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Sende-Erfa'ngseinrichtung 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 Sender und ein Empfänger an ein sowohl
als Sende- als auch als Empfangsfilter dienendes Filter angeschlossen sind, das
mit Hilfe eines, insbesonaere aus überlappungsfrei umschaltbaren Verstärkerstufen
bestehenden, elektronischen Umschalters in Abhängigkeit von einem die Sende- oder
Empfangsbereitschaft der Sende-Empfangseinrichtung charakterisierenden Steuerkriterium
wahlweise an einen ersten Anschluß oder an einen zweiten Anschluß anschaltbar ist,
wobei die AnschlWsse jeweils am ankommenden oder abgehenden Teil eines Vierdrahtübertragungsweges
oder gemeinsam an einen Zweidrahtübertragungsweg anschließbar sind.
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Derartige Sende-Empfangseinrichtungen können insbesondere dazu dienen,
in Unterstationen von Fernwirkanlagen,bei denen mehrere Stationen leber ein und
dieselbe Leitung bzw. über eine Konferenzleitung miteinander verbunden sind, über
die Konferenzleitung übertragene Fernwirksignale su empfangen oder Meldungen an
die Konferenzleitung abzugeben.
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Bei Zernwirkeinrithtutgen ist es häufig üblich, von mehreren, an ein
und dieselbe Konferenzleitung angeschlossenen Unterstationen z.B. mit Hilfe eines
Aufrufverfahreas -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. bei der Schaltungsanordnung zum Übertragen von Signalen
über einen gemeinsamen Signalkanal in Fernbedienungsanlagen nach der deutschen Auslegeschrift
1 169 069 der Fall.
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Bei Sende- und Empfangs schaltungen der vorstehend näher bezeichneten
Art sind im allgemeinen ein eigenes Sende-und ein eigenes Empfangs filter erforderlich,
was insbesondere bei einer häufig angestrebten Verkleinerung der Geräte zu Schwierigkeiten
führen kann. Es wurde bereits eine Sende- und Empfangs einrichtung mit einem Sender
und mit einem Empfänger vorgeschlagen (P 21 19 411.6-32), bei der zu ein und demselben
Zeitpunkt entweder nur gesendet oder nur empfangen wird, und bei der ein dem Sender
nachgeschaltetes Sendefilter und ein dem Empfänger vorgeschaltetes Empfangsfilter
vorgesehen sind. Dabei sind Sender und Empfänger über eine Gabelschaltung an ein
sowohl als Sende- als auch als Empfangsfilter dienendes Filter angeschlossen, das
mit Hilfe eines elektronischen Umschalters in Abhängigkeit von einem die Sende-
oder Emptangsbereitschaft der Sende-Empfangseinrichtung charakteriaierenden Steuerkriterium
wahlweise an einen ersten Anschluß oder an einen zweiten Anschluß angeschaltet wird,
wobei die Anschlüsse jeweils am ankommenden oder abgehenden Teil eines Vierdraht-ttbertragungsweges
oder gemeinsam an einen Zweidrahtübertragungsweg angeschlossen werden. Dabei kann
it Hilfe eines Steuerkriteriums, das in einer Fernbedienungseinrichtung ohnehin
zur Verfügung steht, rtLh-t"ter Sendung eines Telegramms die abgehenden Leitung
bzw. während der Empfangsbereitschaft die ankommende Leitung mit dem Filter verbunden
und die jeweils nicht bendtigte B*itWne
abgetrennt werden. Dabei
wird-der Umstand, daß zu ein und demselben Zeitpunkt entweder nur gesendet oder
nur empfangen wird, dazu ausgenutzt, mit einem gemeinsamen Sende-Empfangs-Filter
auszukommen. Ferner läßt sich dabei zwischen ankommender und abgehender Leitung
eine groBe Rücklußdämpfung erzielen, die es gestattet, die Sende-Empfangseinrichtung
auch in größerffln Bernwirkanlagen, bei denen eine Vielzahl von Stationen an- Clii
und denselben Übertragungsweg bzw. an eine Konferenzleitung angeschlossen sind,
einzusetzen.
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Eine Ausführungsform der Einrichtung nach dem älteren Vorschlag bietet
die Möglichkeit einer leichten Anpassung an unterschnedliche Leitungspegel0 Eine
deratige Sende-und Empfangseinrichtung läßt sich mit relativ geringem Aufwand realisieren
und bietet dabei vielfältige Verwendungsmöglichkeiten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sende- und Empfangseinrichtung
der vorstehend näher bezeichneten Art unter Beibehaltung der genannten Vorteile
im Hinblick auf geringen Aufwand und Betriebssicherheit weiter zu vervollkommnen.
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Man kann den Sender und den Empfänger unmittelbar an das Sende- und
Empfangsfilter anschließen, sofern dies die an den Empfänger angeschlossene Auswerteeinrichtung
zuläßt.
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Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine nachgeschaltete Pernbedienungseinrichtung
nur auf Zeichentelegramme anspricht, die die Adresse der betreffenden Station enthalten.
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Gemäß der Erfindung wird die Sende-Empfangseinrichtung derart ausgebildet,
daß der Sender und der Empfänger am
Eingang des Filter miteinander
gekoppelt sind und daß der Empfänger durch das Steuerkriterium sperrbar ist.
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Hierzu dient insbesondere eine sperrbare Verstärkerstufe am Eingang
des Empfängers.
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Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine Sende-Empfangseinrichtung,
die die an sie gestellten Forderungen auf besonders einfach realisierbare Weise
erfüllt und bei der der Empfängerausgang vom Sender entkoppelt ist.
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In Weiterbildung der Erfindung wird die Sende-Empfangseinrichtu derart
ausgebildet, daß der Sender mit hohem Ausgangswiderstand und eingeprägtem Ausgangsstrom
und der Empfänger mit hohem Eingangswiderstand und eingeprägt er Eingangsspannung
betrieben sind und daß die Anschaltung des Empfängers und des Senders an zwei Anschlußpaare
eines auf seiten des Senders und Empfängers liegenden, angepaßt abgeschlossenen
Übertragers des Pilters vertauschbar ist. Durch diese Maßnahmen ergibt sich der
Vorteil, daß sich die Sende- und Empfangseinrichtung besonders leicht an unterschiedliche
Leitungspegel anpassen läßt, ohne daß dabei die gegebenenfalls zudem geeichte Einstellung
der Schaltverstärker geändert zu werden braucht.
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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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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild und Fig. 2 einen Stromlauf einer
Sende-Empfangseinrichtung mit abschaltbarem Empfangereingang.
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Für die Übertragung von Melde- und Befehistelegrammen in Fernwirkanlagen
kann man . unverstärkte Vierdraht-oder auch Zweidrahtleitungen-vorsehen. Die von
einer Fernwirkstation abgegebenen Gleichstromzeichen werden dabei entsprechend Fig.
1 auf der Sende seite mittels eines Signalsenders 6 z.B. in amplitudenmodulierte
3000-Hz-Zeichen umgesetzt und in die abgehende Leitung F1 eingespeist. Auf der Empfangsseite
setzt ein Signalempfänger 5 die ankommenden- 3000-Hz-Zeichen wieder in Gleichstromzeichen
um und gibt diese zur Auswertung an eine in der Figur nicht näher dargestellte Fernwirkeinrichtung.
Von mehreren an die Leitung angeschlossenen gleichartigen Sende-Empfangseinrichtungen
ist in der Figur nur eine einzige dargestellt.
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Die Schaltung nach Fig. 1 enthält 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 Leitungsübertragern 16 und
26. Der Bandpaß 3 dient als Sendefilter zur Impulsformung. Außerdem filtert er als
Empfangsfilter die ankommenden, innerhalb des Signalkanales gelegenen Signale aus
und überträgt diese ohne weitere Verformung. Signale anderer Signalkanäle, Sprachfrequenzen
oder AuBerbandstörungen werden dabei gesperrt.
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Der elektronische Umschalter ist durch die beiden Schaltverstärker
1 und 2 gebildet, die durch das Steuerkriterium S-t einer in der Figur nicht näher
dargestellten Fernwirkstaticn
wechselseitig gesperrt werden können.
Da hierbei die Verstärkung 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 Eingngsverstärkers, entfallen.
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Ohne Seuerspannung St ist der Verstärker 2 gesperrt; der Verstärker
1 ist durchlässig. Einam ankommenden Teil F1 des Vierdrahtübertragungsweges ankommender
3000-Hz-Zeichenschritt gelangt über den Eingangsübertrager 16, nach Verstärkung
im Schaltverstärker 1, zum Bandpaß 3 und weiter zum Signale:n;cfanger 5. Hier wird
das Signal weiter verstarkt, gleichgerichtet und steuert, nach einer Korrektur ffier
pegelabhängigen Schrittlänge in einer Regelschaltung, über einen Schmitt-Trigger
einen Ausgangstransistor. Dieser gibt über die Leitung E Bezugspotential an die
Fernvgirkeinrichtung.
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Der Mittelpunkt der Emitterwiderstände 53, 54 liegt über den Kollektor
des im Ruhezustand durchgeschalteten Steuertransistors 82 an Minus-Potential. Beim
Umschalten des Gerates auf Senden über die Steuerleitung St werden nun über die
Steuerschaltung 82, 83, 84 der Empfangsverstärker 1 und der Empfängereingang gleichzeitig
gesperrt.
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Wenn die Fernwirkstation ein Telegramm abgeben will, gibt sie ein
in der PernvJirkeinrichtung 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 Empfänger 5 enthält als Eingangsstufe einen Schaltverstärker, mit
dessen Hilfe er bei vorliegender Sendebefugnis durch das Steuerkriterium gesperrt
wird.
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Anstelle des Schaltverstärkers kann auch ein anderer elektrisch steuerbarer
Schalter vorgesehen werden, der gegebenenfalls an anderer Stelle des Empfängers,
z.B.
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am Empfängerausgang angeordnet sein kann.
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Der Sender 6 ist nun betriebsbereit und die Fernwirkstation kann ihr
Telegramm über die Leitung S zum Sender 6 geben. Der Sender 6.enthält einen Sendemodulator,
der die 3000-Hz-Spannung des Generators 7 tastet. Der getastete 3000-Hz-Ton gelangt
über den Bandpaß 3 nach Verstärkung im Schaltverstärker 2 über den Ausgangsübertrager
26 an den abgehenden Teil F1 des Vierdrahtübertragungsweges.
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Nach Telegrammende nimmt die Fernwirkeinrichtung die Steuerspannung
St weg. Der Schaltverstärker 2 wird gesperrt, der Schaltverstärker 1 und der im
Empfänger 5 enthaltene Schaltverstärker durchlässig. Der Empfänger 5 ist wieder
empfangsbereit.
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Beim ankommenden Teil F1 des Vierdrahtübertragungsweges ankommende
Fernwirkzeichen oder sonstige Spannungen können nicht zum abgehenden Teil des Vierdrahtübertr&gungsweges
gelangen, da sowohl beim Senden als auch bei Empfang immer ein Schaltverstärker
gesperrt ist. Dabei ergibt sich eine besonders hohe Sperrdämpfung.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten Sende-Empfängseinrichtung besitzen die
Schaltverstärker 1 und 2 einen gemeinsamen übertrager 9, der zugleich Ausgangsübertrager
der empfangen seitigen Verstärkerstufe 1 als auch Eingangsübertrager der sendeseitigen
Verstärkerstufe 2 ist. Dieser Übertrager 9 liegt mit einer Wicklur,g, an die der
Kondensator 92 angeschlossen is-t, zugleich am Bandpaß 3 und an den Kollektoren
der im Schaltverstärker 1 enthaltenen Transistoren 11 und 12. Übertrager 9 und Kondensator
92
können dabei in den Bandpaß 3 einbezogen werden.
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Eine weitere Wicklung des Ubertragers 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 Gabeischaltung zum Anschluß eines Dienstgerätes.
Dabei bildet der übertrager 16 zusammen mit der Nachbildung 18, der übertrager 26
zußammen 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
Leitungsübertrager 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, 80 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 enthaltenen9
emitterseitig unmittelbar am Bezugepotential "-" und kollektorseiXig 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 an Abgriff eines Kollektorspannungsteilers
des ersten Transistors 81o 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 5 durch die Schaltverstärker gegen die Leitung entkoppelt.
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Ferner können der sendeseltge Ausgang Al und der empfangsseitige Eingang
El, die jeweils unmittelbar am Übertrager liegen, auf hohen Innenwiderstand ausgelegt
und daher in vorteilhafter Weise parallel an eine beidseitig mit 600-fL abgeschlossene
Leitung angeschaltet werden. Zur Anschaltung des Gerätes am Ende einer Leitung wird
der Innenwiderstand durch Anschalten der Widerstände 17 und 27 auf 600 # 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 hlerbei die Funktion eines
Zweidrahtvetstärkers mit Rückkopplungssperre. Der Innenwiderstand ist bei dieser
Betriebsart
ebenfalls auf hochohmig oder auf 600£2 einstellbar.
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Zur Einstellung auf hochohmig werden die Widerstände 17 und 27 abgetrennt.
Die Einstellung auf 600 # erfolgt dadurch, daß nur einer der beiden Widerstände
17 und 27 angeschaltet wird Für eine weitere Anschaltemöglichkeit sind die Leitung
übertrager 16 und 26 als unsymmetrische Gabeln ausgebildet. Hiermit kann die Sende-Empfangseinrichtung
niederohmig in eine Vierdrahtieitung eingeschleift werden, an der noch andere Geräte,
z.B. Dienstleitungseinrichtungen, angeschaltet sind. Bei Zweidrahtleltungen sind
dabei beide Gabelübertrager in Reihe zu schalten, Die Anpassung an die Leitungspegel
bzw. Anschaltpegel wird ebenfalls in den Schaltverstärkern 1 und 2 vorgenommen.
Durch Verandern 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 Empfängers
auf die jeweiligen Leitungsverhältr sL 9 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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Mit Hilfe der Eingangsstufe des Empfängers 5 ist sichergestellt, daß
der Empfänger auf die vom eigenen Sender kommenden 3000-Hz-Zeichen nicht anspricht.
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Uber die Wicklungen 42 und 43 des Ubertragers 4 sind der Senderausgang
und der Empfängereingang an das Filter
angekoppelt. Der Übertrager
4 wird zweckmäßigerweise in den Band paß 3 einbezogen. ie Wicklung 41 bildet zusammen
mit dem Kondensator 93 einen Schwingkreis des Filters 3. Der Widerstand 47 schließt
das Filter angepaßt ab.
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Der Übertrager 4 besitzt die Wicklung 41 und die Symmetrieicklungen
42 und 43. Die Symm iewicklung 43 ist Bestandteil der Wicklung 42 und ist durch
den zwischen zwei Anzapfungen gelegenen Wicklungsteil gebildet. Es können andererseits
auch getrennte Symmetriewicklungen vorgesehen werden.
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Die Wicklung 42 ist an die Lötstifte g und c angeschlossen. Ihre Mittelanzapfung
liegt am Verbindungspunkt der Widerstände 45 und 46. Dabei ist die aus den Widerständen
45 und 46 gebildete Serienschaltung an die Versorgungsspannung +/- angeschlossen.
Die Syemetriewicklung 43 liegt an den Lötstiften b und f.
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Vom Empfänger 5 ist in der Figur nur ein Teil der Eingangsstufe dargestellt.
Diese ist als Gegentaktschaltung mit den Transistoren 51 und 52 ausgebildet. Die
Transistoren sind in Emitter-Grundschaltung geschaltet und über die Emitterwiderstände
53 und 54, die an den Kollektor des Transistors 82 geführt sind, gekoppelt.
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zur Verstärkungseinstellung sind die Widerstände 53 und 54 durch das
Potentiometer 55 überbrückt. Die Basisanschlüsse der Transistoren 51 und 52 sind
an die Lötstifte d und e angeschlossen.
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Die GleichstromarbeitBpunkte der Eingangsstufe und der Ausgangsstufe
sind so ausgelegt, daß die galvanische Verbindung über die Übertragerwicklung 42
und die darin enthaltene Widkiung 43 möglich ist. Über die
Widerstände
45, 46 und den Mittelpunkt der Wicklung 42 wird die passende Gleichspannung für
die Basisanschlüsse der Transistoren 51, 52 und die Kollektoren der Transistoren
61, 62 zugeführt.
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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 Ausgangsverstärkerstufe
enthält die Transistoren 61 und 62, die über die Emitterwiderstände 63 und 64, die
durch das Potentiometer 65 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. Bei
gleichzeitiger Benutzung der Leitung zusammen mit anderen tbertragungssystemen,
z.B. zusammen mit einer Einrichtung zur Übertragung von Dienstgesprächen bis 2400
Hz, oder bei mehreren Fernwirk-Kanälen mit verschiedenen Signalfrequenzen, kann
es jedoch erforderlich sein, den Signalpegel auf den von CCIT hierfür vorgeschlagenen
Pegel von -1,7 NpmO abzusenken. Der Sender muß dann auf eine um 0,8 Np tieferen
Sendepegel und gleichzeitig r Empfänger aui eine um 0,8 Np höhere Empfindlichkeit
umgeschatet werden. Fine deratige Umschaltung des Senders und Empfängers auf zwei
Signalpegel läßt sich auf einfache Weise mit Hilfe von Kurzschlußbrücken vornehmen,
die in die Lötstifte eingesetzt werden. Zu diesen Zwecke sind die Windungszahlen
42 und 43 derart bemessen, daß das Sbersetzwngsverhaltnis den Wert 2,23 entsprechend
0,8 Np aufweist.
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Pür den zignalpegel -0,9 NpmO liegt der Sender 6 über
die
Kurzschlußbrüeken a - c und g - h an der Wicklung 42 mit der hohen l.indungszahl
und der Empfänger 6 über die Kuræschlußbrücken b - d und e - f an der Wicklung 43
mit der niedrigen Windungszahl.
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Kit der Umschaltung auf Signalpegel -1,7 NpmO werden die beiden Wicklungen
42 und 43 vertauscht angeschlossen, so daß der Sender 6 nun über die tursschlußtrücken
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 den Übertrager 4 angeschaltete Ausgangs stufe mit hohem
Ausgangswiderstand und eingeprägtem-Kollektor,.
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strom sowie die Eingangsstufe mit hohem Eingangswiderstand und eingeprägter
Basis-Emitter-Spannung betrieben werden, stellt sich zu dem jeweiligen Sendepegel
die entsprechende Empfängerempfindlichkeit zwangsläùSig ein.
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Die am Übertrager 4 vorgesehene iegelumschaltung hat den Vorteil,
daß dabei die bei den Schaltverstärkern vorzunehmende Einstellung auf den jeweiligen
Anschaltepegel der Leitung, die gegebenenfalls geeicht ist, nicht verändert wird.
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6 Patentansprüche 2 Figuren