DE1165671B - Gabelschaltung mit transistorisierter Echosperre fuer Fernsprechuebertragungseinrichtungen zum UEbergang von einer Zweidrahtleitung auf eine Vierdrahtleitung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 04 m

Deutsche Kl.: 21 a2-36/12

Nummer: 1165 671

Aktenzeichen: J 20476 VIII a / 21 a2

Anmeldetag: 31. August 1961

Auslegetag: 19. März 1964

Die Erfindung behandelt Gabelschaltungen mit transistorisierter Echosperre für Fernsprechübertragungseinrichtungen zum Übergang von einer Zweidrahtleitung auf eine Vierdrahtleitung.

Bei Fernsprechübertragungseinrichtungen besteht des öfteren die Notwendigkeit, Zweidrahtleitungen mit Vierdrahtleitungen durchzuschalten. Hierfür werden gewöhnlich Gabelschaltungen verwendet. Bei der Sprachübertragung werden solche Gabeln eingesetzt, wenn ein Übertragungsweg mit Gegensprechverkehr mit jeweils nur der Empfangs- bzw. der Senderichtung zugeordneten Übertragungswegen durchgeschaltet werden soll. Hierbei werden oft in den gerichteten Übertragungswegen Sprachverstärker eingesetzt. Dann darf möglichst keine Kopplung zwischen den beiden gerichteten Wegen vorhanden sein, da diese sonst durch die Verstärkung zum Schwingungseinsatz führen kann.

Bei bekannten Gabelschaltungen wird die Selbsterregung dadurch verhindert, daß das über den Empfangsweg der Vierdrahtleitung ankommende Sprachsignal in zwei gleich große Ströme aufgespalten wird, die der Gabel so zugeführt werden, daß eine Rückkopplung vermieden wird. Es ist nun schwer, zwei genau gleiche Ströme zu erzeugen, da bei der Aufteilung des Sprachsignals außer der festen Nachbildung auch der Scheinwiderstand des Gegensprechweges mitwirkt, der von verschiedenen Einflüssen, wie Temperatur, Feuchtigkeit usw., abhängt und Alterungserscheinungen unterworfen ist. Daher muß man für eine derartige Gabelschaltung die Stabilitätsgrenze verhältnismäßig niedrig ansetzen, um unnötig hohe Anlage- und Unterhaltungskosten der Leitungen zu vermeiden. Das Bandpaßverhalten einer solchen Gabel beeinträchtigt außerdem die Übertragungsgüte. Schließlich stören Unterbrechungen oder Kurzschlüsse der angeschlossenen Leitungen die Funktion der Gabelschaltung.

Es ist eine Gabelechosperre bekannt, bei der eine Steuerstufe den Sendeweg mittels einer aus den Sprechwechselspannungen des Empfangsweges abgeleiteten Steuerspannung sperrt und die im Empfangs- und Sendeweg der Vierdrahtseite je eine Verstärkerstufe aufweist. Diese Gabelechosperre benötigt eine Nachbildung und erlaubt nur einen Wechselsprechbetrieb.

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die Nachteile der bekannten Schaltung zu beseitigen. Sie erreicht dies bei einer Gabelschaltung mit transistorisierter Echosperre für Fernsprechübertragungseinrichtungen zum Übergang von einer Zweidrahtleitung auf eine Vierdrahtleitung, bei der im Sendeweg der Vierdrahtleitung eine Steuerstufe angeordnet ist, die mittels einer aus den Sprechwechselströmen im Empfangs-

Gabelschaltung mit transistorisierter Echosperre für Fernsprechübertragungseinrichtungen
zum Übergang von einer Zweidrahtleitung
auf eine Vierdrahtleitung

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

Stuttgart 1, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:

Solly Larry Fudaley, Chicago, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. September 1960

(Nr. 53 390)

weg abgeleiteten Steuerspannung gesteuert wird, und bei der im Sende- und Empfangsweg je eine Verstärkerstufe vorgesehen ist, dadurch, daß am Eingang der Empfangsverstärkerstufe ein Teil des Sprachsignals abgezweigt und als Steuerspannung der Steuersrufe zugeführt wird, die dem Sendeverstärker vorgeschaltet ist und den Sendeweg in an sich bekannter Weise ganz oder teilweise sperrt, wenn das am Eingang des Empfangsweges anstehende Sprachsignal dem Gabelübertrager verstärkt zugeführt wird, der auch die auf der Zweidrahtleitung eintreffenden Sprachsignale an den Sendeweg mit der Steuerstufe überträgt, und daß die Sekundärwicklung dieses Gabelübertragers eine Mittelanzapfung aufweist, über welche die Versorgungsspannung für den Transistor der Empfangsverstärkerstufe unter Vorschaltung eines gegenüber dem Innenwiderstand dieses Transistors hochohmigen Widerstandes zugeführt wird, derart, daß die über die Zweidrahtleitung empfangenen Signale der Steuerstufe über die gesamte Sekundärwicklung des Gabelübertragers zugeführt werden, während für die Übertragung der von der Empfangsverstärkerstufe verstärkten Sprachsignale des Empfangsweges nur eine Sekundärwicklungshälfte des Gabelübertragers wirksam ist.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Gabelschaltung soll nun an Hand der Figuren eingehend erläutert werden.

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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsge- der eine Signalteil über den Kondensator 35α an die

mäßen Anordnung; Basis des Transistors 31, wird hier verstärkt und ge-

Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel einen Strom- langt über die Leitung 19 und den Ankopplungsüber-

lauf einer solchen Anordnung; trager 15 auf die Zweidrahtleitung 10. Der andere Teil

F i g. 3 zeigt die Frequenzkurven des Ausführungs- 5 dagegen wird über den Kondensator 35 b und die Lei-

beispieles nach Fig. 2. tung 20 an die Basis des Transistors 37 der Steuerstufe

Zunächst soll das Prinzip der erfindungsgemäßen 16 gegeben.

Anordnung an Hand des Blockschaltbildes der Wenn der eine Signalteil über den Kondensator 35 a Fig. 1 beschrieben werden. die Basis des Transistors 31 mehr ins Positive steuert, Die Figur zeigt eine Fernsprechübertragungsein- io wächst auch der Emitter-Kollektorstrom. Es fließt richtung, worin 10 eine ankommende und 11 eine dann ein verstärkter Signalstrom durch die Emitterabgehende Zweidrahtleitung ist. 12 und 13 sind die Kollektorstrecke des Transistors 31 und den Widergerichteten Wege der Vierdrahtleitung für die Sende- stand 34.

bzw. Empfangsrichtung. Es sind nun Maßnahmen vorgesehen, um zu errei-Die eine Zweidrahtleitung 10 ist mit der Vierdraht- 15 chen, daß das verstärkte Sprachsignal des Empfangsleitung 12, 13 über die Gabelschaltung 1 verbunden, weges 13 hauptsächlich auf den Zweidrahtgegendie aus dem Ankopplungsübertrager 15, der Steuer- sprechweg 10 übertragen wird und nur ein möglichst stufe 16, der Sendeverstärkerstufe 17 und der Emp- weit abgeschwächter Teilbetrag über den Übertrager fangsverstärkerstufe 18 besteht. Die andere Zweidraht- 15 an den Verstärkereingang der Steuerstufe 16 geleitung 11 ist mit der Vierdrahtleitung 12, 13 mittels 20 langt.

der entsprechenden Gabelschaltung 2 durchgeschaltet. Ein Signal auf dem Empfangsweg 13 verursacht also Für Sendung und Empfang der Sprachsignale ist einen verstärkten Signalfluß in dem Kreis aus Widerdie Zweidrahtleitung 10 an die Primärwicklung des stand 34, Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 31, Ankopplungsübertragers 15 angeschlossen. Zum An- Leitung 19, eine Hälfte der Sekundärwicklung des Schluß der beiden Vierdrahtwege weist der Übertrager 25 Übertragers 15, Vorwiderstand 27, Punkt B + und eine mittelangezapfte Sekundärwicklung auf. Die über Stromversorgung. Das verstärkte Sprachsignal erdie Zweidrahtleitung 10 empfangenen Sprachsignale scheint zwischen den Punkten α und b. Parallel hierzu werden über den Übertrager 15 und die Steuerstufe 16 liegt ein Kreis, bestehend aus der anderen Hälfte der der Sendeverstärkerstufe 17 zugeführt. Die untere Se- Sekundärwicklung des Übertragers 15, Primärwickkundärwicklungshälfte des Übertragers 15 liegt am 3° lung des Übertragers 38 und Vorwiderstand 39. Ausgang der Verstärkerstufe 18. Die Sendeverstärker- Hierdurch wird erreicht, daß die Übertragung des stufe 17 verstärkt das Sprachsignal auf den gewünsch- Sprachsignals vom Empfangsweg 13 mit vollem Pegel ten Pegel, das dann über den Sendeweg 12 der Gabel- auf den Zweidrahtweg 10 stattfindet und nur ein um schaltung 2 zugeführt wird. Die über den Empfangs- 20 bis 30 db abgeschwächter Signalrest am Verstärweg 13 ankommenden Sprachsignale werden am Emp- 35 kereingang der Steuerstufe 16 auftritt. Die zum Erziefangsverstärker 18 in zwei Teile aufgespalten. Der len der Übergangsdämpfung zwischen dem Empfangseine Teil wird verstärkt und über die Leitung 19 und weg 13 und dem Verstärkereingang der Steuerstufe 16 die eine Sekundärwicklungshälfte des Übertragers 15 benötigte Leistung vermindert also nicht die Lautinduktiv auf die Zweidrahtleitung 10 übertragen. Der stärke für einen an dem Zweidrahtweg 10 angeandere Teil wird über die Leitung 20 dem Steuerein- 40 schlossenen Teilnehmer.

gang der Steuerstufe 16 zugeführt und sperrt den Ein auf dem Zweidrahtweg 10 ankommendes Sendeweg 12 für auf dem Empfangsweg 13 eintref- Sprachsignal wird zum Verstärkereingang der Steuerfende Signale. stufe 16 im Verhältnis 1:1 übertragen, da die ganze Ausführlich soll nun die Arbeitsweise an Hand des Sekundärwicklung des Übertragers 15 zwischen den Stromlaufes der F i g. 2 beschrieben werden. Die 45 Punkten α und d wirksam wird, weil der Widerstand Zweidrahtleitung 10 liegt an der Eingangswicklung des 27 groß gegenüber dem Innenwiderstand des Tran-Übertragers 15. Ein Parallelwiderstand 25 dient zum sistors 31 ist. Daher bleibt der Strom durch den Wi-Abgleich des Scheinwiderstandes. Der Mittelabgriff c derstand 27 vernachlässigbar klein. Ein Trennüberder Sekundärwicklung des Ankopplungsübertragers trager 38 verhütet, daß die an dem Punkt B + anlie-15 ist über einen Vorwiderstand 27 und die Klem- 50 gende Betriebsspannung 26 an die Basis des Transime B + an die Stromversorgung — beispielsweise stors 40 gelangt. Hierbei ist seine Primärwicklung mit eine Batterie 26 — angeschlossen. Ein Pufferkonden- einem Strombegrenzungswiderstand 39 in Reihe gesator 28 liegt an B + parallel zur Stromversorgung. schaltet. Die Basisvorspannung des Transistors 40 Der Empfangsweg 13 ist mit der Empfangsverstärker- wird durch einen Spannungsteiler erzeugt, der aus stufe 18 über einen Eingangsübertrager 29 und ein 55 dem Widerstand 41 und der Sekundärwicklung des zur Widerstandsanpassung dienendes Widerstands- Trennübertragers 38 besteht und an der Klemme B + netzwerk 30 verbunden. Die Empfangsverstärkerstufe der Stromversorgung, z. B. Batterie 26 a liegt. Der 18 besteht aus einem Transistor 31 — hier vom Widerstand 44 liegt als Arbeitswiderstand im Kollek-NPN-Typ — in Emitterschaltung. Die Basisvorspan- torkreis. Der im Emitterkreis liegende Widerstand 45 nung des Transistors 31 wird durch einen Spannungs- 60 bestimmt Arbeitspunkt und Verstärkung der Stufe, teiler aus den Widerständen 32 und 33 festgehalten, Ein vom Transistor 37 geliefertes Steuerpotential wird der an der Klemme B + der Stromversorgung, z. B. über den Entkopplungswiderstand 46 α auf die Basis Batterie 26 c liegt. Durch den Widerstand 34 erhält des Transistors 40 gegeben, nachdem es mittels eines der Emitter gegenüber der Basis negatives Potential. Siebkondensators 46 geglättet wurde.

Das auf dem Empfangsweg 13 ankommende Sprach- 65 Die Basis des Transistors 37 erhält ihre gegenüber

signal wird in dem Ausführungsbeispiel durch die dem Emitter positive Vorspannung durch den aus den

Kondensatoren 35 α und 35 b aufgeteilt. Von der Se- Widerständen 47 und 48 bestehenden Spannungstei-

kundärwicklung des Eingangsübertragers 29 gelangt ler, der an der Klemme B + der Stromversorgung,

ζ. B. Batterie 26 b liegt. Der Widerstand 49 liegt als Arbeitswiderstand im Kollektorkreis. Über den Ankopplungskondensator 35 b wird ein Teil des auf dem Empfangsweg 13 ankommenden Signals über die Leitung 20 der Basis des Transistors 37 zugeführt. Die am Arbeitswiderstand 49 auftretende verstärkte Signalspannung wird mittels des Kondensators 50 ausgekoppelt. Im Gleichrichterkreis aus Widerstand 42, Zenerdiode 51 und Regelwiderstand 52 wird die ausgekoppelte verstärkte Signalspannung gleichgerichtet und gleichzeitig in ihrer Amplitude begrenzt. Der Regelwiderstand 52 erlaubt ein Einregeln der Amplitude. Die Diode 43 bewirkt, daß nur negative Steuerspannungen über den Entkopplungswiderstand 46 α zur Basis des Transistors 40 gelangen können, die Strecke jedoch für einen entgegengesetzten Stromfluß gesperrt bleibt. Durch die aus der durch den Transistor 37 verstärkten Signalspannung abgeleitete Steuergleichspannung wird über die Diode 43 und den Widerstand 46 a die positive Basisvorspannung des PNP-Transistors 40 verringert, sein Arbeitspunkt also in Sperrichtung verschoben, solange auf dem Empfangsweg 13 ein Sprachsignal ansteht. Wenn beide angeschlossenen Teilnehmer gleichzeitig sprechen, also auch zwei erfindungsgemäße Gabelschaltungen vorhanden sind, wird ein Gegensprechverkehr dadurch gewährleistet, daß dann der Transistor 40 nicht gänzlich gesperrt ist. Wenn er gänzlich gesperrt ist, wirkt die Anordnung wie eine Echosperre. Bei gänzlich oder fast gesperrtem Transistor 40 kann kein oder nur ein geringes Übersprechen vom Empfangsweg 13 auf den Sendeweg 12 erfolgen. Da die Steuerung durch Gleichstrom erfolgt, der durch den Kondensator 46 geglättet wird, spielen bei der Funktion der Anordnung die Phasenverhältnisse keine Rolle.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung ist, daß keine Nachbildung der über weite Grenzen streuenden Scheinwiderstände von Telefonanschlußleitungen notwendig ist. Bei der beschriebenen Anordnung erfüllt die Steuerstufe 16 bei allen Leitungs-Verhältnissen ihre Aufgabe. Den verschiedenen Pegelverhältnissen kann die Steuerspannung und damit auch die Arbeitsweise der Anordnung durch Einregeln des Widerstandes 52 angepaßt werden. Durch Wegfall der Nachbildung fallen auch die durch übliche Gabelschaltungen bedingten Beschränkungen des Übertragungsfrequenzbereiches fort. Die Frequenzabhängigkeit der Anordnung wird gegenüber den üblichen Gabeln beträchtlich verbessert.

In Fig. 3 ist die Frequenzabhängigkeit des Übertragungspegels der erfindungsgemäßen Gabelschaltung dargestellt. Zwischen 500 und 10 000 Hz ist ihr Verlauf verhältnismäßig geradlinig und weist nur für tiefe Frequenzen einen geringen Abfall auf.

Ein weiterer Vorteil, der sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt, ist, daß ein Kurzschluß oder eine Unterbrechung des Empfangsweges 13 bzw. des Sendeweges 12 keine Rückwirkungen auf die andere Verkehrsrichtung hat, während Kurzschlüsse oder Unterbrechungen übliche Gabelanordnungen weitgehend in ihrer Funktion beeinflussen.

Schließlich soll auch noch die Sprachsignalübertragung vom Zweidrahtweg 10 auf den Sendeweg 12 beschrieben werden. Das auf dem Zweidrahtweg 10 ankommende Sprachsignal wird durch den Ankopplungsübertrager 15 übertragen. Hierbei wirkt die ganze Sekundärwicklung mit, da der Wechselstrom über den Widerstand 27 zu vernachlässigen ist. Auch zeigt der hierbei über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 31 fließende Signalstrom keine Rückwirkungen auf den Empfangsweg 13. Wenn auf dem Empfangsweg 13 und damit auf der Leitung 20 und an der Basis des Transistors 37 kein Signal ansteht, also auf die Basis des Transistors 40 auch kein Gleichstromsteuersignal gegeben wird, wird die Basis des Transistors 40 über den Trennübertrager 38 angesteuert und das verstärkte Signal mittels des Ankopplungskondensators 54 auf die Sendeverstärkerstufe 17 übertragen.

Die Sendeverstärkerstufe 17 besteht aus einem NPN-Transistor 60, der in Emitterschaltung betrieben wird. Seine Basisvorspannung wird durch einen Spannungsteiler aus den Widerständen 61, 62 und 63 bestimmt. Im Kollektorkreis liegt die Primärwicklung des Ausgangsübertragers 65 und der Widerstand 61. Im Emitterkreis liegt der Widerstand 66. Ein vom Verbindungspunkt der Primärwicklung mit dem Widerstand 61 gegen Masse liegender Kondensator 67 sorgt für eine Beschneidung der hohen Frequenzen. Das vom Transistor 60 verstärkte Signal wird induktiv vom Ausgangsübertrager 65 auf den Sendeweg 12 übertragen.

Fig. 2 zeigt also eine erfindungsgemäße Gabelschaltung mit Echosperre, bei der auf der Leitung 10 ankommende Sprachsignale verstärkt auf die Leitung 12 übertragen werden. Auf der Leitung 13 ankommende Signale werden verstärkt und auf die Leitung 10 übertragen. Das auf Leitung 13 ankommende Signal wird durch die Kondensatoren 35 α und 35 b aufgeteilt und ein Teil der Steuerstufe 16 zugeführt, die den Sendeweg so steuert, daß kein Überkoppeln zwischen Empfangsweg 13 und Sendeweg 12 und dadurch auch keine Selbsterregung auftritt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird auch ein Nachbilden des Zweidrahtgegensprechkanals 10 nicht notwendig.

Es ist selbstverständlich, daß anstatt von NPN-Transistoren auch solche des PNP-Typs verwendet werden können. Auch können andere Bauelemente durch solche äquivalenter Wirkungsweise ersetzt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gabelschaltung mit transistorisierter Echosperre für Fernsprechübertragungseinrichtungen zum Übergang von einer Zweidrahtleitung auf eine Vierdrahtleitung, bei der im Sendeweg der Vierdrahtleitung eine Steuerstufe angeordnet ist, die mittels einer aus den Sprechwechselströmen im Empfangsweg der Vierdrahtleitung abgeleiteten Steuerspannung gesteuert wird, und bei der im Sende- und Empfangsweg je eine Verstärkerstufe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Empfangsverstärkerstufe (18) ein Teil des Sprachsignals abgezweigt und als Steuerspannung der Steuerstufe

(16) zugeführt wird, die dem Sendeverstärker

(17) vorgeschaltet ist und den Sendeweg (12) in an sich bekannter Weise ganz oder teilweise sperrt, wenn das am Eingang des Empfangsweges (13) anstehende Sprachsignal dem Gabelübertrager (15) verstärkt zugeführt wird, der auch die auf der Zweidrahtleitung (10) eintreffenden Sprachsignale an den Sendeweg mit der Steuerstufe (16) überträgt, und daß die Sekundärwick-

lung dieses Gabelübertragers (15) eine Mittelanzapfung aufweist, über welche die Versorgungsspannung für den Transistor (31) der Empfangsverstärkerstufe (18) unter Vorschaltung eines gegenüber dem Innenwiderstand dieses Transistors (31) hochohmigen Widerstands (27) zugeführt wird, derart, daß die über die Zweidrahtleitung (10) empfangenen Signale der Steuerstufe (16) über die gesamte Sekundärwicklung des Gabelübertragers (15) zugeführt werden, während für die Übertragung der von der Empfangsverstärkerstufe (18) verstärkten Sprachsignale des Empfangsweges (13) nur eine Sekundärwicklungshälfte des Gabelübertragers (15) wirksam ist (Fig. 1 und 2).

2. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerstufe (16) die Steuergleichspannung für den Regeltransistor (40) aus der durch einen Verstärkertransistor (37) verstärkten Sprachsignalspannung durch Gleichrichtung mittels einer Zenerdiode (51) gewonnen und in ihrer Amplitude gleichzeitig begrenzt wird, daß die Höhe der begrenzten Steuerspannung

IO

mittels eines Regelwiderstands (52) einstellbar ist und daß der Regeltransistor (40) entsprechend der Höhe der Regelspannung entweder völlig gesperrt ist oder eine definierte, einstellbare, herabgesetzte Verstärkung aufweist (F i g. 2).

3. Schaltungsanordnung, bestehend aus je einer Gabelschaltung nach Anspruch 1 und 2 an jedem Ende einer Vierdrahtleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergleichspannung in den beiden Steuerstufen (16) mittels des Regelwiderstandes (52) jeweils so eingeregelt ist, daß bei Sprechen nur eines Teilnehmers dessen Empfangsweg völlig gesperrt wird, jedoch bei gleichzeitigem Sprechen beider Teilnehmer die Regeltransistoren (40) der beiden Steuerstufen (16) eine herabgesetzte Verstärkung aufweisen (Fig. 1 und 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 475 059;
O. Henkler: »Übertragungstechnik im Fernmelde-Weitverkehr«, Teil Π, Berlin 1956, S. 626/627.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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