DE1185667B

DE1185667B - Schaltungsanordnung zur impulsweisen Energieuebertragung in elektrischen Anlagen, insbesondere in Zeitmultiplex-Vermittlungsanlagen

Info

Publication number: DE1185667B
Application number: DES72142A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Schlichte
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-01-20
Filing date: 1961-01-20
Publication date: 1965-01-21
Also published as: GB969252A; NL273561A; US3259694A; BE612850A; CH433439A; SE316512B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 04 m

Deutsche Kl.: 21 a3 - 46/10

Nummer: i 185 667

Aktenzeichen: S 72142 VIII a/21 a3

Anmeldetag: 20. Januar 1961

Auslegetag: 21. Januar 1965

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, welche unter anderem bei Vermittlungssystemen verwendet wird, die nach dem Zeitmultiplexprinzip arbeiten und z. B. für Fernsprechzwecke vorgesehen sind. Ein Zeitmultiplex-Vermittlungssystem ist bekanntlich dadurch charakterisiert, daß die jeweils auszutauschenden Nachrichten Impulsfolgen aufmoduliert werden, die gegeneinander versetzt sind und dadurch eine Mehrfachausnutzung von Verbindungsleitungen gestatten. Die erwähnten Schaltungsanordnungen sind z. B. den zu verbindenden Leitungsabschnitten zugeordnet. Über eine solche Schaltungsanordnung können die Leitungsabschnitte paarweise mit einem sogenannten Multiplexpunkt bzw. einer Multiplexleitung verbunden werden, wie es z. B. in der deutschen Auslegeschrift 1 087 176 beschrieben ist. Dazu werden zu den Schaltungsanordnungen gehörende Kontakte jeweils synchron mit den Impulsen von gegeneinander versetzten Impulsfolgen gleicher Impulsfolgefrequenz geschlossen. Während der Impulspausen sind sie dagegen geöffnet. Wenn nun eine Vielzahl von gegeneinander versetzten Impulsfolgen vorgesehen ist, so ergibt sich, daß beim Aufrechterhalten einer Verbindung zwischen zwei Teilnehmern durch impulsweises Schließen der zugehörigen Schalter die Zeitspanne, während der die Schalter jeweils geschlossen sind, wesentlich kürzer ist als die Zeitspanne, während der sie jeweils zwischen zwei Schließungen geöffnet sind. Die Öffnungszeiten sind also wesentlich länger als die Schließungszeiten (Betätigungszeiten). Es kann nun aber nur während der Schließungszeiten Energie über einen Schalter übertragen werden. Die langen Öffnungszeiten haben zur Folge, daß die Übertragung der Energie stark beeinträchtigt wird, sofern nicht besondere Maßnahmen getroffen werden.

Um die Beeinträchtigung der Übertragung der Energie zu verringern, ist es nun bereits bekannt (s. USA.-Patent 2 718 621), die Schalter mit Reaktanznetzwerken zu versehen. Zwei Schalter mit derartigen Reaktanznetzwerken sind in F i g. 1 dargestellt. Die Schalter haben die Kontakte kl und kl. Durch periodisches und synchrones Schließen der Kontakte kl und kl kommt, wie bereits erläutert, eine Verbindung zwischen den Teilnehmern Tin I und TIn 2 zustande. Diese Verbindung führt über den Multiplexpunkt Mt. Es können hier noch weitere Schalter mit Kontakten angeschlossen sein. Dies ist durch das sternförmige, mit ν bezeichnete Zeichen beim Multiplexpunkt Mt angedeutet. Zwei beliebige Kontakte können zu einem Paar zusammengefaßt Schaltungsanordnung zur impulsweisen
Energieübertragung in elektrischen Anlagen,
insbesondere in Zeitmultiplex-Vermittlungsanlagen

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Max Schlichte, München

werden und periodisch synchron geschlossen werden, wodurch die dazugehörigen Teilnehmer verbunden werden. Die bei den Schaltern mit den Kontakten kl und kl vorgesehenen bereits erwähnten Reaktanznetzwerke weisen jeweils die in F i g. 1 eingezeichneten Spulen bzw. Induktivitäten H und L und die Kondensatoren bzw. Kapazitäten K und C auf. Die Induktivitäten L wirken als Längsinduktivitäten; sie dienen in an sich bekannter Weise als Schwunginduktivitäten und haben die Aufgabe, beim Schließen der Kontakte k 1 und kl die Ladung des einen Ladekondensators C auf den jeweils anderen Ladekondensator C vollständig zu überführen. Die Kapazitäten dieser Kondensatoren wirken hier als Querkapazitäten. Um die gewünschte Umladung zu erreichen, ist der aus den Spulen mit den Induktivitäten L und den Kondensatoren mit den Kapazitäten C beim Schließen der Kontakte kl und kl gebildete Schwingungskreis so abzustimmen, daß die Periode T seiner Resonanzschwingung doppelt so lang ist wie die Schließungszeit der Kontakte. Es ist demnach

·=2π\ 2L- ■ = 2rr]/Z.-~C = 2*

und mit

t=

Es sei bemerkt, daß gemäß den vorstehenden Formeln die Periode der vorstehend erwähnten Resonanzschwingung genauso lang ist wie die Periode

409 769/97

der Resonanzschwingung eines aus einer Spule L und einem Kondensator C bestehenden Schwingungskreises.

Die Schaltelemente K, H und C sind so bemessen, daß sie jeweils einen Tiefpaß bilden, dessen Grenzfrequenz kleiner ist als die halbe Folgefrequenz, mit der die Kontakte kl und /c2 betätigt werden. Es ergibt sich dann, daß die Tiefpässe wohl die mit den auszutauschenden Nachrichten verknüpften Schwingungen, nicht aber die mit den Impulsfolgen verknüpften Schwingungen höherer Frequenzen durchlassen. Diese Schwingungen mit höheren Frequenzen gelangen daher nicht auf die zu den Teilnehmern führenden zweiadrigen Leitungen und können dort daher auch keine Störungen verursachen. Die Wellenwiderstände der Tiefpässe sind dabei an die zweiadrigen Leitungen anzupassen. Bei Erfüllung dieser Bedingungen ergeben sich ganz bestimmte Werte für die verschiedenen Schaltelemente der zu den Schaltern gehörenden Reaktanznetzwerke. Bei Verwendung des in Fig. 1 gezeigten Reaktanznetzwerkes mit den Schaltelementen L, H und K wird der Fluß der Energie über die Schalter mit den Kontakten k 1 und kl durch die verhältnismäßig langen Öffnungszeiten der Kontakte merklich weniger als sonst beeinträchtigt.

Es sei hier noch darauf hingewiesen, daß die jeweils zu verbindenden Leitungsabschnitte auch zu anderen Einrichtungen als zu einem Vermittlungssystem gehören können. Sie können nämlich z. B. auch zu einer Übertragungsanlage gehören, wie es eine Mehrkanalprogrammübertragungseinrichtung für Rundfunkzwecke nach der deutschen Auslegeschrift 1084 329 ist. Dort sind zwei zu verschiedenen Stereokanälen gehörende Signale richtig zu dem betreffenden Leitungsabschnitt zu übertragen.

Ferner kann die nachfolgend angegebene Erfindung sinngemäß auch bei bekannten Schaltungsanordnungen für impulsweise Energieübertragungen mit Vorteil angewendet werden, die zu elektrischen Anlagen gehören, welche zur Erzeugung von Energieimpulsen dienen. Derartige Anlagen sind in dem Buch »Pulse Generators« von Gl as ο e und Lebacqz, 1948, beschrieben, wo auch auf Seite 307/308 eine Schaltungsanordnung angegeben ist, mit deren Hilfe die Energie von einem Ladekondensator über einen Kontakt impulsweise vollständig zu einem anderen Kondensator übertragen wird. Sie gehört zu den dort beschriebenen impulserzeugenden Einrichtungen.

Die Erfindung zeigt, wie bereits erwähnt, einen Weg, der zu einer Verbesserung der in Frage kommenden Schaltungsanordnungen führt. Die Erfindung betrifft also allgemein eine Schaltungsanordnung zur impulsweisen Energieübertragung zwischen zwei Leitungsabschnitten über mindestens einen periodisch bestätigbaren Kontakt mit vorgeschaltetem Tiefpaß, dessen Grenzfrequenz kleiner ist als die halbe Betätigungsfrequenz des Kontaktes und dem ein die während der Betätigungsdauer des Kontaktes zu übertragende Energie speicherndes, Querkapazität und Längsinduktivität enthaltendes Reaktanznetzwerk nachgeschaltet ist, in elektrischen Anlagen, insbesondere in Zeitmultiplex-Fernsprechvermittlungsanlagen. Diese Schaltungsanordnung ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktanznetzwerk unter Beibehaltung der Größe der Querkapazität so impulsformend ausgebildet ist, daß die Energieübertragung jeweils in Form eines nahezu rechteckförmigen Impulses erfolgt.

Durch die Erfindung ergibt sich insofern eine Verbesserung der bekannten Anordnung, als die Strombelastung des dazugehörigen Kontaktes herabgesetzt und die Übertragung von Energie über diesen Kontakt erleichtert wird. Dies sind sehr wichtige Vorteile. Hinsichtlich der Verbesserung der Energieübertragung ist dies evident. Aber auch die HerabSetzung der Strombelastung der Kontakte ist sehr wichtig. Als Kontakte müssen nämlich elektronische Kontakte verwendet werden, da sich mechanische Kontakte wegen der großen Schalthäufigkeit zu schnell abnutzen würden; außerdem ist es auch sehr fraglich, ob diese die erforderlichen kurzen Schaltvorgänge exakt genug ausführen könnten. Bei elektronischen Kontakten, die mit Hilfe von Dioden oder Transistoren aufgebaut sind, ist der auftretende Spitzenstrom für die Bemessung der Bauelemente von ausschlaggebender Bedeutung. Je höher der Spitzenstrom ist, um so teuere Bauelemente müssen verwendet werden. Es kann sogar der Fall eintreten, daß bei zu hohem Spitzenstrom überhaupt keine geeigneten Bauelemente zur Verfügung stehen. Da bei den hier in Frage kommenden Schaltern die Übertragung der Energie auf einen verhältnismäßig sehr kurzen Zeitraum zusammengedrängt wird, treten in der Schaltstrecke verhältnismäßig hohe Ströme auf; sie können die mehrhundertfache Stärke des von den Teilnehmerstationen gelieferten Stromes haben.

Die erwähnte Herabsetzung der Stromstärke kommt nun bei miteinander zusammenarbeitenden Schaltern durch die Wirkung der gemäß der Erfindung vorzusehenden impulsformenden Reaktanznetzwerke zustande. Der zwischen den Ladekondensatoren über die Kontakte übertragene Stromimpuls bekommt nämlich bei Verwendung dieser impulsformenden Netzwerke eine angenähert rechteckige Gestalt an Stelle einer sinusförmigen Gestalt, die er ohne das Vorhandensein der impulsformenden Reaktanznetzwerke hat. Wenn also in der gleichen Zeitspanne die gleiche Ladung von der einen Seite von Kontakten zu ihrer anderen Seite übertragen wird, so ist die maximale Stromstärke beim Auftreten eines rechteckförmigen Stromimpulses wesentlich niedriger als beim Auftreten eines sinusförmigen Stromimpulses. Ein angenähert rechteckförmiger Impuls wird aber gerade durch Verwendung der impulsformenden Reaktanznetzwerke gemäß der Erfindung erzielt. Es kann dabei die maximale Stromstärke um über 35% herabgesetzt werden. Hierbei ergibt sich noch ein weiterer Vorteil, wie bereits angedeutet wurde. Es verringert sich nämlich zugleich auch die bei der Energieübertragung wirksame Dämpfung. Die Schaltstrecke eines elektronischen Kontaktes hat nämlich auch im durchgeschalteten Zustand noch einen gewissen ohmschen Widerstand. Es wird an der Schaltstrecke daher ein Teil der eigentlich zu übertragenden Energie in Wärme umgesetzt, und es treten also für die Übertragung Energieverluste auf. Da die in Wärme umgesetzte Energie bei konstantem Widerstand proportional dem Quadrat der Stromstärke ist, wird durch Herabsetzung der maximalen Stromstärke mit Hilfe der Erfindung auch eine Herabsetzung der Verluste und damit der durch den Schalter verursachten Betriebsdämpfung erreicht. Die Betriebsdämpfung läßt sich dabei um mehr als 15% herabsetzen.

Der Ersatz der zum Kontakt hinführenden Spule durch ein Reaktanznetzwerk darf die für die Wirkungsweise des Schalters maßgebenden Eigenschaften des Tiefpasses, nämlich dessen festgelegte Grenzfrequenz und dessen an die angeschlossene Leitung angepaßten Wellenwiderstand, nicht verändern. Gemäß der Erfindung ist deshalb auch vorgeschrieben, daß die Querkapazität in ihrer ursprünglichen Größe beizubehalten ist. Bei Beachtung dieser Vorschrift ergibt es sich, daß die in Betracht kommenden Eigenschaften des Tiefpasses in die Schaltung nicht verändert werden.

Die einzufügenden Reaktanznetzwerke können verschieden ausgebildet sein. So ist es möglich, daß das impulsformende Reaktanznetzwerk aus einzelnen quer zu dem betreffenden Leitungsabschnitt liegenden unterschiedlichen Reihenschwingkreisen besteht, deren Resonanzschwingungen jeweils eine Periodendauer haben, die doppelt so lang ist wie jeweils ein ungeradzahliger Bruchteil der Betätigungsdauer des Kontaktes, und daß die Querkapazität auf die Kondensatoren dieser Reihenschwingkreise in der Weise verteilt ist, daß die sich ergebenden Teilkapazitäten sich zueinander wie die Quadrate der Periodendauer der Resonanzschwingungen der zugehörigen Reihenschwingkreise verhalten. Es ist aber auch möglich, daß das impulsformende Reaktanznetzwerk aus dem die ursprüngliche Querkapazität aufweisenden, im Querzweig liegenden Kondensator und aus im Längszweig liegenden Parallelschwingkreisen und einer damit in Reihe liegenden Spule besteht. Im zweiten Falle kann das impulsformende Reaktanznetzwerk als äquivalentes Netzwerk zu dem impulsformenden Reaktanznetzwerk des ersten Falles nach dem Reaktanztheorem von Foster dimensioniert sein. In allen Fällen kann ein zusätzlicher Abgleich der Schwingkreise unter Beibehaltung der Größe der Querkapazität vorgenommen sein, bei dem die jenseits des Kontaktes abgehenden Leitungsadern ohmisch durch den Wellenwiderstand der Leitung ersetzt sind und durch den der bei Entladung der gleich hoch aufgeladenen Ladekondensatoren auftretende Entladungsvorgang, der im Vergleich zu einem entsprechenden Rechteck-Näherungsimpuls einen Ausschwingvorgang aufweist, so verändert ist, daß der Ausschwingvorgang verkleinert ist. Hierzu kann im ersten Falle zur Hervorhebung der Oberschwingungen beim Stromimpuls ein zusätzlicher Abgleich der Teilkapazitäten der Reihenschwingkreise ohne Veränderung der Summe der Teilkapazitäten und bei Erhaltung der Periodendauern der Resonanzschwingungen der die Teilkapazitäten aufweisenden Reihenschwingkreise vorgenommen sein, wodurch der quadratische Mittelwert des Stromes während der Dauer eines Stromimpulses verkleinert wird.

Im zweiten Falle können, wenn es sich um ein äquivalentes Netzwerk handelt, das nach dem Reaktanztheorem von Foster dimensioniert ist, und wenn jeder Leitungsabschnitt einen eigenen Kontakt aufweist und die Leitungsabschnitte zweier Gruppen über eine Multiplexleitung verbindbar sind, die Parallelschwingkreise und die in Reihe dazu liegenden Spulen der Reaktanznetzwerke beider Gruppen zu einem resultierenden Reaktanznetzwerk zusammengefaßt und in die Multiplexleitung eingefügt sein. Es ist grundsätzlich möglich, daß die jeweils verwendeten impulsformenden Reaktanznetzwerke oder "feile derselben durch äquivalente Netzwerke ersetzt sind.

Während in F i g. 1 der Übertragungsweg zwischen zwei Teilnehmersteilen und dazwischenliegende Reaktanznetzwerke in bereits bekannter Anordnung dargestellt ist, über den die Energie in der vorstehend beschriebenen Weise übertragen werden kann, ist in F i g. 2 bis 6 die Erfindung bzw. sind Einzelheiten derselben dargestellt;

F i g. 2 veranschaulicht die Übertragung zwischen zwei Reaktanznetzwerken, die nach dem ersten Falle, also mit Reihenschwingkreisen quer zu dem betreffenden Leitungsabschnitt, aufgebaut sind, über einen Multiplexpunkt;

F i g. 3 veranschaulicht die Übertragung zwischen zwei Reaktanznetzwerken, die nach dem zweiten Falle, also mit Parallelschwingkreisen im Längszweig, aufgebaut sind, über einen Multiplexpunkt;

F i g. 4 veranschaulicht die Übertragung nach dem zweiten Falle über eine Multiplexleitung statt über einen Multiplexpunkt unter Verwendung eines resultierenden Reaktanznetzwerkes;

F i g. 5 und 6 veranschaulichen zwei einander äquivalente Netzwerke;

F i g. 7, 8 und 9 veranschaulichen die bei unterschiedlicher Dimensionierung der impulsformenden Reaktanznetzwerke erzielbaren Stromimpulse.

Es wird nun zunächst das bei den Schaltern gemäß F i g. 2 vorgesehene impulsformende Reaktanznetzwerk näher betrachtet. Es ist einzeln für sich in F i g. 5 dargestellt. Es besteht aus einzelnen quer zu der Leitung liegenden verschiedenen Reihenschwingkreisen, deren Resonanzschwingungen jeweils eine Periodendauer haben, die doppelt so lang ist wie jeweils ein ungeradzahliger Bruchteil der Schließungszeit (Betätigungsdauer) des Kontaktes. Bei dem in F i g. 5 gezeigten Beispiel sind drei derartige Reihenschwingkreise vorgesehen. Der erste Reihenschwingkreis besteht aus der Spule Zl und dem Kondensator Δ1C, der zweite aus der Spule Z 2 und dem Kondensator Λ 2 C und der dritte aus der Spule Z 3 und dem Kondensator Δ 3 C. Die bei den Schaltern gemäß Fig. 2 eingefügten Reihenschwingkreise bestehen aus den gleichen Schaltelementen. Die Resonanzschwingung der Reihenschwingkreise 11 —Δ IC hat die Periode

Tl= ■ t, die Resonanzschwingung der Reihenschwingkreise 12 —A2C hat die Periode 72=-^· t und die Resonanzschwingung der Reihenschwingkreise Z3 — Δ 3 C hat die Periode Γ3 = _. t. Es können auch noch weitere Reihenschwingkreise verwendet sein. Die Querkapazität des ursprünglich vorhanden gewesenen Ladekondensators C in F i g. 1 ist auf die Kondensatoren der vorgesehenen Reihenschwingkreise verteilt, und zwar in der Weise, daß die sich ergebenden Teilkapazitäten sich wie die Quadrate der Perioden der Resonanzschwingungen der zugehörigen Reihenschwingkreise verhalten. Es ist also

1 C: 2 C: 3 C = TI²: T2²: T 3² =

2\² /2\² /2\²

Mit Hilfe der bereits angegebenen Bedingungen lassen sich die Schaltelemente der Reihen-

7 8

Schwingkreise einzeln in an sich bekannter Weise dung des Ladekondensators C in einer Anordnung

berechnen. gemäß Fig. 1, durch die ausgezogene sinusförmige

Wie F i g. 2 zeigt, ist das aus den Reihenschwing- Kurve, die sich über die Schließungszeit t des Konkreisen bestehende impulsformende Reaktanznetz- taktes erstreckt, dargestellt. Nach Ablauf der werk mit dem Tiefpaß aus den Schaltelementen K, 5 Schließungszeit t wird der Kontakt wieder geöffnet. H, C zu einem neuen Netzwerk verschmolzen, und Über die gleiche Schließungszeit t ist der Verlauf zwar in der Weise, daß das impulsformende Re- eines entsprechenden Stromimpulses dargestellt, wie aktanznetzwerk die Querkapazität C nunmehr mit- er vorhanden ist, wenn ein impulsformendes Reenthält. Wie durch Messung nachweisbar ist, bleibt aktanznetzwerk mit drei Schwingungskreisen verdabei die Grenzfrequenz des ursprünglichen Tief- io wendet ist. Es ist dies die gestrichelte Kurve in passes und dessen Wellenwiderstand zur Anpassung F i g. 7. Die Form dieses Stromimpulses hat sich gean die Leitung erhalten. genüber dem sinusförmigen Verlauf des ursprüng-

Das in F i g. 6 dargestellte impulsformende Re- liehen Stromimpulses der Gestalt eines Rechteckes aktanznetzwerk ist bei den Schaltern gemäß Fig. 3 schon sehr weit genähert. Die Fläche unter den vorgesehen. Es besteht aus im Längszweig liegenden 15 beiden verglichenen Kurven ist jeweils gleich.
Parallelschwingkreisen und einer Spule I, die dem Es ist nun möglich ohne Vermehrung der Schalt-Kontakt eines Schalters vorgeschaltet sind, sowie mittel, aus denen das verwendete impulsformende aus dem im Querzweig liegenden ursprünglichen Reaktanznetzwerk besteht, eine weitere Verringerung Ladekondensator C mit unveränderter Kapazität. der Betriebsdämpfung um einige Prozent zu er-Bei den dargestellten Schaltungsbeispielen sind je- 20 reichen. Dies wird durch zusätzlichen Abgleich in weils die beiden Parallelschwingkreise /I parallel el dem Reaktanznetzwerk erreicht, der eine noch gün- und ZII parallel eil vorgesehen. Es können auch stigere Form der Stromimpulse zustandebringt, hier, entsprechend wie bei den bereits beschriebenen Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zu-Reaktanznetzwerken mit Reihenschwingkreisen, nächst kann ein zusätzlicher Abgleich der Schwingmehr als zwei Parallelschwingkreise vorgesehen sein. 25 kreise bei Erhaltung der Querkapazität vorgenom-Je mehr Schwingkreise vorgesehen sind, desto mehr men werden. Die Querkapazität setzt sich aus den zu nähert sich die Gestalt eines übertragenen Strom- den Kondensatorenöle, A2C, A3 C usw. gehörenimpulses einem Rechteck. Wie bereits erwähnt, ge- den Teilkapazitäten zusammen oder besteht aus der hört der ursprüngliche Ladekondensator C ebenfalls Kapazität des Kondensators C. Für den Abgleich zu diesem impulsformenden Netzwerk. Dieses ent- 30 sind die jenseits des Kontaktes, z. B. in den Zeichhält daher auch die Querkapazität des Ursprung- nungen links des Kontaktes k 1, abgehenden Leilichen Tiefpasses. Durch die Einbeziehung dieser tungsadern durch den Wellenwiderstand der Leitung Querkapazität zum impulsformenden Netzwerk wird zu ersetzen. An Stelle der in Fig. 2 und 3 vom eine Verschmelzung zwischen dem ursprünglichen Multiplexpunkt Mt nach links wegführenden Lei-Tiefpaß mit dem impulsformenden Netzwerk erzielt, 35 tungsadern und der dort angeschlossenen Reaktanbei der die früheren für seine Wirkung maßgeben- zen ist also ein Abschlußwiderstand vorzusehen, der den Eigenschaften des Tiefpasses erhalten bleiben. dem Wellenwiderstand der Leitung entspricht und

In F i g. 5 und 6 sind die beiden bisher beschrie- der die beiden Leitungsadern verbindet. Hierzu ist benen impulsformenden Reaktanznetzwerke einan- ein ohmscher Widerstand zu verwenden. Nach dem der gegenübergestellt. Sie können als zwischen den 40 Abgleich ist der frühere Zustand wiederherzustellen, Klemmen Xl und X2 liegende Zweipole aufgefaßt um die Anordnung in Betrieb nehmen zu können, werden. Die Dimensionierung der in F i g. 5 gezeig- Der Abgleich selber ist in der Weise vorzunehmen, ten, aus Reihenschwingkreisen bestehenden Reak- daß als Kriterium der bei der Entladung des Ladetanznetzwerke ist bereits angegeben worden. Das in kondensators C in F i g. 3 bzw. der gleich hoch auf-F ig. 6 gezeigte Reaktanznetzwerk kann z.B. als 45 geladenen Ladekondensatoren A1C, AlC, A3 C äquivalentes Netzwerk zu dem in F i g. 5 gezeigten über in F i g. 2 über den Abschlußwiderstand auf-Reaktanznetzwerk berechnet werden. Dies kann tretende EnÜadungsvorgang verwendet wird. Der nach dem bekannten Reaktanztheorem von Foster Kontakt kl ist dabei jeweils so lange zu schließen, erfolgen. Dieses Berechnungsverfahren ist z. B. in bis der EnÜadungsvorgang abgeklungen ist, also dem Buch »Pulse Generators« von Glasoe und 5° langer als für die sonst vorgesehene Schließungs-Lebacqz, 1948, auf Seite 193 und 194 be- zeit t. Dieser Entladungsvorgang ist in Fig. 8 durch schrieben. die gestrichelte Kurve dargestellt. Im Vergleich zu

Es seien noch die Ergebnisse eines Berechnungs- einem zur Schließungszeit t gehörenden Rechteckbeispieles angegeben, nach dem eine Schaltung ge- Näherungsimpuls, wie er in F i g. 7 als gestrichelte maß F i g. 5, welche die beiden Reihenschwingkreise 55 Kurve dargestellt ist, hat der EnÜadungsvorgang 11 — AlC und 12 — A2C aufweist, in eine Schal- einen Ausschwingvorgang, der aber erst nach Ablauf tung gemäß F i g. 6 umgewandelt wurde, welche der Schließungszeit t einsetzt. Die Form des Entdementsprechend den KondensatorC, die Spule/ ladungsvorgangs läßt sich durch den angegebenen und den Parallelschwingkreis ZI parallel el aufweist. Abgleich so verändern, daß der Ausschwingungsvor-Aus den Schaltelementen 11 — 5,4 μΗ, AlC = 4,5 nF, 60 gang verkleinert wird. Die sich beispielsweise dabei Ζ2 = 5,4μΗ, J2C = 0,5nF, d.h. bei AlC-r A2C ergebende Form des Entladungsvorganges ist als = 5nF, ergeben sich die Schaltelemente Z = 2,7μΗ, punktierte Kurve in Fig. 8 gezeigt. Betreibt man ZI= 1,14μΗ, el = 3Fn und C = 5nF, d.h AlC den Schalter nach dem Abgleich wieder in der ur- -*-J2C = C. sprünglich vorgesehenen Weise, so zeigt es sich

In Fig. 7 ist ein Beispiel für die Auswirkung des 65 dann, daß sich die Betriebsdämpfung verringert hat. Ersatzes der Längsinduktivität durch eine Anord- Außerdem kann ein zusätzlicher Abgleich auch in nung gemäß der Erfindung dargestellt. Zum Vergleich der Weise vorgenommen werden, daß zur Hervorist der Verlauf eines Stromimpulses bei der Entla- hebung der Oberschwingungen beim Stromimpuls

gemäß F i g. 7 ein Abgleich der Teilkapazitäten, also der Kapazitäten JlC, AlC, J3C usw. der Reihenschwingkreise gemäß F i g. 2 vorgenommen wird, und zwar derart, daß sich die Summe der Teilkapazitäten und die Periode der Resonanzschwingungen der die Teilkapazitäten aufweisenden Reihenschwingkreise nicht verändern. Dieser Abgleich verändert das -Verhältnis in den einzelnen Reihenschwingkreisen. Wird das -= -Verhältnis bei den

die Oberschwingungen beeinflussenden Reihenschwingkreisen größer, so werden diese Oberschwingungen mehr hervorgehoben. Es läßt sich dadurch der quadratische Mittelwert des Stromes

P-dt

während der Dauer t eines Stromimpulses verkleinern. Eine sich beispielsweise ergebende Kurvenform für den Stromimpuls nach diesem Abgleich ist in F i g. 9 an Hand der punktierten Kurve gezeigt. Die Flächen unter der punktierten Kurve und der gestrichelten Kurve sind gleich. Die Größe dieser Flächen wird also durch den Abgleich nicht beeinflußt. Mit der Vergrößerung des quadratischen Mittelwertes ist nun zugleich eine Herabsetzung der Betriebsdämpfung verbunden. Ein derartig abgeglichenes Reaktanznetzwerk läßt sich auch nach dem Reaktanztheorem nach Foster in ein Reaktanznetzwerk mit Parallelschwingkreisen gemäß F i g. 6 umwandeln.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Anordnung sind den Kontakten k 1 und kl jeweils Reihenschaltungen aus Parallelschwingkreisen und Spulen vorgeschaltet. Die Reihenfolge der Teile dieser Reihenschaltungen ist jeweils beliebig. Unter bestimmten Voraussetzungen können die zu zwei Schaltern gehörenden Reihenschaltungen miteinander zu einer resultierenden Reihenschaltung vereinigt und außerdem zentralisiert werden, so daß bei weiteren mit ihnen zusammenarbeitenden Schaltern die Reihenschaltungen eingespart werden können. Dies ist der Fall, wenn der Nachrichtenaustausch anstatt über einen Multiplexpunkt, wie in den Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 1 bis 3 dargestellt ist,nunmehr über eineMultiplexleitung geführt wird, in deren Leitungszug die resultierende Reihenschaltung eingeschleift ist. Die hierbei vorliegenden Verhältnisse werden an Hand von F i g. 4 erläutert. Es sind hier zwei Gruppen von Schaltern angedeutet. Zur ersten Gruppe gehört der Schalter mit dem Kontakt k 1, der bei dem Vielfachschaltungszeichen ν 1 an die Multiplexleitung Mg angeschlossen ist. Wie durch das Vielfachschaltungszeichen ν 1 angedeutet ist, sind dort noch andere Schalter angeschlossen. In entsprechender Weise sind an die Multiplexleitung Mg bei dem Vielfachschaltungszeichen ν 2 mehrere weitere Schalter angeschlossen, die die zweite Gruppe von Schaltern bilden. Zu ihnen gehört der Schalter mit dem Kontakt k 1. Der Nachrichtenaustausch muß hier stets über die Multiplexleitung Mg geführt werden, d. h., am Schalter derselben Gruppe angeschlossene Teilnehmer können untereinander keinen Nachrichtenaustausch durchführen, sondern es kann ein Nachrichtenaustausch lediglich zwischen jeweils einem Teilnehmer der einen Gruppe und einem Teilnehmer der anderen Gruppe durchgeführt werden. Unter dieser Voraussetzung ist es jedoch möglich, die in Reihe mit den Kontakten k 1 und k 2 liegenden Schaltelemente, über die der Stromimpuls zu fließen hat, der die Übertragung von Ladungen zwischen den Ladekondensatoren zu bewirken hat, zu einem resultierenden Zweipol zusammenzufassen und in die Multiplexleitung Mg einzufügen. Dieser liegt dann zwischen den übrigen Teilen K, H und C der beiden Reaktanznetzwerke, wenn die Kontakte k 1 und kl für die Übertragung geschlossen sind, und bildet mit diesen zusammen ein Netzwerk mit der gleichen Wirkung wie bei der ursprünglichen Schaltungsanordnung. Wegen der Symmetrie der Schaltung ist dies auch der Fall, wenn an Stelle der Kontakte kl und kl die Kontakte von je einem anderen Schalter der einen und der anderen Gruppe von Schaltern geschlossen sind. Der in die Multiplexleitung Mg eingefügte Zweipol ersetzt also die Parallelschwingkreise und die zu den Kontakten führenden Spulen aller Reaktanznetzwerke.

In Fig. 4 ist noch angegeben, wie groß die Schaltelemente des resultierenden Zweipols sind. Er besteht aus der Spule 21, deren Induktivität doppelt so groß ist wie die der Spule/ in Fig. 3, aus dem Parallelschwingkreis mit der Spule 2/1, deren Induktivität doppelt so groß ist wie die der Spule /I

in Fig. 3, und dem Kondensator -j-cl, dessen Kapazität halb so groß ist wie die des Kondensators el in Fig. 3. Ferner ist noch der Parallelschwingkreis mit der Spule 2/II, deren Induktivität doppelt so groß ist wie die der Spule/II in Fig. 3, und dem

Kondensator -eil, dessen Kapazität halb so groß ist

wie die des Kondensators eil in Fig. 3. Die Größen dieser Schaltelemente ergeben sich in elementarer Weise.

Es sei noch erwähnt, daß die jeweils verwendeten impulsformenden Reaktanznetzwerke oder Teile derselben außer in der bereits beschriebenen Weise auch in anderer Weise im Rahmen der Erfindung durch äquivalente Netzwerke ersetzt werden können.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur impulsweisen Energieübertragung zwischen zwei Leitungsabschnitten über mindestens einen periodisch betätigbaren Kontakt mit vorgeschaltetem Tiefpaß, dessen Grenzfrequenz kleiner ist als die halbe Betätigungsfrequenz des Kontaktes und dem ein die während der Betätigungsdauer des Kontaktes zu übertragende Energie speicherndes, Querkapazität und Längsinduktivität enthaltendes Reaktanznetzwerk nachgeschaltet ist, in elektrischen Anlagen, insbesondere in Zeitmultiplex-Fernsprechvermittlungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktanznetzwerk (L, C in Fig. 1) unter Beibehaltung der Größe der Querkapazität (C) so impulsformend ausgebildet ist, daß die Energieübertragung jeweils in Form eines nahezu rechteckförmigen Impulses erfolgt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das impulsformende Reaktanznetzwerk aus einzelnen quer zu dem betreffenden Leitungsabschnitt liegenden unter-

409 769/97

schiedlichen Reihenschwingkreisen (/1- JlC; 12—J2C; 13—3C) besteht, deren Resonanzschwingungen jeweils eine Periodendauer haben, die doppelt so lang ist wie jeweils ein ungeradzahliger Bruchteil ( , γ, - j der Betätigungsdauer des Kontaktes, und daß die Querkapazität (C) in Fig. 1 auf die Kondensatoren dieser Reihenschwingkreise in der Weise verteilt ist, daß die sich ergebenden Teilkapazitäten (JlC, J 2 C; ίο J 3 C) sich zueinander wie die Quadrate der Periodendauer der Resonanzschwingungen der zugehörigen Reihenschwingkreise verhalten (F i g. 2 und 5).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das impulsformende Reaktanznetzwerk aus dem die ursprüngliche Querkapazität (C in Fi g. 1) aufweisenden, im Querzweig liegenden Kondensator und aus im Längszweig liegenden Parallelschwingkreisen (/I parallel el; ZII parallel eil) und einer damit in Reihe liegenden Spule (Z) besteht (F i g. 3 und 6).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das impulsformende Reaktanznetzwerk als äquivalentes Netzwerk zum impulsformenden Reaktanznetzwerk gemäß Anspruch 2 nach dem Reaktanztheorem von Foster dimensioniert ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der An-Sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Abgleich der Schwingkreise unter Beibehaltung der Größe der Querkapazität vorgenommen ist, bei dem die jenseits des Kontaktes (kl bzw. k2) abgehenden Leitungsadern ohmisch durch den Wellenwiderstand der Leitung ersetzt sind und durch den der bei Entladung der gleich hoch aufgeladenen Ladekondensatoren auftretende Entladungsvorgang, der im Vergleich zu einem entsprechenden Rechteck-Näherungsimpuls einen Ausschwingvorgang aufweist, so verändert ist, daß der Ausschwingvorgang verkleinert ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hervorhebung der Oberschwingungen beim Stromimpuls ein zusätzlicher Abgleich der Teilkapazitäten (J IC; J 2C; J2C) der Reihenschwingkreise (It —JlC; 12— IC; 13 —A 3 C) ohne Veränderung der Summe der Teilkapazitäten und bei Erhaltung der Periodendauer der Resonanzschwingungen der die Teilkapazitäten aufweisenden Reihenschwingkreise vorgenommen ist, wodurch der quadratische Mittelwert des Stromes während der Dauer eines Stromimpulses verkleinert wird (Fig. 2).

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 3, bei der jeder Leitungsabschnitt einen eigenen Kontakt aufweist und bei der die Leitungsabschnitte zweier Gruppen über eine Multiplexleitung verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelschwingkreise (ZI parallel el; ZII parallelen) und die in Reihe dazu liegenden Spulen (Z) der Reaktanznetzwerke beider Gruppen zu einem resultierenden Reaktanznetzwerk (2ZI parallel _ el;

2ZII parallel - c II) zusammengefaßt und in die

Multiplexleitung (Mg) eingefügt sind (F i g. 4).

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils verwendeten impulsformenden Reaktanznetzwerke oder Teile derselben durch äquivalente Netzwerke ersetzt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1061 844,
1084329, 1087176, 1114228, 1118283, 1135972; USA.-Patentschrift Nr. 2 718 621;

»The Proceedings of the Institution of Electrical Engineers«, Part B, Vol. 105 (1958), Nr. 23, S. 449 bis 462;

»Frequenz«, Bd. 15 (1961), Nr. 5 (Mai), S. 141 bis 155;

»Einführung in die Fernsprechtechnik — Ortsämter mit Wählerbetrieb«, (Kleine Fachbuchreihe für den Post- und Fernmeldedienst) von R. Krause, 2. Auflage (1952), S. 47;

»Lexikon der Hochfrequenz-, Nachrichten- und Elektrotechnik« von C. Rint, Bd. III (1959), S. 63I₅ und Bd. IV, S. 65;

»Taschenbuch für Fernmeldetechniker« von H.W. Götsch, 7. Auflage, 1938, S. 101;

»Pulse Generators« von Gl as ο e und Lebacqz, 1948, S. 193/194 und 307/308.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 769/97 1.65 ® Bundesdruckerei Berlin