden sind. Parallel zur Leitung ist zwischen 9 und 10 ein Hilfsschwingkreis L-C vorgesehen, welcher eine Ortsbatterie B und einen Kontakt ζ enthält. Zwischen den Einrichtungen 8 und 10 ist der Handapparat 11 angeschlossen. Die Kontakten und y zwischen den Einrichtungen 8 und 10 dienen dazu, den Stromkreis bei der Wahl zu unterbrechen.

Der harmonische Generator erzeugt vorzugsweise die dritte Harmonische der Frequenz fo, d. h.

6000 Hz. Der L-C-Kreis ist gleichfalls auf diese Frequenz abgestimmt.

Wird angenommen, daß der Oszillatorverstärker bereits schwingt, so werden 2000 Hz über den Tiefpaßfilter der Vermittlungsstelle gegeben, an dem Tiefpaßfilter der Teilnehmerstelle ausgefiltert und an den Eingang des harmonischen Generators gelegt (x, y sind geschlossen). Die von ihm erzeugten 6000 Hz werden über den Hochpaß 9 auf die Leitung gegeben und kommen an die Vermittlung, wo sie durch den Hochpaß 7 ausgesiebt und an den Eingang des Verstärkers gelegt werden. Hier werden trotz der erhöhten Frequenz die einmal eingeleiteten Schwingungen des Oszillators aufrechterhalten.

Jedoch kann der Oszillator mit dieser Frequenzvervielfachung nicht allein durch das Schließen des Rückkopplungskreises, der den harmonischen Generator enthält, zu schwingen anfangen. Daher ist der auf die Frequenz 3/0 abgestimmte L-C-Stromkreis vorgesehen, um einen Stromstoß von einem gedämpften Wellenzug der Frequenz 3/0 auf den Stromkreis zu geben, um die Schwingungen einzuleiten, wenn es erforderlich ist, z. B. beim Auflegen des Handapparates oder während der Wahl. Daher sind Kontakte ζ (welche verdoppelt werden können, wenn es notwendig ist) vorgesehen, die dem Hakenumschalter und der Nummernscheibe zugeordnet sind.

In Übereinstimmung mit den Ausführungen am Anfang dieses Beschreibungsteiles stellt die an der Teilnehmerstation in Erscheinung 'tretende dritte Harmonische in diesem System eine neue elektromotorische Kraft dar, so daß die Impedanz der Lei-

tung, d. h. das Verhältnis -j von den Klemmen 5 im Amt durch den Hochpaß 7 betrachtet, geändert wird.

Das Erfordernis dieses Systems liegt darin, daß die 3/o-Komponente den Oszillatorverstärker in genauer Phase und mit genügender Amplitude erreichen muß, um eine Synchronisation zu bewirken. Daher ist die Einführung des veränderlichen Phasenkompensationsnetzwerkes 6 vor dem Verstärker erforderlich, während letzterer eine genügende Verstärkung in den vorhergehenden Stufen des Oszillatorverstärkers gibt, um schwache Signale, die von der Teilnehmerstelle zurückkommen, zu unter- no stützen.

Dieser letztere Punkt, d. h. die Stärke des zurückkommenden Signals und die Verstärkung, die benutzt werden kann, ist der ausschlaggehende Faktor für die Länge einer Leitung, die mit diesem Systern betrieben werden kann.

Die Teilnehmereinrichtung ist ebenfalls kompliziert und kostspielig und würde eine ungewöhnliche Stromversorgung erfordern. Als Batterie zur Erzeugung der Startstromstöße für die 6000 Hz könnte die Sprechbatterie genommen werden.

Fig. 5 zeigt ebenfalls in schematischer Darstellung eine Anordnung, welche einen Phantomstromkreis benutzt. Der Oszillator 20 ist auf der Amtsseite mit einer Klemme des Rückkopplungsweges eerdet, während die andere Klemme an den Mittel-

punkt des Phantomstromkreises auf der Leitungsseite des Transformators 21 angeschlossen ist. Die in Fig. 3 gezeigte Oszillatoranordnung kann benutzt werden.

An der Teilnehmerseite ist der Mittelpunkt des Transformators 22 mit der Primärwicklung eines zweiten Transformators 23 verbunden, dessen andere Klemme geerdet ist. Die zweite Wicklung des Transformators 23 enthält in ihrem Stromkreis den Unterbrecherkontakt 24 und Hakenumschalter 25. Die Sekundärwicklung des Transformators 22 ist mit dem Teilnehmerapparat verbunden.

Der Oszillator schwingt, wenn die äußere Impedanz hoch ist, d. h. wenn die Phantom-Erd-Impedanz vom Amt aus gesehen hoch ist. Dies wird unter normalen Ruhebedingungen auf der Teilnehmerstelle der Fall sein, da die Sekundärwicklung des Transformators 23 bei 25 offen ist, wodurch die Primärwicklung einen höheren Reihenblindwiderao stand mit Erde darstellt.

Wird der Handapparat vom Haken abgenommen, so wird der Kontakt 25 geschlossen, wodurch die Sekundärwicklung von 23 kurzgeschlossen wird und die Impedanz des Phantomstromkreises heruntergeht. Die Schwingungen hören auf, wobei der Kontakt α auf der Amtsseite die Leitungsschleife zur automatischen Vermittlung schließt.

Öffnen die Wählkontakte während der Wahl, so wird der Kurzschlußstromkreis aufgehoben und der Oszillator schwingt.

Das System kann ebenfalls in einer umgekehrten Weise arbeiten, d. h. es kann durch passende Anordnung des Oszillatorsteuerkreises auch beim Kurzschließen des Kreises schwingen.
Obgleich bei der beschriebenen Anordnung während des Gespräches ein Signalton fehlt, kann diese verschiedenartig ausgeführt werden, und es kann, wenn es erforderlich ist, durch zusätzliche Mittel ein Ton auf die Leitung während des Gespräches gegeben werden.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Anordnung, welche

auf die getrennte Signalkanalanordnung der Fig. 4 und S anwendbar ist. Sie ist in Verbindung mit der Hoch- und Tiefpaßfilteranordnung der P'ig. 4 dargestellt.

In dieser Anordnung speist der Oszillator 31 die Leitung wie vorher über den Tiefpaß 32. Die Schwingungen werden über den Tiefpaß 33 des Niederfrequenzzweiges der Teilnehmerstation aufgenommen. Nach passender Frequenzvervielfachung im harmonischen Generator 34 wird eine höhere Frequenz über den Hochpaß 35 auf die Leitung gegeben. Die Filter 33 und 35 ergänzen sich gegenseitig, jedoch überlappen sie sich nicht. Diese höhere Frequenz wird in der Vermittlung in einem Hochpaßfilter 36 ausgesondert und einem Audion zugeführt, welches direkt oder über einen Verstärker 37 ein Relais A steuert. Die Impedanz wird an der Teilnehmerstelle durch die Nummernscheiben- und Gabelumschalterkontakte x, y moduliert. Die Impedanz der Leitung, vom Verstärker aus durch das Filter 36 gesehen, wird durch den Wahlvorgang geändert und durch das Relais ausgewertet.

Für eine einfache Übertragungsanordnung gemäß Fig. 2 oder 3 wird der Oszillatorausgang direkt mit dem Audion und Relais verbunden und durch die Leitung überbrückt, wobei Kurzschlußstromkreise an der Teilnehmerseite der Leitung notwendig sind, um eine sichtbare Wirkung auf das Audion zu erzielen. Solch eine Anordnung ist begrenzt auf kurze Leitungen anwendbar.

Da als Signalstrom Wechselstrom verwendet wird, der in gewissen Beispielen eine verhältnismäßig hohe Frequenz und eine geringe Amplitude hat, können bei Unterbrechungen des Stromes keine schädlichen Funken auftreten. Die Stromstöße vom Oszillator auf die Leitung sind klein und können vernachlässigbar gemacht werden durch Anwendung passender Werte von C 3 und T1 (Fig. 2). Die Stromstöße von der automatischen Vermittlungseinrichtung, welche übermäßig groß sein können, können durch zusätzliche Schaltelemente vernachlässigbar gering gehalten werden. Zum Beispiel kann in die Kombination L 2-C 2 und T 2 ein Hochpaßfilter dazwischengeschaltet werden. Dieser wird durch den 17-Hz-Rufstrom ausgeschaltet, um diesen ungehindert zu übertragen, oder es muß ein Rufstrom höherer Frequenz angewendet werden.

Eine Signalübertragung gemäß der Erfindung erfolgt mit so geringen Strömen und Spannungen auf der Verbindungsleitung, daß die Anordnung ohne Gefahr in. Gruben und anderen explosionsgefährdeten Räumen verwendbar ist. Andererseits gestattet aber die Anordnung auch eine einfache und sichere Signalübertragung über Hochspannungsleitungen. Dabei ist in beiden Fällen an der außenliegenden Teilnehmerstation oder Unterstation ein besonderer Generator und eine besondere Stromversorgung überflüssig.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schaltungsanordnung zur Übertragung von Signalen über eine abgeriegelte Verbindungsleitung mittels Wechselstrom, wobei der Wechselstrom am ankommenden Ende der Leitung erzeugt und zur Signalgabe am abgehenden Ende der Leitung beeinflußt wird, insbesondere zur Stromstoßgabe zwischen einer Teilnehmerstation und einer automatischen Fernsprechvermittlungsstelle, dadurch gekennzeichnet, daß am ankommenden Ende der Verbindungsleitung (z.B. Vermittlungsstelle) ein Oszillator (Vi) zur Erzeugung des Wechselstromes vorgesehen ist, dessen Rückkopplungsweg durch einen Teil der Leitung gebildet wird, und daß bei der Signalgabe durch Schaltmittel (C 7, Ly, C 8) am abgehenden Ende der Leitung (z. B. Teilnehmerstelle) die Impedanz des Rükkopplungsweges derart geändert wird, daß eine Steuerung der Schwingungserzeugung erfolgt und dadurch Signale ausgelöst werden.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator nur bei hoher Impedanz der Leitung schwingt.
3. 3· Schaltungsanordnung nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator nur bei niederer Impedanz der Leitung schwingt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Oszillator ein Relais (A) verbunden ist, und daß Änderungen der Impedanz den Oszillator zum Schwingen bringen oder ihn aberregen, wobei das Relais betätigt wird.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen der Impedanz durch einen mechanischen Impulsgenerator, z.B. den Stromstoßgeber einer Teilnehmerstation, in Verbindung mit einem Resonanzstromkreis vorgenommen werden.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Teilnehmerstation eine geringe Impedanzschleife mit einem Resonanzkreis vorgesehen ist, der auf die Oszillatorfrequenz abgestimmt ist und durch den Impulsgenerator periodisch unterbrochen wird.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Signalgabe der Resonanzkreis (Ly, C8; Fig. 3) an der Teilnehmerstation und ein am ankommenden Ende der Leitung entsprechend angeordneter Resonanzkreis (L 2, C 2) durch einen Kontakt eines für die Dauer der Signalgabe betätigten Relais (C) kurzgeschlossen wird.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung am ankommenden und abgehenden Ende in Sprech- und Signalstromkreise (3,7,8,9; Fig. 4} aufgeteilt ist.
9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalstromkreis als Phantomkreis (Fig. 5) ausgebildet ist.
10. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sprech- und Signalstromkreisen Filter (3,7,8,9; Fig. 4) ent- j sprechend den zu übertragenden Frequenzen vorgesehen sind, die bei jedem Kanal für ein verschiedenes Band durchlässig sind, und daß die vom ankommenden Ende der Leitung ankommende Frequenz durch am abgehenden Ende der Leitung angeordnete frequenzändernde Mittel (HG) umgewandelt und durch Steuerung mittels Signalmodulation der Impedanzänderung am ankommenden Ende wieder empfangen wird.
11. 11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die am ankommenden Ende der Leitung empfangene Frequenz einem Oszillator zugeführt wird, der die Erzeugung des Signalstromes steuert.
12. 12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zum ankommenden Ende der Leitung zurückgeführte Frequenz in einem Signalempfänger aufgenommen wird.
13. 13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die am abgehenden Ende der Leitung angeordneten frequenzändernden Mittel (HG) vorzugsweise die dritte harmonische Oberwelle des Signalstromes erzeugen, die in Übereinstimmung mit dem Signalcode unterbrochen über Hochpaßfilter am ankommenden Ende der Leitung auf einen Oszillator übertragen wird, um dessen Ausgang und Frequenz zu steuern, sowie diesen im Schwingzustand zu halten, und daß am abgehenden Ende der Leitung Schaltmittel einen steilen Stromstoß der dritten harmonischen Oberwelle erzeugen, um den im Ruhezustand befindlichen Oszillator wieder zum Schwingen zu bringen.

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    In Betracht gezogene Druckschriften:

    Deutsche Patentschrift Nr. 658 606; USA.-Patentschriften Nr. 1864082, 2 191 913, 114, 2303 654.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

    ©709 552/65 6.57