DE1211251B - Leitung zur elektrischen Nachrichtenuebertragung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/00

Nummer: 1211251

Aktenzeichen: J 22202 VIII a/21 al

Anmeldetag: 3. August 1962

Auslegetag: 24. Februar 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur elektrischen Nachrichtenübertragung, bei der von den Eigenschaften sogenannter »negativer Widerstände« Gebrauch gemacht wird. Der Begriff »negativer Widerstand« im Sinne des Erfindungsgegenstandes wird weiter unten näher erläutert werden.

Für das Problem, Nachrichten und Informationen, die in beliebiger Form anfallen können, von einem Ort zu einem anderen zu übertragen, ist eine Unzahl Lösungen bekanntgeworden.

Um die bei der Übertragung als unvermeidbar auftretende Dämpfung überwinden bzw. auf ein zulässiges Maß begrenzen zu können, sind entsprechende verstärkende Einrichtungen entwickelt worden, die mit bekannten Bauelementen, wie beispielsweise Elektronenröhren oder Transistoren, arbeiten.

Zur Regenerierung von Impulsfolgen ist es schon vorgeschlagen worden, in eine Übertragungsleitung Impulsregenerationseinrichtungen einzuschalten. Eine Regeneration soll immer dann stattfinden, bevor die Impulse so verrauscht sind, daß sie nicht mehr eindeutig ausgewertet werden können. Bei einer weiteren vorgeschlagenen Anordnung soll zur Unterdrückung von Impulsschwänzen bei z.B. Radarimpulsen ein Impulskorrektor verwendet werden, der aus zwei Leitungsabschnitten bestimmter Dimensionierung besteht. Bei dem letzten Vorschlag handelt es sich um einen einzelnen Korrektor, der am Ende einer Übertragungsstrecke liegt, während es sich beim ersten Vorschlag um einzelne Regenerationseinrichtungen im Zuge einer Übertragungsleitung handelt.

Die vorliegende erfindungsgemäße Leitung für die Übertragung elektrischer Nachrichtenimpulse beschreitet dagegen einen gänzlich anderen Lösungsweg, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Übertragungsstrecke aus einzelnen, in Reihe geschalteten Impulsregenerationseinrichtungen besteht, deren jede ein Speicherelement, vorzugsweise einen Kondensator, besitzt, das durch eine Spannungsquelle aufgeladen wird, daß ferner eine jede Impulsregenerationsschaltung in Parallelschaltung zu dem Speicherelement ein Bauelement enthält, dessen Stromspannungskennlinie neben dem Bereich positiver Steigung auch einen solchen negativer Steigung aufweist und welches unter dem Einfluß eines an dieses angelegten Eingangsimpulses seinen elektrischen Widerstand derart ändert, daß sich das parallelgeschaltete Speicherelement gemäß dem Eingangsimpuls entlädt, wobei die Entladung eine Regeneration des Eingangsimpulses darstellt, welche der nachfolgenden Impulsregenerationsschaltung als deren Eingangsimpuls zugeführt wird.

Leitung zur elektrischen Nachrichtenübertragung

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,

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

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

Stuttgart W, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:

Robert Anthony Hyman, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 4. August 1961 (28 475) - -

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die Stromspannungscharakteristik eines Materials negativen Widerstandes, wie es bei der Erfindung Verwendung findet;

F i g. 2 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig.3 zeigt einen Längsschnitt einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 4 einen Querschnitt durch die Anordnung nach F i g. 3.

Der Ausdruck »negativer Widerstand« bezeichnet im Rahmen dieser Beschreibung eine Klasse von Materialien oder elektronischen Schaltmitteln, bei welchen die Strom-Spannungs-Kennlinie ähnlich der in F i g. 1 dargestellten verläuft. Die Strom-Spannungs-Kennlinie der meisten üblichen elektrischen Materialien ist durch das Ohmsche Gesetz bestimmt und ist gewöhnlich durch eine ansteigende, vom Nullpunkt ausgehende Gerade gekennzeichnet, die eine konstante Steigung aufweist, die anzeigt, daß der Strom durch das Material in Abhängigkeit von der angelegten Spannung ansteigt. Selbstverständlich sind gewisse Materialien bekannt, bei denen die Strom-Spannungs-Kennlinie keine konstante »positive« Steigung aufweist, und es zeigt sich, daß unter gewissen Bedingungen ein Anwachsen des Stromes durch das Material bei Abnehmen der angelegten Spannung erzielt werden kann. Der Teil der Kennlinie, bei dem dieses Verhalten beobachtet werden kann, weist eine Steigung auf, die üblicherweise als »negativ« und das

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verwendete Material entsprechend als »Material nega- der vom Kondensator 10 b erzeugt wird, imstande ist,

tiven Widerstandes«- bezeichnet wird. Man unter- nicht nur, wie erwünscht, den negativen Widerstand

scheidet zwischen zwei Typen von Material negativen 16 c, sondern auch den negativen Widerstand 16 a

Widerstandes, . nämlich spannungs- und strom- umzuschalten. Dies aber würde Reflexionen in der

gesteuerte. Letzteres wird bei vorliegender Erfindung 5 Übertragungsstrecke hervorrufen. Zur Vermeidung

verwendet. Trägt man die Strom-Spannungs-Kenn- dieses Effektes werden die -Schaltungskonstanten, so

linie dieses Materials auf, so ergibt sich em¹ Kurven- gewählt, daß der fragliche Kondensator so lange

verlauf, wie er beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. nicht genügend wieder aufgeladen werden kann, bis

Für eine gegebene Spannung ist demnach der Arbeits- der Impuls über zwei oder drei aufeinanderfolgende

punkt des Materials auf der Kurve durch-den durch io Stufen längs der Übertragungsstrecke weitergeleitet

das Material fließenden Strom bestimmt. Für eine worden ist.

Spannung V_p liegt der Arbeitspunkt nur dann bei P, Man erkennt, daß eine Übertragungsstrecke der

wenn der durch das Material fließende Strom I_p beschriebenen Art zu irgendeinem betrachteten

Milliampere beträgt. Ist dagegen bei-der gleichen Augenblick in einer Richtung überträgt;-sie kann

Spannung V„ der durch das Material fließende Strom 15 ebenso jedoch als eine Zweirichtungs-Übertragungs-

von der Größe /„, dann liegt der Arbeitspunkt auf strecke benutzt werden (beispielsweise für Multiplex-

der Kurve bei Q. Entsprechend gehört zu einem verfahren), indem sie von jeder Seite her betrieben

Strom/_s ein Arbeitspunkt S auf der Kurve. Selbst- wird.

verständlich bleibt der Arbeitspunkt, der zu einer Eine andere Ausführungsform der Erfindung kann

Vorspannung V_p gehört, nur so lange am Punkt Q, 20 dadurch geschaffen werden, daß eine gemäß F i g. 2

bis ein Spannungsimpuls höchstens von der Größe V₁ aufgebaute Übertragungsstrecke in einfachster Weise

angelegt wird. Bei größerem Spannungsimpuls bewegt durch Einfügen von Abzweigungen zwei oder mehr

sich dann der Arbeitspunkt entlang der Kurve nach Ausgänge enthält, wobei keinerlei zusätzliche Schalt-

P oder S, abhängig vom Kurvenverlauf. mittel benötigt werden.

Wird ein solcher negativer Widerstand einem auf- 25 Weiterhin kann die vorliegende Erfindung als Vergeladenen Kondensator parallel geschaltet, wobei zögerungsleitung und Impulsformer oder als Datendessen Ladespannung der Vorspannung des negativen speicher verwendet werden.

Widerstandes entspricht (beispielsweise V₀), so wird Fig. 3 und 4 zeigen den praktischen Aufbau einer bei Anlegung eines Impulses, der groß genug ist, die Impulsübertragungsstrecke gemäß der Schaltung nach angelegte Spannung kurzzeitig auf den Wert^. V_t zu 30 Fig. 2. Fig. 3 ist ein Längsschnitt entlang der Linie erhöhen, der Arbeitspunkt sich vom Punkte in das A-A der Fig. 4 und Fig. 4 ein Querschnitt längs Gebiet von S bewegen. Physikalisch bedeutet dies, der LinieB-B der Fig. 3. Ein zentraler Leiter 20 ist daß sich das Material aus einem Zustand hohen von einer Lage eines Materials negativen WiderWiderstandes in einen Zustand niedrigeren Wider- Standes 21 umgeben. Der Außenleiter 22 umschließt Standes verändert hat. Dieser, außerordentlich kurze 35 eine andere Lage von Widerstandsmaterial 23. Das Umschaltvorgang bewirkt bei dem geladenen Konden- aktive Material 21 und das Widerstandsmaterial 23 sator eine kurze aber kräftige Entladung, welche sind durch eine Reihe kurzer zylindrischer Leiter 24 gleichbedeutend mit einer Regeneration des Eingangs- getrennt, die in Längsrichtung durch Isolierzwischenimpulses ist. Wenn der Kondensator entladen und lagen 25 voneinander isoliert sind. Eine feste Vorsomit der Eingangsimpuls abgegeben worden ist, 40 spannung wird zwischen die Leiter 22 und 20 angebricht die Spannung über dem negativen Widerstand legt; der Eingangsimpuls wird einem der Leiter 24 zusammen, und das Material kehrt in seinen Aus- zugeführt. Üblicherweise wird der Eingangsimpuls gangszustand hohen Widerstandes zurück. Im Dia- dem ersten Leiter 24 am Anfang der Übertragungsgramm entspricht dies der Rückkehr — unter Einr strecke aufgegeben. Der Ausgangsimpuls wird dann fluß der Vorspannung V₀ — zum Punkt C, wobei die 45 vom entsprechenden Leiter 24 am anderen Ende der Vorspannung V₀ zum gleichen Zeitpunkt den Kon- Übertragungsstrecke abgenommen,
densator neu auflädt. Jeder Abschnitt der Übertragungsstrecke besteht

In der Schaltung nach F i g. 2 werden die Konden- aus jeweils einem Stück des Leiters 24, und die besatoren 10 a, 10 b, 10 c und 10 a" über Induktivitäten nachbarten Gebiete des aktiven Materials 21 und des lla, Ub, Uc und Hd durch eine Vorspannung V₀ 50 Widerstandsmaterials 23 stellen eine Impulsregeneaufgeladen, die zwischen den Leitungen 13 und 14 rationsschaltung gemäß F i g. 2 dar, wobei die Isoangelegt wird. Wird durch einen genügend großen lierzwischenstücke 25 eine kapazitive Kopplung zwi-Impuls, der der Klemme 15 a zugeführt wird, ein sehen den benachbarten Impulsregenerationsschalplötzliches Ansteigen von V_c auf den Wert ^ V_t er- tungen herstellen.

reicht, so wird der negative Widerstand 16 a umge- 55 Es sei darauf hingewiesen, daß der beschriebene

schaltet und der aufgeladene Kondensator 10 a ent- Aufbau nur ein Beispiel der erfindungsgemäßen An-

laden. Die dabei entstehende Entladung bildet einen Ordnung darstellt. Beispielsweise könnte die Übertra-

Bnpuls, der den negativen Widerstand 16 b um- gungsstrecke ebensogut dadurch hergestellt werden,

schaltet, wenn er dort über eine geeignete Ankopp- daß das aktive Material außen und das Widerstands-

lung, wie beispielsweise den Kondensator 17 a und 60 material innen rings um den Innenleiter angeordnet

das Dämpfungsglied 18 a, angelegt wird. In dieser wurden.

Weise wird der Eingangsimpuls, der an Klemme 15 a Ein geeignetes Material negativen Widerstandes empfangen wurde, regeneriert und an Klemme 15 b für eine derartige Übertragungsstrecke ist beispielsweiter übertragen und so fort über die gesamte Über- weise p-Germanium, das auf einer Temperatur von tragungsstrecke. 65 4,2° K gehalten wird. Eine solche Übertragungs-

Es leuchtet ein, daß für den Fall, wenn die Wieder- strecke würde dann eine Schichtdicke des aktiven

aufladung des Kondensators 10 a sehr schnell ge- Materials von etwa 1 mm Halbmesser aufweisen; die

schieht, die Entladung bzw. der regenerierte Impuls, Vorspannung würde in diesem Fall 10 V betragen,

und als Widerstandsmaterial könnte man Graphit verwenden. Eine andere Ausführungsform der Übertragungsstrecke benutzt ein gasförmiges aktives Material, beispielsweise eine Mischung von Neon, Argon und Wasserstoff, welche einen geeigneten negativen Widerstand darstellt, wenn die einzelnen Gase in einem Mischungsverhältnis von ungefähr 92:1:7 gemischt werden. Darüber hinaus sind viele Materialien mit negativer Widerstandscharakteristik bekannt; alle diese sind, ob als festes Dielektrikum oder gasförmiges, zur Verwendung im Sinne der erfindungsgemäßen Schaltung geeignet, wenn sie nur die erforderliche stromgesteuerte Kennlinie des negativen Widerstandes besitzen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Leitung für die Übertragung elektrischer Nachrichtenimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung aus einzelnen, in Reihe geschalteten Impulsregenerationseinrichtungen besteht, deren jede ein Speicherelement, vorzugsweise einen Kondensator, besitzt, das durch eine Spannungsquelle aufgeladen wird, daß ferner eine jede Impulsregenerationsschaltung in Parallelschaltung zu dem Speicherelement ein Bauelement enthält, dessen Stromspannungskennlinie neben dem Bereich positiver Steigung auch einen solchen negativer Steigung aufweist, und welches unter dem Einfluß eines an dieses angelegten Eingangsimpulses seinen elektrischen Widerstand derart ändert, daß sich das parallelgeschaltete Speicherelement gemäß dem Eingangsimpuls entlädt, wobei die Entladung eine Regeneration des Eingangsimpulses darstellt, welche der nachfolgenden Impulsregenerationsschaltung als deren Eingangsimpuls zugeführt wird.

2. Leitung nach Anspruch 1 in Gestalt eines Kabels, das aus einem zentralen Innenleiter, einem zylindrischen Mittelleiter und einem zylindrischen Außenleiter aufgebaut ist, die sämtlich koaxial zueinander sind, wobei der Mittelleiter durch eine Reihe ringförmiger, durch Isolierzwischenlagen in Längsrichtung voneinander getrennter Leiterabschnitte gebildet wird und bei dem der Raum zwischen dem Innenleiter und dem Mittelleiter mit einem Material negativen Widerstandes und der Raum zwischen dem Mittelleiter und dem Außenleiter mit Widerstandsmaterial ausgefüllt ist.

3. Leitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Mittel-und Außenleiter mit Material negativen Widerstandes und der Raum zwischen dem Innen- und Mittelleiter mit Widerstandsmaterial ausgefüllt ist.

4. Leitung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als negatives Widerstandsmaterial p-Germanium mit einer Temperatur von 4,2° K verwendet wird.

5. Leitung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als negatives Widerstandsmaterial ein gasförmiges Gemisch von Neon, Argon und Wasserstoff in einem bestimmten Mischungsverhältnis verwendet wird.

6. Leitung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstandsmaterial Graphit verwendet wird.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1154 831.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg mit ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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