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Sende-Empfangseinrichtung mit einem gemeinsamen Sende-Empfangs-Filter
Die Erfindung betrifft eine Sende- und Empfangseinrichtung mit einem Sender und
mit einem Empfänger, bei der zu ein und demselben Zeitpunkt entweder nur gesendet
oder nur empfangen wird,. und bei der ein dem Sender nachgeschaltetes Sendefilter
und ein demmpfanger vorgeschaltetes Empfangsfilter vorgesehen sind.
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Derartige Sende-Empfangseinrichtungen können s.B. dazu dienen, in
Unterstationen von Fernwirkanlagen über eine Konferenzleitung übertragene Fernwirksignale
zu empfangen oder Meldungen an die Konferenzleiting abzugeben.
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Bei Fernwirkeinrichtungen ist es häufig üblich, von mehreren, an ein
und dieselbe Konferenzleitung angeschlossenen Unterstationen z.B. mit Hilfe eines
Aufrufverfahrens jeweils nur einer einzigen eine Sendeerlaubnis zu erteilen. Zu
diesem Zweck werden in derartigen Fernwirkeinrichtungen Steuerkriterien gebildet,
die eine Sendebefugnis oder Empfangsbereitschaft der betreffenden Station charakterisieren.
Dies ist z.B.
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be der Schaltungsanordnung zum Übertragen von Signalen ueber einen
gemeinsamen Signalkanal in Fernbedienungsanlagen nach der deutschen Auslegeschrift
1 169 069 der Fall.
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Bei Sende- und Empfangsschaltungen der vorstehend
näher
bezeichneten Art sind im allgemeinen ein eigenes Sende- und ein eigenes Empfangsfilter
erforderlich, was insbesondere bei einer häufig angestrebten Verkleinerung der Geräte
zu Schwierigkeiten führen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Sende- und~ Empfangseinrichtung
Zu schaffen, die sich mit möglichst geringem-Aufwand.realisieren läßt und dabei
die Möglichkeit bietet, die Sende-Empfangseinrichtung möglichst universell- einzusetzen.
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Man kann zu diesem Zweck den leitun'sseitigen übertrager des Filters
als Gabel ausbiiden und sowohl mit der abgehenden, a-ls auch mit der ankommenden
Leitung so verbinden, daß beide Leitungen durch die Gabeldämpfung voneinander entkoppelt
sind, ferner den geräteseitigen Übertrager des Filters ebenfalls als Gabel ausgestalten
und an ihn Sender und Empfänger, die dann durch die Gabeldämpfung entkoppelt sind,
anschließen.
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Gemäß der Erfindung wird die Sende-Empfangseinrichtung derart ausgebildet,
daß Sender und Empfänger über eine Gabelschaltung an ein sowohl als Sende- als auch
als Empfangsfilter dienendes Filter angeschlossen sind, das mit Hilfe eines, insbesondere
aus überlappungsfrbi umschaltbaren Verstärkerstufen bestehenden, elektronischen
Umschalters in Abhängigkeit von einem die Sende- oder Empfangsbereitschaft der Sende-Empfangseinrlchtung
charakterisierenden Stauerkriterium wahlweise an einen ersten Anschluß oder an einen
zweiten Anschluß anschaltbar ist,und daß die Anschlüsse jeweils am ankommenden oder
abgehenden Teil eines Vierdraht-Ubertragungsweges oder gemeinsam an einen Zweidrahtübertragungsweg
anschließbar sind. Dabei kann mit Hilfe eines Steuerkriteriums, das in einer Fernbedienungseinrichtung
ohnehin
zur Verfügung steht, während der Sendung eines Telegramms die abgehende Leitung
bzw. während der Empfangsbereitschaft die ankommende Leitung mit dem Filter verbunden
und die jeweils nicht benötigte Leitung abgetrennt werden. Dabei wird der Umstand,
daß zu ein und demselben Zeitpunkt entweder nur gesendet oder nur empfangen wird,
in vorteilhafter Weise dazu ausgenutzt, mit einem gemeinsamen Sende-Empfangs-Filter
auszukommen, so daß eine wesentliche Verminderung des Aufwandes und Platzbedarfs
erzielt wird. Ferner läßt sich dabei zwischen ankommender und abgehender Leitung
eine besonders große Rückflußdämpfung erzielen, die es gestattet, die Sende-Empfangseinrichtung
auch in größeren Fernwirkanlagen, bei denen eine Vielzahl von Stationen an ein und
denselben Übertragungsweg angeschlossen sind, einzusetzen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Sende-Empfangseinrichtung
derart ausgebildet, daß die Verstärkerstufen stromgegengekoppelte Gegentaktschaltungen
in Emitter-Grundschaltung sind, bei denen die Emitter jeweils an ein Steuerpotential
geführt sind.
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In Weiterbildung der Erfindung wird die Sende-Empfangseinrichtung
derart ausgebildet, daß die Gabelschaltung unsymmetrisch bemessen und an ihren Zweigen
angepaßt mit Abschlußwiderständen abgeschlossen ist und daß der Sender mit hohem
Äusgangswiderstand und eingeprägtem Ausgangsstrom und der Empfänger mit hohem Eingangswiderstand
und eingeprägter Eingangsspannung betrieben sind und daß die Anschaltung des Empfängers
und des Senders an die abgeschlossenen Zweige vertauschbar ist.
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Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß sich die Sende-
und Empfangseinrichtung besonders leicht an untersdiiedliche Leitungspegel anpassen
läßt, ohne
daß dabei die häufig geeichte Einstellung der Schaltverstärker
geändert zu werden braucht.
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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es.zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Sende-Empfangseinrichtung
und Fig. 2 einen Stromlauf einer Sende-Empfangseinrichtung, die entsprechend Fig.
1 aufgebaut ist.
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Für die Übertragung von Melde- und Befehlstelegrammen in Pernwirkænlagen
kann man z.B. unverstärkte Vierdradt- oder auch Zweidrahtleitungen vorsehen. Die
von einer Fernwirkstation abgegebenen Gleichstromzeichen werden dabei entsprechend
Fig. 1 auf der Sendeseite mittels eines Signalsenders 6 z.B. in amplitudenmoduliegt
3000-Hz-Zeichen umgesetzt und in die abgehende Leitung F-1 eingespeist. Auf der
Empfangsseite setzt ein Signalempfänger 5 die ankommenden 30O0-Hz-Zeichen wieder
in Gleichstromzeichen um und gibt diese zur Auswertung an eine in der Pigur nicht
näher dargestellte Fernwirkeinrichtung.
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Die Schaltung nach Fig. 1 enthäl-t den Generator 7 mit dem den Sendemodulator
enthaltenden Sender 6, dem Signalempfänger 5, dem Sende- und Empfangsbandpaß 3,
sende- und empfangsseitige Schaltverstärker 1 und 2 mit Leitungsubertragern 16 und
26.
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Der elektronische Umschalter ist durch die beiden Schaltverstärker
1 und 2 gebildet, die durch das Steuerkriterium St einer in der Pigur nicht näher
dargestellten Pernwirkstation wechselseitig gesperrt werden können. Da hierbei die
Ve-rstärkung des jeweils
nicht gesperrten Verstärkers voll zur Verfügung
steht, können dafür die Ausgangsstufe des Senders 6 und die Eingangsstufe des Empfängers
5, insbesondere die erste Stufe eines Eingangsverstärkers entfallen.
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Ohne Steuerspannung St ist der Verstärker 2 gesperrt; der Verstärker
1 ist durchlässig. Ein am ankommenden Teil F1 des Vierdrahtübertragungsweges ankommender
3000-Hz-Zeichenschritt gelangt über den Eingangsübertrager 16, nach Verstärkung
im Schaltverstärker 1, zum BandpaB 3 und weiter zum Signalempfänger 5. Hier wird
das Signal weiter verstärkt, gleichgerichtet und steuert, nach einer Korrektur der
pegelabhängigen Schrittlänge in einer Regelschaltung, über einen Schmitt-Trigger
einen Ausgangstrarlsistor. Dieser gibt über die Leitung E Bvzugspotential -an die
Fernwirkeinrichtung.
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Wenn die Fernwirkstation ein Telegramm abgeben will, gibt sie ein
in der Fernwirkeinrichtung ohnehin bereits für andere Zwecke, insbesondere zur Charakterisierung
einer Sendebefugnis oder Empfangsbereitschaft, vorhandenes Steuerkriterium auf die
Leitung St, das den Schaltverstärker 1 sperrt und die Sperrung des Schaltverstärkers
2 aufhebt. Der Sender 6 ist nun betriebsbereit und die Fernwirkstation kann ihr
Xeregramm über die, Leitung S zum Sender 6 geben. Der Seì r 6 enthält einen Sendemodulator,
der die 3000-Hz-Spanmuzg des Generators 7 tastet. Der getastete 3000- Hz-Ton gelangt
über den Bandpaß 3 nach Verstärkung im Schaltverstärker 2 über den husgangsübertrager
26 an den abgehenden Teil P1 des Vierdrahtübertragungsweges.
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Nach Telegrammende nimmt die Fernwirkeinrichtung die Steuerspannung
St weg. Der Schaltverstärker 2 wird
gesperrt, der Schaltverstärker
1 durchlässig. Der Empfänger 5 ist wieder empfangsbereit.
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-Beim ankommenden Teil F1 des Vierdrahtübertragungsweges ankommende
Fernwirkzeichen oder sonstige Spannutzen können nicht zum abgehenden Teil des Vierdrahtübertragungsweges
gelangen, da sowohl beim Senden als auch bei Empfang immer ein Schaltarerstärker
gesperrt ist. Dabei ergibt sich eine besonders hohe Sperrdämpfung.
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Bei der in Fig. 2 -gezeigten Sende Empfangseinrichtung besitzen die
Schaitverstärker 1 und 2 einen gemeinsamen Übertrager 9, der zugleich Ausgangsübertrager
der empfangsseitigen Verstärkerstufe 1 als auch Eingangsübertrager der sendeseitigen
Verstärkerstufe 2 ist.
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Dieser Übertrager 9 liegt mit einer-Wicklung, an die der Kondensator
92 angeschlossen ist, zugleich am Bandpaß 3 und an den Kollektoren der im Schaltverstärker
1 enthaltenen Transistoren 11 und 12. Übertrager 9 und Kondensator 3 können dabei
in den Bandpaß einbezogen werden.
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Eine weitere Wicklung des Übertragers 9 ist an die Basisanschlüsse
der im zweiten Schaltverstärker 2, enthaltenen Transistoren 21 und 22 geführt.
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Die Basisanschlüsse der-Transistoren 11 und 12 sind an die symmetrische
Sekundärwicklung des Übertragers 16, die Kollektoren der Transistoren 21 und 22
an die symmetrische Primärwicklung des Übertragers 26 angeschlossen.
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Der Eingangsübertrager 16 der empfangsseitigen Verstärkerstufe 1 und
der Ausgangsübertrager 26 der sendeseitigen Verstärkerstufe 2 sind jeweils als
Gabelübertrager
ausgebildet und Bestandteil einer Gabelschaltung zum Anschluß eines Dienstgerätes.
Dabei bildet der Übertrager 16 zusammen mit der Nachbildung 18, der Übertrager 26
zusammen mit der Nachbildung 28 jeweils eine Gabelschaltung.
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Beide Ubertrager 16 und 26 besitzen Anschlüsse a2 bzw.
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a5, die es gestatten, die Übertrager, falls gewünscht, auch als einfache
Leitungsübertragcr zu betreiben.
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Der Emitter des Transistors 11 ist über den Widerstand 13, der Emitter
des Transistors 12 über den Widerstand 14 an den Kollektor des Transistors 82 geführt.
Der Emitter des Transistors 21 liegt über dem Widerstand 23, der Emitter des Transistors
22 über dem Widerstand 24 am Kollektor des Transistors 81.
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Die Widerstände 13 und 14 sind durch den stufenweise einstellbaren
Widerstand 15, die Widerstände 23 und .24 durch den stufenweise einstellbaren Widerstand
25 überbrückt, so daß sich die Verstärkung der Schaltverstärker einstellen läßt.
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Die Steuerpotentiale für die beiden Schaltverstärker 1 und 2 sind
dabei durch die Kollektorpotentiale der in einer zweistufigen Steuerschaltung enthaltenen,
emitterseitig unmittelbar am Bezugspotential "-" und kollektorseitig je über einen
Widerstand 84 bzw. 87 an Versorgungsspannung "+" geführten Transistoren 81, 82 gebildet.
Der erste Transistor 81 ist an der Basis durch das Steuerkriterium St steuerbar.
Die Basis des zweiten Transistors 82 liegt am Abgriff eines Kollektorspannungsteilers
des ersten Transistors 81.
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Dieser Kollektorspannungsteiler besteht aus den Widerständen 85 und
86.
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Die Anordnung der beiden Schaltverstärker zwischen Filter 3 und Leitungen
des Vierdrahtübertragungsweges bietet Vorteile für die Anpassung der Geräte an die
verschiedenen Leitungsarten und -pegel. So wird der nicht konstante Scheinwiderstandsverlauf
des Bandpasses 3 lurch die Schaltverstärker gegen die Leitung entkoppelt. Ferner
können der sendeseitige Ausgang Al und der empfangsseitige Bingang El, die jeweils
unmittelbar am Übertrager liegen, auf hohen Innenwiderstand ausgelegt und daher
in vorteilhafter Weise parallel an eine beidseitig mit 600er abgeschlossene Leitung
angeschaltet werden. Zur Anschaltung des Gerätes am Ende einer Leitung wird der
Innenwiderstand durch Anschalten der Widerstände 17 und 27 auf 600St eingestellt.
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Außerdem ist auch ein Betrieb an einer Zweidrahtleitung möglich. Hierzu
sind der Eingang El (Anschlüsse a2 und a3) und der Ausgang Al (Anschlüsse a5 und
a4) parallel zu schalten und miteinander an die Leitung zu legen.
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Die Schaltverstärker 1 und 2 übernehmen hierbei die Funktion eines
Zweidrahtverstärkers mit Rückkopplungssperre. Der Innenwiderstand ist bei dieser
Betriebsart ebenfalls auf hochohmig oder auf 600so einstellbar.
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Zur Einstellung auf-hochohmig werden die Widerstände 17 und 27 abgetrennt.
Die Einstellung auf 600A erfolgt dadurch, daß nur einer der beiden Widerstände 17
und 27 angeschaltet wird.
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Für eine weitere Anschaltemöglichkeit sind die itungsübertrager 16
und 26 als unsymmetrische Gabeln ausgebildet. Hiermit kann die Sende-Empfangseinrichtung
niederohmig in eine Vierdrahtleitung eingeschleift werden, an der noch andere Geräte,
z.B.
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Dienstleitungseinrichtungen, angeschaltet sind. Bei
Zweidrahtleitungen
sind dabei beide Gabelübertrager in Reihe zu schalten.
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Die Anpassung an die Leitungspegel bzw. Anschaltpegel wird ebenfalls
in den Sclnltverstärkern 1 und 2 vorgenommen. Durch Verändern der Gegenkopplung,
mit Hilfe von Lötbrücken, Stufenschaltern oder Drehwiderständen 15 und 25, läßt
sich die Verstärkung sowohl der Sendeseite als auch der Empfangsseite und damit
der Sendepegel bzw. die Empfindlichkeit des Eiapfängers auf die jeweiligen Leitungsverhältnisse
einstellen.
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Dabei wird die Schaltung zweckmäßigerweise so bemessen, daß beim Senden
und beim Empfangen der Fernwirkzeichen annähernd der gleiche Pegel am Sende-Empfangs-Filter
3 liegt und damit das Filter 3.im günstigsten Arbeitsbereich betrieben wird.
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Bei dieser Bemesssung bereitet es ferner besonders geringe Schwierigkeiten,
mit Hilfe der Gabeldämpfung des geräteseitigen Übertragers 40 sicherzustellen, daß
der Empfänger auf die vom eigenen Sender kommenden 3000-Hz-Zeichen nicht anspricht.
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Bei besonders hohen Anforderungen an die Gabeldämpfung kann auch der
Empfänger 5 selbst durch eine passende Sperrschaltung, die mit dem Schaltkriterium
St aus der Fernwirkeinrichtung gesteuert wird, gesperrt werden.
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Der als Gabelübertrage ausgebildete Übertrager 40 wird zwckmäßigerweise
in den Bandpaß 3 einbezogen.
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Der Übertrager 40 besitzt die Wicklungen 42 und 43, die jeweils mit
einer Anzapfung versehen sind. Die Wicklungen 42 und 43 sind auf der einen Seite
über den Widerstand 1'
und auf der anderen Seite über den aus den
eilwiderständen 46 und 47 bestehenden Widerstand 2' miteinander verbunden. Zwischen
den Anzapfungen der Wicklungen 42 und 43 liegt der aus den Teilwiderständen 44 und
45 bestehende Widerstand 3'.
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Die Wicklung 42 ist an die Lötstifte b und c, die weitere Wicklung
43 an die Lötstifte f und g angeschlossen.
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Zwischen den Verbindungspunkten der Eeilwiderstände 44 und 45 einerseits
und den Teilwiderständen 46 und 47 andererseits liegt die Versorgungsspannung +,
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Vom Empfänger 5 ist in der Figur nur ein Teil der Singangsstufe dargestellt.
Diese ist als Gegentaktschaltung mit den Transistoren 51 und 52 ausgebildet. Die
Transistoren sind in Emitter-Grundschaltung geschaltet und über die Emitterwiderstände
53, die an Bezugspotential"-"geführt sind, gekoppelt. Zur Verstärkungseinstellung
sind die Widerstände 53 und 54 durch das Potentiometer 55 überbrückt. Die Basisanschlüsse
der Transistoren 51 und 52 sind an die Lötstifte a und e angeschlossen.
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Die Gleichstromarbeitspunkte der Eingangsstufe und der Ausgangsstufe
sind so ausgelegt, daß die galvanisShe Verbindung über den Gabelübertrager möglich
ist.
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Vom;Sender 6 ist in der Figur nur ein Teil der Ausgangsstufe dargestellt,
die eine Modulator- oder Verstärkerschaltung sein kann.-Die Ausgangsverstärkerstufo
enthält die Ttansistoren 61 und 62, die über die Emitterwiderständen65 und 64, die
durch das Potentiometer 55 gemeinsam überbrückt sind, an Bezugspotential "-" geführt
sind. Die Kollektoren der Transistoren 61 und 62 sind an die Lötstifte a und h geführt.
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Bei der Sende-Empfangseinrichtung wird für normalen Betrieb der Signalpegel
auf - 0,9 Np am relativen Pegel 0, d.h. auf einen Pegel - 0,9 NpmO eingestellt.
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Bei gleichzeitiger Benutzung der Leitung zusammen mit anderen Übertragungssystemen,
z.B. zusammen mit einer Einrichtung zur Übertragung von Dienstgesprächen bis 2400
Hz, oder bei mehreren Feriiwirk-Kanälen mit verschiedenen Signalfrequenzen, kann
es jedoch erforderlich sein, den Signalpegel auf den von COIT hierfür vorgeschlagenen
Pegel von - 1,7 NpmO abzusenken. Der Sender muß dann auf einem um 0,8 Np tieferen
Sendepegel und gleichzeitig der Empfänger auf eine um 0,8 Np höhere Empfindlichkeit
umgeschaltet werden.
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Diese Umschaltung läßt sich auf einfache Weise an der Gabel 4 vornehmen.
Die Gabel ist zu diesem Zwecke unsymmetrisch, mit einem Übersetzungsverhältnis von
2i?3 entsprechend 0,8 Np, ausgelegt und mit den passenden Widerständen 1' und 2'
abgeschlossen. Der Widerstand 3' ist der Nachbildwiderstand.
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Für den Signalpegel - 0,9 NpmO liegt der Sender 6 über die Kurzschlußbrücken
a - c und g - h an der Gabelseite mit der hohen Windungszahl und der Empfänger 6
über die Kurzschlußbrücken b - d und e - f an der niedrigen Windungszahl.
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Mit der Umschaltung auf Signalpegel - 1,7 NpmO werden die Gabelseiten
vertauscht angeschlossen, so daß der Sender 6 nun über die Kurzschlußbrücken a -
b und f - h an der niedrigen und der Empfänger 5 über die Kurzschlußbrücken c -
d und e - g an der hohen Windungszahl liegt.
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Wenn die an die Gabel angeschaltete Ausgangsstufe mit hohem Ausgangswiderstand
und eingeprägtem Kollektorstrom sowie die Eingangsstufe mit hohem Eingangswiderstand
und eingeprägter Basis-Emitter-Spannung betrieben werden, stellt sich zu dem jeweiligen
Sendepegel die entsprechende Empfängerempfindlichkeit zwangsläufig ein.
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Die an der Gabel 4 vorgesehene Pegel umschaltung hat den Vorteil,
daß dabei die bei den Schaltverstärkern vorzunehmende Einstellung auf den jeweiligen
Anschaltepegel der Leitung, die gegehenenfalls geeicht ist, nicht verändert wird.
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6 Patentansprüche 2 Piguren