DE2817034C2

DE2817034C2 - Elektronischer Gleichstromtelegraphiesender

Info

Publication number: DE2817034C2
Application number: DE2817034A
Authority: DE
Inventors: Gerrit Hilversum Rademaker
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-04-29
Filing date: 1978-04-19
Publication date: 1981-09-17
Also published as: JPS53135501A; FR2389286B1; JPS582499B2; US4166196A; SE429081B; IT1095006B; SE7804747L; CA1099368A; FR2389286A1; GB1563085A; AU3543578A; AU513535B2; CH629052A5; IT7822726A0; NL7704703A; DE2817034A1

Description

Netzwerke zur Unterdrückung der höheren Frequenz in den Telegraphiesignalen sind LC-Filter mit zwei Reihenspulen und einem Parallelkondensator oder mit einer Reihenspule und zwei Parallelkondensatoren. Wegen der üblichen Telegraphiegeschwindigkeiten sind die Grenzfrequenzen dieser LC-Filter verhältnismäßig niedrig, so daß vor allem die benötigten Spulen umfangreich sind und also die Möglichkeiten zur Miniaturisierung der elektronischen Telegraphiesender erheblich beschränken.

Aus der britischen Patentschrift 12 09 988 ist es bekannt, LC-Filter zur Unterdrückung höherer Frequenzen in polaren Signalen mit nahezu momentanen Übergängen durch eine Schaltung ohne Spulen zu ersetzen, die einen ersten Operationsverstärker mit einem derartigen Rückkopplungskreis enthält, daü der erste Verstärker ein Ausgangssignal mit einer nahezu linearen Neigungskennlinie infolge eines Übergangs in den polaren Signalen liefert, und weiter einen zweiten Operationsverstärker mit einem derartigen Rückkopplungskreis enthält, daß der zweite Verstärker ein Ausgangssignai mit einer nahezu sinusoidaien N'eigungskennlinie infolge eines Ausgangssignals des ersten Verstärkers liefert Die Wirkung dieser S?haltung beruht im wesentlichen auf den Unterschieden in Form der nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinien von Silizium- bzw. Germaniumdioden in dem Übergangsgebiet zwischen ihren leitenden und nichtleitenden Zuständen.

Noch abgesehen von der Tatsache, daß eine darartige ausgeprägte Abhängigkeit von den Eigenschaften nichtlinearer Elemente häufig aus praktischen Gründen unerwünscht ist, würde die Anwendung dieser bekannten Schaltung in elektronischen Telegraphiesendern Änderungen in der bestehenden Senderstruktur erfordem, die außerdem mit einer beträchtlichen Vergrößerung der Anzahl von Elementen und des Energieverbrauchs verbunden sind, weil diese Schaltung für die Verarbeitung der hohen Strom- und Spannungswerte der Telegraphiesignale am Senderausgang nicht geeignet ist und also nicht an derselben Stelle wie die LC-Filter angebracht werden kann.

Die deutsche Offenlegungsschrift 23 58 003 schlägt bereits einen elektronischen Telegraphiesender vor, bei dem die höheren Frequenzen in den Telegraphiesignalen mittels Abflacherschaltungen ohne LC-Filter und ohne Operationsverstärker unterdrückt werden. In diesem Sender werden die von den Informationssignalen galvanisch getrennten Kommandosignale über eine Symmetrierschaltung einer als transistorisierter RC-Tiefpaß realisierten Abflacherschaltung zugeführt, deren Ausgangsspannung eine bipolare Konstantstromquelle derart ansteuert, daß der Leitungsstrom die Signalform dieser Ausgangsspannung beibehält.

Der bekannte Sender erfordert zur Speisung der Symmetrier- und Abflacher-Schaltungen zwei zusätzliche Spannungen, die wegen der Anforderungen an Symmetrie und Pegel des Leitungsstromes genau konstant sein müssen und mit einem zusätzlichen Energieverbrauch verbunden sind, falls sie der TelegrapherhSpannungsquelle entnommen werden= Weiter werden zur Erfüllung dieser Anforderungen an den Leitungsstrom zwei Abgleichwiderstände notwendig, deren Einstellungen sich gegenseitig beeinflussen und für jede Telegraphieleitung immer wieder vorzunehmen sind. Außerdem erfordert dieser Sender zwei komplementäre, linear steuerbare Stromquellen, die je für die einem maximalen Leitufigsstrom entsprechende Ver

lustleistung zu entwerfen sind, wobei ebenfalls spezielle Maßnahmen zur Temperaturkompensation verlangt werden. D\^p. bereits genannten Nachteile einer Änderung der bestehenden Senderstruktur und einer beträchtlichen Vergrößerung des Energieverbrauchs gelten auch für diesen bekannten Sender.

Ferner wurde bereits vorgeschlagen, elektronische Telegraphiesender dadurch zu miniaturisieren, daß die Spulen in den bestehenden LC-Filtern weggelassen werden. Die Unterdrückung der höheren Frequenzen in den Telegraphiesignalen erweist sich dann aber als ungenügend, um die Nebensprechstörung in benachbarten Fernsprechleitungen innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten.

In der deutschen Offenlegungsschrift 23 10 940 ist eine Erhöhung der so erreichten Unterdrückung beschrieben, wobei der das Kommandosignal empfangende Tast-Transistor kapazitiv gegengekcppelt ist und der so gebildete Miller-Integrator die Übergänge des Kommando'.ignals in langsame, fast lineare Flanken umwandelt. Abgesehen von den viel .'heren Anforderungen an den beireffenden Transistor hat diese bekannte Schaltung den Nachteil, daß sie nur bei niedrigen Geschwindigkeiten bis etwa 50 bd ausreicht und außerdem eine Änderung der bestehenden Senderstruktur erfordert.

B Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Telegraphiesender vom erwähnten Typ mit einem Ausgangsfilter zu schaffen, das die höheren Frequenzen in den Telegraphiesignalen in genügendem Maße unterdrückt, um den Störungspegel in benachbarten Fernsprechleitungen unterhalb des Sollwertes zu halten, und das trotzdem nur aus Elementen geringen Umfamgs und niedrigen Preises zusammengestellt ist, wodurch eine zweckmäßige Miniaturisierung des Senders als ganzes erzielt werden kann.

Der elektronische Telegraphiesender nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsfilter außerdem mit zwei komplementären zu der Tel· graphieleitung parallelen Zweigen versehen ist, v/obei infolge eines Polaritätsübergangs des von der Stromquelle gelieferten Leitungsstroms mindestens einer der beiden Zweige einen Korrekturinipuls mit einer dem Leitungsstrom entgegengesetzten Polarität der Telegraphieleitung zuführt.

C Kurze Beschreibung der Zeichnungen

An Hand der Zeichnungen werden nunmehr Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre Vorteile näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Gleichstromtelegxaphiesvn^ms mit einem elektronischen Sender nach dem Stand der Technik,

F i g. 2 ein Airführungsbeispiel einer unipolaren konstanten Stromquelle, die in dem Sender nach Fig. 1 verwendet werden kann,

Fig. 3 und 4 einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkung des S.nders nach Fig. 1,

F i g. 5 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines elektronischen Senders nach der Erfindung.

Fig.6 und 7 einige Zeitdiagramme zuf Erläuterung der Wirkung des Senders nach F i g. 5,

F i g. 8 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines elektronischen Senders nach der Erfindung,

Fig.9 einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkung des Senders nach F i g. 8,

F i g. 10 ein Schaltbild einer Abwandlung des Senders nach Pi g. 5, und

Fig. 11 und 12 ein Schaltbild einer ersten bzw. einer zweiten Abwandlung eines Zweiges im Ausgängsfilter des Senders nach F i g. 8.

D Beschreibung der Ausführungsbeispiele
D(I) Allgemeine Beschreibung

In Fig.l ist das Blockschaltbild eines bekannten Systems für polare Gleichstromtelegraphie mit einem elektronischen Sender 1 dargestellt, in dem binäre informationssignale in Telegraphiesignale umgewandelt werden, die in Form polarer Leitungsströme auf einen Empfänger 2 über eine Telegraphieleitung 3 übertragen werden. Da die Strom- und Spannungswerte der binären Informationssignale und diejenigen der Telegraphiesignale in ganz verschiedenen Bereichen liegen, sind diese Signale im Sender 1 gleichstrommäßig Voneinander getrennt. Der Sender i enthalt dazu einen Eingangskreis 4, mit dessen Hilfe aus den Informations^ Signalen komplementäre Kommandosignale D und D erzeugt werden, die galvanisch von den Informations-Signalen mit Hilfe bekannter Mittel, wie Transformatoren oder optoelektronischer Kopplungselemente, getrennt sind. Diese Kommandosignale D. Ό steuern einen Schaltkreis 5, der, je nach dem binären Wert der Informalionssignale, den positiven Pol + TB oder den negativen Pol - TSeiner Telegraphenbatterie über eine to unipolare konstante Stromquelle 6 mit der Telegraphieleitung 3 verbindet. In Fig. 1 enthält der Schaltkreis 5 zwei komplementäre Transistoren Γι. T₂ und zwei Dioden Di. D₂. wobei ein Ende der Stromquelle 6 mit dem positiven Pol + TB über den Transistor Γι und mit i'> der Telegraphieleitung 3 über die Diode D₂ und das andere Ende der Stromquelle 6 mit dem negativen Pol - TB über den Transistor T₂ und mit der Telegraphieleitung 3 über die Diode Di verbunden ist.

Wenn für einen binären Wert »1« der Informationssignale das Kommandosignal D seinen niedrigen Wert und somit das Kommandosignal D seinen hohen Wert annimmt, befinden sich der Transistor Γι und die Diode ü*, !Π !?;τΞΓΤΐ !"'ί^Γΐίίτ¹ 7iiclQnH ιιηΗ KpfinHpn eifh Hpr Transistor T₂ und die Diode D₂ in ihrem nichtleitenden Zustand, so daß ein positiver Leitungsstrom U vom positiven Pol + TB über den Transistor Γι, die Stromquelle 6 und die Diode Di zu der Telegraphieleitung 3 fließt. Für einen binären Wert «0« der Informationssignale befinden sich der Transistor Γι und w die Diode Di dann in ihrem nichtleitenden Zustand und befinden sich der Transistor T₂ und die Diode D₂ dann in ihrem leitenden Zustand, so daß der negative Leitungsstrom /i vom negativen Pol - Tßüberden Transistor T₂. die Stromquelle 6 und die Diode D₂ zu der Telegraphic- ss leitung 3 fließt

Im Vergleich zu üblichen elektromechanischen Sendern ist der in F i g. 1 gezeigte elektronische Sender 1 nicht nur attraktiv, weil umfangreiche teuere Elemente, wie mechanische Telegraphenrelais und w> zugehörige Funklöschkreise fehlen, sondern auch weil die Anwendung der konstanten Stromquelle 6 bestimmte zusätzliche Maßnahmen in diesen üblichen Sendern, wie Ballastlampen zur Sicherung der Telegraphenbatterie gegen Kurzschlüsse in der Telegraphieleitung 3 oder Abriegelwiderstände zur Einstellung des Leitungsstromes auf seinem Sollwert überflüssig macht

Obgleich andere Ausführungsformen möglich sind.

wird die unipolare konstante Stromquelle 6 in Fig.l vorzugsweise auf die in Fig.2 dargestellte Weise ausgeführt, die an sich z. B. aus »VALVO Technische Informationen für die Industrie« Nr₁ 132, August 1969, . bekannt ist. Die Stromquelle 6 in F i g. 2 besteht aus zwei parallelen Zweigen 7 und 8, wobei in der Richtung des gelieferten Stromes I, der Zweig 7 nacheinander einen Widerstand Ri, die Emitter-Kollektorstrecke eines pnp-Transistors Tj und eine Zenerdiode Zi, und der

in Zweig 8 nacheinander eine Zenerdiode Z₈, die Kollektor-Emitter-Strecke einen npn-Transistor Tg und einen Widerstand Rg enthält. Weiler liefern die Zenerdioden Zg, Zi die Basisspannungen für die Transistoren Ti, Tg. Im Zweig 7 ist der Strom durch die

r> Zenerdiode Zi praktisch gleich dem Emitterstrom des Transistors Ti, wobei der letztere Strom lediglich durch die Zenerspannung V> der Diode Z₈ im Zweig 8, die Basis-Emitter-Spannung Vbedes Transistors Ti und den Wert R des Widerstandes Ri im Zweig 7 bestimmt wird.

in Dies bedeutet, daß der Strom durch den Zweig 7 von der Spainiui'ig V₅ ubcf uef StrOiTKjüCÜC 5 unabhängig !Si.

Ähnliches gilt für den Strom durch den Zweig 8 und also auch für den Gesamtstrom /„ den die Stromquelle 6 liefert. Um die Verlustleistung pro Transistor zu _>·> beschränken, werden die Ströme durch die beiden Zweige 7, 8 durch passende Wahl der Widerstände Ri, Rs einander gleich gemacht. Der Gesamistrom /, beträgt dann

und ist von der Spannung V, über der Stromquelle 6 unabhängig. Dabei wird stillschweigend vorausgesetzt, daß die Spannung V, größer ist als die sogenannte Kniespannung Vk, d. h. der We^t von V₁, für den die Schaltung nach Fig. 2 noch gerade als Stromquelle wirken kann. Für die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform ist V\ in angemessener Annäherung gleich 2VV. Wenn eine sehr niedrige Kniespannung Vk erwünscht ist. kann jede der Zenerdioden Zi, Z₈ in F i g. 2 durch die Reihenschaltung von zwei Siliziumdioden in der Durchlaßrichtung ersetzt werden: V_K ist dann in angem -ssener Annäherung gleich 4 V, wobei die Durch! :ßspannung V> einer Siliziumdiode um etwa eine ~...ße lordnune niedriger als die Zenerspannung V> einer Zenerdiode ist. Wenn eine weitere Beschränkung der Transistorverlustleistung erwünscht ist. kann die Emitter-Kollektor-Strecke jedes der Transistoren Ti, T₈ von einem Widersland Ri', Rg überbrückt werden, der in F i g. 2 gestrichelt dargestellt ist; diese Widerstände Ri'. Rg' gewährleisten außerdem das automatische Starten der Stromquelle 6 beim Einschalten der Spannung V₅.

Der beschriebene elektronische Sender kann .-»wohl in stromgesteuerten als auch in spannungsgesteuerten Telegraphiesystemen verwendet werden.

Im stromgesteuerten Systemen sind die Telegraphiesignale am Eingang der Telegraphieleitung 3 als Ströme definiert, die (nach Ablauf der Obergangserscheinungen) einen Sollwert, z. B. von 20 mA, aufweisen. Der Eingang des Empfängers 2 wird dann durch ein polares Relais 9 gebildet, dessen Impedanz so niedrig ist wie auf Grund der erforderlichen Empfindlichkeit bei dem Sollwertstrom praktisch möglich ist Wenn der beschriebene Sender in derartigen stromgesteuerten Systemen verwendet wird, wird die Stromquelle 6 nach Fig.2 durch eine geeignete Bemessung der Widerstände Rj, Rg derart eingestellt daß der gelieferte Strom I_s diesen Sollwert aufweist Da in diesen stromgESteuerten

Systemen die Spannung V_s über der Stromquelle 6 stets viel größer als die Kniespannung V_K ist, wirkt die" Stromquelle 6 stets als eine praktisch ideale konstante Stromquelle.

In spannungsgesteuerten Systemen sind die Telegraphiesignale affi Eingang der Teiegfaphieleitung 3 als Spannungen definiert, die (nach Ablauf def Übergangserscheinungen) einen Sollwert, z. B. von mindestens 75 V b/i" einer Telegraphenbatteriespannung von 80 V, aufweisen, Der Eingang des Empfängers 2 wird wieder durch ein polares Relais 9 gebildet, das nun aber an die TelegfäphieleitUhg 3 über einen (in Pig. t nicht dargestellten) Reihenwiderstand angeschlossen wird, der genügend hoch ist, um den empfangenen Strom für alle gangbaren Längen der Telegraphieleitungen 3 auf Werte zu beschränken, die mit der Empfindlichkeit des polaren Relais 9 kompatibel sind; ein in der Praxis vielfach verwendeter Kompromißwert dieses Reihenwiderstandes ist 4 V.O.. Wenn der beschriebene Sender in

wird, wird die Stromquelle 6 nach Fig. 2 durch eine geeignete Bemessung der Widerstände R₁, Rg auf einen derart hohen Stromwert /, eingestellt, daß unter allen Umständen der Strom auf der Empfangsseite durch die Spannung am Eingang de; Telegraphieleitung 3 und die Gesamtimpedanz der Telegraphieleilung 3 und des Empfängers 2 bestimmt wird: dieser Stromwert /, beträgt z. B. 50 mA. In diesen spannungsgesteuerten Systemen ist aber die Spannung V, über der Stromquelle 6 nur während eines Polaritätsübergangs größer als die Kniespannung V*. während der übrigen Zeit jedoch kleine als diese Kniespannung, so daß die Stromquelle 6 tatsächlich als Strombegrenzer wirkt, der während eines Polaritätsübergangs einen konstanten Strom mit dem eingestellten Wert /, und während der übrigen Zeit einen Strom liefert, dessen Wert bei vorgegebener Telegraphenbatteriespannung durch den Gesamtreihenwiderstand der Telegraphieleitung 3 und des Empfängers 2 bestimmt wird.

In dem beschriebenen elektronischen Sender soll aber auch der Nebensprechstörung in benachbarten Fernsprechleitungen, die durch Signale in der Telegraphieleitung 3 herbeigeführt wird. Aufmerksamkeit gewidmet werden. Um den Pegel dieser Nebensprechstörung herabzusetzen, wird der von der Stromquelle 6 gelieferte polare Leitungsstrom der Telegraphieleitung 3 über ein Ausgangsfilter IO zugeführt. In vielen bekannten Telegraphiesystemen enthält das Ausgangsfilter 10 zwei Reihenspulen Li. Lt und einen Parallelkondensator G- Die Grenzfrequenz eines derartigen LC-Filters tO wird zwar um einen Faktor 1.5 bis 2 größer als die Frequenz gewählt, die der Telegraphiergeschwindigkeit entspricht, aber für die noch immer allgemein angewandte Telegraphiergeschwindigkeit von 50 Baud liegt diese Grenzfrequenz derart niedrig, daß vof allem die Spulen Li, Li viel Raum in Anspruch nehmen und außerdem teuer sind. Beispielsweise sei ein noch vielfach verwendetes LC-Filter 10 mit den Werten L₁ = L₂=I// und C\=23.y£ aufgeführt, das ein Volumen von etwa 500 cm³ aufweist, sogar wenn moderne Herstellungstechniken angewandt werden.

Da das große Volumen des Ausgangsfilters 10 in F i g. 1 das wichtigste Hindernis für eine Miniaturisierung des Senders 1 bildet und dieses Volumen nahezu völlig durch die Spulen Li. L₂ bestimmt wird, wurde bereits vorgeschlagen, den Sender 1 dadurch zu miniaturisieren, daß die Reihenspulcn L-,, L-_z des Ausgangsfilters 10 weggelassen werden. Ein derartiges Ausgangsfilter 10, das nur einen Parallelkondensator G enthält und somit sehr wenig Raum beansprucht, unterdrückt jedoch, wie gefunden wurde, die höheren Frequenzen in den Teiegraphiesignalen in ungenügendem Maße, um die Nebensprechstörung in benachbarten Fefhspfechleiturigen innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten. Die Signalformen der Spannungen und Ströme, die an verschiedenen Punkten des Senders 1 in Fig. 1 auftreten, wenn ein Ausgangsfilter 10 mit nur einem Parallelkondensator G verwendet wird, sind skizzenweise in den Fig.3 und 4 für strom* bzw. spannungsgesteuerte Systeme dargestellt.

In Fig. 3 und 4 zeigt das Zeitdiagramm a_ das zu übertragende binäre Informationssignal, zeigt das Zeitdiagramm b das zugehörige Kommandosignal D mit + TB als Referenzspannung und zeigt_ das Diagramm £ das zugehörige Kommandosignal D mit - TB als Referenzspannung, wobei TB z. B. 80 V beträgt. Weiter zeigt das Zeitdiagramm rf den polaren l-mtuntTcctrom r. lyip pr yrtrt rlpr Qirr*mniip|lp opljpfprf

wird und der auf /, eingestellt ist, wobei /,in F i g. 3 gleich dem Sollendwert von z. B. 20 mA ist und /, in F i g. 4 einen Wert von z. B. 50 mA aufweist; F i g. 4 zeigt außerdem den Endwert /,' des Stromes /Ί, der von dem Gesamlreihenwidcrstand der Telegraphieleitung 3 und des Empfängers 2 abhängt und immer niedriger als der Wert /, sein muß. Das Zeitdiagramm .e in Fig.3 zeigt den Strom h am Eingang der Telegraphieleitung 3 und seinen Sollendwert /,. Das Zeitdiagramm £ in Fig.4 zeigt die Spannung Vj am Eingang der Telegraphieleitung 3 und ihren Endwert TB', der höchstens um einen Sollbetrag von beispielsweise 5 V niedriger als TB ist.

Aus dem Diagramm e_in Fig. 3 ergibt sich, daß der Strom /2 zu den Zeitpunkten U und fo der Polaritätsübergänge des Stromes ;'i eine diskontinuierliche Ableitung besitzt. Ebenso ergibt sich aus dem Diagramm c in Fig.4. daß die Spannung V₂ eine diskontinuierliche Ableitung zu den Zeitpunkten t\ und /? der Polaritätsübergänge des Stromes /Ί und außerdem zu den Zeitpunkten h und U besitzt, zu denen die Spannung Vi nach einem Obergang ihren Endwert Tß'(und also der Strom /| seinen Endwert /,') erreicht. Wie aus der Fourier-Analyse bekannt ist, sind gerade diese Diskontinuitäten lür das Aultreten höherer hrequenzen in aen Teiegraphiesignalen und somit auch für das Nebensprechen zu benachbarten Fernspeichleitungen, das ja mit der Frequenz zunimmt, verantwortlich.

D(2) Beschreibung der F i g. 5

In F i g. 5 ist das Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines elektronischen Senders für polare Gleichslromtelegraphie nach der Erfindung dargestellt. Elemente in Fig.5, die Elementen in Fig. 1 entsprechen, sind in F i g. 5 mit denselben Bezugsziffern wie in F i g. 1 bezeichnet.

In dieser ersten Ausführungsform enthält das Ausgangsfilter 10 außer dem bereits erwähnten Parallelkondensator G noch zwei komplementäre Zweige 11 und 12, die zu der Telegraphieleitung 3 parallel sind, wobei infolge eines Polaritätsübergangs des von der Stromquelle 6 gelieferten Leitungsstroms h mindestens einer der beiden Zweige 11, 12 einen Korrekturstromimpuls i_c mit einer der des Leitungsstroms /ι entgegengesetzten Polarität der Telegraphieleitung 3 zuführt Insbesondere ist jeder der beiden komplementären Zweige 11, 12 mit einer steuerbaren Hilfsstromquelle 13, 14 zur Lieferun" des Korrekturstromimpulses ic und mit einem Steuerkreis 15, 16

versehen, dec einen mit einem Polaritätsübergang des Leitungsstromes i\ zusammenfallenden Spannungsiprung dem Schaltkreis 5 entnimmt und ein Differenzieflingsnetzwerk und einen Begrenzer zur Lieferung eines Üegrenzten differenzierten Spannungssprungs als Steuerimpuls für die Hilfsstromquelle 13,14 enthält.

tn Fig.5 wird die Hilfsstromquelle 13 durch einen pnp-Transistor 'lh gebildet, dessen Emitter über einen Widerstand Ri τ mit dem positiven Pol + TB und dessen Kollektor mit der Telegraphieleitung 3 verbunden ist, während die Hilfsstromquelle 14 durch einen npn-Tfanlistor Tu gebildet wird, dessen Emitter über einen Widerstand Ru mit dem negativen Pol - Tßund dessen kollektor mit der Telegraphieleitung 3 verbunden ist. Weiter ist in Fig. 5 der Eingang des Steuerkreises 15 mit dem Kollektor des Transistors Ti im Schaltkreis 5 verbunden, während ebenso der Eingang des Steuerkreises 16 mit dem Kollektor des Transistors 7Ϊ im Schaltkreis 5 verbunden ist. Im Steuerkreis 15 wird das Differenzierungsnetzwerk durch die Reihenschaltung eines Kondensators Ch und zweier Widerstände /in, Ru zwischen dem Eingang und dem positiven Pol + TB und wird der Begrenzer durch eine Zenerdiode Z\s parallel zu dem Widerstand Au gebildet; der Verbindungspunkt der Widerstände /?₎₅, Rn im Steuerkreis 25 ist mit der Basis des Transistors Tn in der Hilfsstromquelle 13 verbunden. Ebenso wird im Steuerkreis 16 das Differenzierungsnetzwerk durch die Reihenschaltung eines Kondensators CU und zv/eier Widerstände R\_b, R\s zwischen dem Eingang und dem negativen Pol - TB und wird der Begrenzer durch eine Zenerdiode Z\f, parallel zu dem Widerstand R\t gebildet; der Verbindungspunkt der Widerstände /?i₆, ßis im Steuerkreis 16 ist mit der Basis des Transistors Tu in der Hilfsstromquelle 14 verbunden.

D(3) Wirkung des Senders nach F i g. 5

Die Erläuterung der Wirkung des Senders nach F i g. 5 wird für Anwendungen in stromgesteuerten und in spannungsgesteuerten Telegraphiesystemen gegeben.

Wenn der Sender in F i g. 5 in stromgesteuerten Telegraphiesystemen verwendet wird, wird die Strom-O..f J.n

^ J J«- C.

seinem negativen Wert - /, übergeht. Denn kurz vor f = /i ist die Diode D\ leitend, aber ist der Transistor 7j nichtleitend, so Haß CTi dann einen positiven Wert aufweist, der nahezu gleich defn positiven Endwerl der Spannung Vi am Eingang der Telegraphieleitung 3 ist (dieser Endwerl liegt in stromgesteuerten Systemen nicht fest, ist in der Praxis jedoch erheblich niedriger als + TB). Dagegen ist kurz nach t=t\ der Transistor Ti leitend, aber ist die Diode D\ nichtleitend, so daß CTi dann einen negativen Wert aufweist, der nahezu gleich — TB ist. Im Sleuefkreis 15 des Zweigs 11 wird der negative Spannungssprung von CTi zu f= t\ differenziert und auf die Zenerspannung der Diode Zu begrenzt, wonach der auf diese Weise erhaltene Steuerimpuls der

. Basis des Transistors Tw der Hilfsstromquelle 13 zugeführt wird. Infolge dieses Steuerimpulses liefert der Transistor 7"n dann einen positiven Korrekturstromimpuls i_c derselben Form wie der Steuerimpuls. Der Wen dieses positiven Korrekturstromimpulses ν zu t= t\ wird

■ mit Hilfe des Widerstandes Rw auf etwa 2/₅, d.h. die Große des Sprungs in dem Leiiungsstrom /Ί zu f=fi. eingestellt.

Dieser Korrekturstromimpuls /_o den der Zweig 11 des Ausgangsfilters 10 infolge des Polaritätsübergangs des Leitungsstroms /Ί zum Zeitpunkt /= Λ liefert, ist bei <?in Fig. 6 dargestellt. Vom Zeitpunkt t=t\ bis zum Zeitpunkt t—t\ + d, zu dem der differenzierte Spannungssprung von CTi im Steuerkreis 15 kleiner als die Zenerspannung der Diode Zn wird, weist der Korrek-

■. turslromimpuls ;_r einen Wert auf, der nur wenig von + 2/j abweicht (diese Abweichung wird durch das nichtideale Verhalten der Zenerdiode Z\·, herbeigeführt) nach dem Zeitpunkt t=u + d nimmt der Wert des Korrekturstromimpulses /<■ exponentiell mit einer Zeitkonstante ab, die durch das Differenzierungsnetzwerk Ci5, /?i5, Ru im Steuerkreis 15 bestimmt wird.

Wegen der Symmetrie sowohl des Schaltkreises 5 als auch des Ausgangsfilters 10 treffen die obenstehenden Betrachtungen mit den nötigen Abänderungen auch für

κ· die Spannung CTi und den vom Zweig 12 gelieferten Korrektiirstromimpuls i_c zu. So weist die Spannung CTi zum Zeitpunkt f = h, zu dem der Leitungsstrom /ι von seinem negativen Wert -/, zu seinem posuiven Wert

Eingang der Telegraphieleitung 3 eingestellt; in diesem Falle beträgt h z. B. 20 mA. Die Signalformen der Spannungen und Ströme, die in diesem Falle an verschiedenen Punkten des Senders in F i g. 5 auftreten, sind skizzenweise in den Zeitdiagrammen nach F i g. 6 dargestellt.

In F i g. 6 ist das zu übertragende binäre informationslignal bei a_ dargestellt, während der dann gelieferte polare Leitungsstrom /i infolge des Informationssignals £ bei b dargestellt ist (vgl. die Zeitdiagramme a_ und .din Fig.3). Dieser Leitungsstrom i\ weist einen positiven Wert +Is für f<r,, einen negativen Wert -I_s für f] < t< ti und wieder einen positven Wert + I_s für ti< t auf. An den Kollektoren der Transistoren Ti und Ti im Schaltkreis 5 treten dann die Spannungen CTi und CTi auf, wie bei .cbzw. d_ angegeben ist Diese Spannungen CTi und CTi weisen Sprünge zu den Zeitpunkten t=t\ und t=t2 der Polaritätsübergänge des von der Stromquelle 6 gelieferten Leitungsstroms i\ auf; diese Spannungssprünge werden zur Steuerung der Hilfsstromquellen 13 und 14 benutzt

Insbesondere weist die Spannung C7-> einen negativen Sprung zum Zeitpunkt t=U auf, zu dem der Leitungsstrom h von seinem positiven Werf +I_s zu dem der Steuerkreis 6 des Zweiges 12 einen Steuerimpuls für den Transistor Tm der Hilfsstromquelle 14 erzeugt, die infolge dieses Steuerimpulses einen negativen Korrekturstromimpuls i_c liefert, dessen Wert zu t=ti mit Hilfe des Widerstandes Ru auf etwa 2/, eingestellt wird. Auch dieser Korrekturstromimpuls ic den der Zweig 12 des Ausgangsfilters 10 infolge eines Polaritätsübergangs des Leitungsstroms /ι zu f=r₂ liefert, ist bei e_ in F i g. 6 dargestellt

Der Leitungsstrom i\ bei b und die Korrekturstromimpuise i_c bei e_ ergeben einen korrigierten Leitungsstrom (i\ + ic), der bei/in F i g. 6 dargestellt ist und der im Ausgangsfilter 10 dem Kondensator C\ parallel zu der Telegraphieleitung 3 zugeführt wird. Im Gegensatz zu dem Leitungsstrom /Ί, der abrupte Obergänge zu den Zeitpunkten t = t\ und t = ti aufweist weist der korrigierte Leitungsstrom (i\ + i_c) gleichmäßigere Obergänge mit einem sich langsam ändernden Teil für t\ < t< U + dund t2<t<ti+d und einem sich schnell (gemäß einer exponentiellen Funktion) ändernden Teil von t=t\ + d und t=t2+d her auf. Der Strom h am Eingang der Telegraphieleitung 3, der infolge dieses korrigierten Leitungsstromes (h+'h) auftritt ist bei g_ in Fig.6 dargestellt ~~

Am Ende des Abschnitts D(I) wurde in bezug auf den bekannten Sender nach Fig. 1 bemerkt, daß vor allem die Diskontinuitäten der Ableitung des Stromes i₂ für das Auftreten höherer Frequenzen in den Signalen an der Telegraphieleitung 3 und somit für das Nebensprechen zu benachbarten Fernsprechleitungen verantw ortlich sind. Nun kann nachgewiesen werden, daß die Diskontinuitäten der Ableitung des Stromes /₂ den Diskontinuitäten des Stromes proportional sind, der der Parallelschaltung des Kondensators G und der Telegraphieleitung 3 zugeführt wird, Dank der Tatsache, daß der letztere Strom in dem Sender nach F i g. 5 nicht der Leitungsstrom /Ί, der große Diskontinuitäten aufweist (siehe b in Fig.6), sondern der korrigierte Leitungsstrom (it + ic) ist, der sogar gar keine Diskontinuitäten aufweist (stehe /in Fig.6), ist der Anteil der höheren Frequenzen im Strom i₂ am Eingang der Telegraphieleitung 3 erheblich kleiner für den Sender nach F i g. 5 als für den Sender nach Fig. 1 und dementsprechend ist auch der Störpegel in benachbarten Fernsprechleitun-(JCH nicuMgcf

(J g

Ausführliche Versuche haben ergeben, daß durch die Anwendung der beschriebenen Maßnahmen in dem Sender nach Fig.5 Werte dieses Störpegels erreicht werden können, die den unter Verwendung bekannter LC-Filter erhaltenen Werten sehr nahe kommen. Als Beispiel sei ein Vergleich der Sender in Fig. 1 und Fig. 5 für eine Telegraphiergeschwindigkeit von 50 Baud durchgeführt, wobei der Störpegel mit Hilfe eines Psophometer mit einer von der CCITT vorgeschriebenen Wägungskurv? bestimmt wird. Wenn d-;r Störpegel für den Sender nach F i g. 1 mit dem bereits erwähnten LC-Filter (Li = L₂ = \H und C\ = 2,2 μΡ) als Bezugspegel gewählt wird, wird für den Sender nach Fig.5 ein Störpegel gefunden, der höchstens 20% oberhalb dieses Bezugspegels liegt, ohne daß das Ausgangsfilter 10 abgeregelt wird (durch Abregelung können beträchtlich niedrigere Werte als 20% erreicht werden). Der Störpegel für den Sender nach Fig.5 bleibt also reichlich unterhalb des Wertes gleich dem Zweifachen dieses Bezugspegels, welcher Wert als eine obere Grenze von gewissen Fernmeldeämtern vorgeschrieben wird.

Diese eünstisen Werte des Störnpael«: in hpnarhharten Fernsprechleitungen sind außerdem mit einer nur geringen Verzerrung der Telegraphiesignale selber gepaart Denn die positiven und negativen Korrekturstromimpulse i_c werden zwar im Ausgangsfilter 10 der F i g. 5 von zwei verschiedenen komplementären Zweigen 11 und 12 geliefert, aber übrigens sind diese Zweige 11 und 12 identisch, so daß nur die Toleranzen der Elemente im Ausgangsfilter 10 zu Unterschieden in der Verschiebung der charakteristischen Zeitpunkte des Stromes /₂ (die Nulldurchgänge von /_?) führen können. Es stellt sich aber heraus, daß die dadurch herbeigeführte Telegraphieverzerrujig unterhalb des in der Praxis annehmbaren Wertes von 2% gehalten werden kann, ohne daß den Elementen im Ausgangsfilter 10 hohe Anforderungen gestellt werden, so daß keine teueren Elemente benutzt zu werden brauchen.

Da sowohl die Anzahl als auch der Umfang dieser Elemente klein sind, beansprucht das Ausgangsfilter 10 ki F i g. 5 nur wenig Raum. Dies kann durch die Filter, die bei dem oben erwähnten Vergleich der Sender nach Fig. 1 und Fig.5 verwendet sind, illustriert werden: Das LC-Filter in F i g. 1 weist ein Volumen von etwa 500 cm³ auf und eignet sich weiter nicht für Printmontage; dagegen eignet sich das Ausgangsfilter 10 der F i g. 5 gut für Printmontage und beansprucht dann nur eiif;e Oberfläche von etwa 10 cm² bei der in dieser Technte normalen Bauhöhe von 14 mm. Durch Anwendung der beschriebenen Maßnahmen im Sender der F i g. 5 kann also eine sehr zweckmäßige Miniaturisierung des Senders als ganzes verwirklicht werden. Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Maßnahmen ist Her, daß in Abweichungen von dem LC-Filtel in Fig. 1 das Ausgangsfilter 10 in Fig. 1 das Ausgangsfilt.er 10 in Fig. 5 keinen unerwünschten Spannungsverlust ergibt, weil sowohl der Kondensator Ci als auch beide Zweige ti, 12 zu der Telegraphenleitung 3 parallelgeschal'tet sind.

Der Sender nach Fig. 5 kann auch in spannungs&esteuerten Telegraphiesystemen verwendet werden und lh diesem Falle wird die Stromquelle 6 auf einen Stromwert /.. von z. B. 50 mA eingestellt, der derart hoch ist, daß unter allen Umständen der empfangsseitige Strom durch die Impedanz der Telegraphieleitung 3 und des Empfängers 2 zusammen bestimmt wird. Die Signaiformen der Spannungen und Ströme, die dann an verschiedenen Punkten in dem Sender nach Fig.5 auftreten, sind in F i g. 7 auf gleiche Weise wie in F ι g. 6 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß das Zeitdiagramm gder F i g. 7 die Spannung V₂ am Eingang der Telegraphierleitung 3 und nicht den Strom /₂ zeigt.

Der Leitungsstrom /ι bei b weist dieselbe Form wie der Leitungsstrom /Ί bei dm F i g. 4 auf. Die Spannungen CTj und CTi bei cund din F i g. 7 unterscheiden sich von denen bei c_und d in F i g. 6, weil in spannungsgesteuerten Systemen der Endwert TB' der Spannung V₂ am Eingang der Telegraphieleitung 3 nur wenige von der Spannung rßderTeiegraphenbatterie abweicht. Ferner werden die Werte der Korrekturstrominipulse i_c bei ein Fig. 7 zu den Zeitpunkten t=U und t=t₂ wieder auf etwa die Größe des Sprunges in dem Leitungsstrom /Ί bei b in F i g. 7 -;u diesen Zeitpunkten eingestellt (diese Werte sind nicht dieselben wie in stromgesteuerten Systemen).

Auch in diesem Falle ist der Anteil der höheren Frequenzen in der Span lung V₂ am Eingang der Telegraphieleitung 3 und also der Störpegel in benachbarten Fernsprechleitungen kleiner für den

öle f."ir Λ°η QonHo

Γ-h Ci,

auch in diesem Falle die abrupten Übergärve des Leitungsstroms /Ί zu den Zeitpunkten t—U und t=t₂ nicht mehr in dem korrigierten Leitungsstrom (i\ + i_c) vorkommen, wie bei/in Fi g. 7 dargestellt ist. Dagegen sind die abrupten Obergänge des Leitungsstroms ;'i zu den Zeitpunkten t= h und f = £4, zu denen die Spannung V₂ ihren Endwert TB' erreicht (siehe g_ und b in F i g. 7) noch stets im korrigierten Leitungsstrom (i\ + /_c) vorhanden, wie bei/in F i g. 7 dargestellt ist. Die Größe der Diskontinuitäten in der Ableitung der Spannung V₂ zu t = ti und f = U (siehe g_ in F i g. 7) ist jedoch viel kleiner als die zu f = fi und i= h ohne die beschriebene Korrektur (siehe e_ in F i g. 4), so daß bei Anwendung des Senders nach F i g. 5 in spannungsgesteuerten Telegraphiesystemen doch noch eine erhebliche Herabsetzung des Störpegels in benachbarten Fernsprechleitungen erreicht wird.

D(4) Beschreibung der F i g. 8

In Fig.8 ist das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines elektronischen Telegraphiesenders nach der Erfindung dargestellt Diese zweite Ausführungsform ist insbesondere für Anwendung in spannungsgesteuerten Telegraphiesystemen eingerichtet

und ergibt in diesem Falle Resultate, die den Resultaten der ersten Ausführungsform nach F i g. 5 bei Anwendung in stromgesteuerten Systemen entsprechen. Elemente in Fig.8, die Elementen in Fig. 1 entsprechen, sind in F i g. 8 mit denselben Bezugsziffern wie in F i g. 1 bezeichnet

Auch in dieser zweiten Ausführungsform enthält das AusgangsRlter 10 außer dem Parallelkondensator G zwei komplementäre Zweige 11 und 12 parallel zu der Telegraphieleitung 3. Nun ist aber jeder der beiden Zweige 11,12 mit einem Hilfskondensator Gi bzw. C₂₂ und mit einem Schaltkreis versehen, der die Eingangsspannung V₂ der Telegraphieleitung 3 empfängt und der den Hilfskondensator Gi bzw. Cn nur für Werte der Spannung V₂, die größer als eine Schwellwertspannung VT gleich einem vorgegebenen Bruchteil des Sollendwertes TB' der Spannung V₂ in spannungsgesteuerten Telegraphiesystemen sind, mit der Telegraphieleitung 3 verbindet.

Im Zweig 11 der F i g. 8 ist der Hilfskondensator Gi mit dem positiven Pol + TB verbunden und wird der Schaltkreis durch einen pnp-Transistor T₂\ mit einer Diode D₂I zwischen dem Emitter und der Basi^ des Transistors T₂₁ gebildet, wobei die Emitter-Basis-Diode und die Diode D₂I entgegengesetzte Polaritäten aufweisen und der Emitter mit dem Hilfskondensator C21 und der Kollektor mit der Telegraphieleitung 3 verbunden ist. Ebenso ist im Zweig 12 der Hilfskonden- Si or C₂₂ mit dem negativen Po! — TB verbunden und wird der Schaltkreis durch einen npn-Transistor T₂₂ mit einer Diode D₂₂ zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors T₂₂ gebildet, wobei die Emitter-Basis-Diode und die Diode D₂* entgegengesetzte Polaritäten aufweisen und der Emitter mit dem Hilfskondensator C₂₂ und der Kollektor mit der Telegraphieleitung 3 verbunden ist.

Da der Sollendwert TB' der Spannung V₂ und der Wert TB der Telegraphenbattenespannung nur wenig voneinander verschieden sind, wird die Schwellwertspannung VTin F i g. 8 unmittelbar der Telegraphenbatterie mit Hilfe eines Spannungsteilers mit Widerständen R₂\. Rn. R». Rn in Reihe zwischen dem positiven Pol + TB und dem negativen Pol - TB entnommen. Die Schwellwertspannung + VT für den Schaltkreis des Zweiges 11 tritt im Verbindungspunkt der Widerstände R₂\. R21 auf. welcher Verbindungspunkt mit der Basis des Transistors T₂₁ verbunden ist. Ebenso tritt die Schwellwertspannung - VTfür den Schaltkreis des Zweiges 12 im Verbindungspunkt der Widerstände R₂₂. Ru auf. welcher Verbindungspunkt mit der Basis des Transistors ■ T₂₂ verbunden ist. Der Deutlichkeit halber sind die Widerstände R_2! und R₂A, in Fig. 8 als gesonderte Elemente dargestellt: in der Praxis werden sie aber m einem Widerstand zusammengebaut.

D(5) Wirkung des Senders nach F i g. 8

Der Sender nach Fig.8 wird in spannungsgesteuerten Telegraphiesystemen verwendet und die Stromquelle 6 ist also wieder auf den Stromwert /, von ?. B. 50 mA eingestellt, der im Abschnitt D(3) für diese Anwendung erwähnt ist. Die Signalformen der Spannungen und Ströme, die dann an verschiedenen Punkten in dem Sender nach F i g. 8 auftreten, sind skizzenweise in den Zeitdiagrammen nach Fig.9 dargestellt. Dabei wird angenommen, daß die Schwellwertspannung VTfür die Schaltkreise der Zweige 11, 12 des Ausgangsfilters 10 gleich etwa 90% des Endwertes TB' der Spannung V₂ am Eingang der Telegraphieleitung 3 ist.

In F i g. 9 ist das zu übertragende binäre Informationssignal bei a dargestellt und der dann von der Stromquelle 6 gelieferte polare Leitungsstrom i\ ist bei Λ dargestellt (vgl. die Zeitdiagramme_a und din Fig.4). Die Spannung V₂ am Eingang der Telegraphieleitung 3 infolge des korrigierten Leitungsstroms (h + i_c) ist bei c_ in F i g. 9 dargestellt, wobei die Korrekturstromimpulse i_a die von den Zweigen 11, 12 des Filters 10 geliefert werden, bei d_ dargestellt sind und der korrigierte Leitungsstrom (i\ + i_c) selber, d. h. die Kombination des Leitungsstroms /1 bei Jj und der Korrekturstromimpulse Λ- bei ei ist beicrdargestellt

In dem Sender nach F i g. 8 wird die Spannung V2 am Eingang der Telegraphieleitung 3 für die Steuerung der Schaltkreise der Zweige 11, 12 des Ausgangsfilters 10 benutzt.

Kurz vor dem Zeitpunkt t=u, zu dem der Leitungsstrom /Ί zu seinem negativen Höchstwert — /, übergeht, hat die Spannung V₂ ihren positiven Endwert + TB' erreicht, der größer als die positive Schwellwertspannung + VTist. Im Zweig 11 des Filters 10 sind dann die Kollektor-Basis-Diode des Transistors T_2] und die Diode D₂X in ihrem leitenden Zustand, so daß der Hilfskondensator C₂₁ über diese leitenden Dioden zu dem Kondensator G und also auch zu der Telegraphenleitung 3 parallel geschaltet ist.

Infolge des Polaritätsübergangs des Leitungsstroms ;, zum Zeitpunkt r= ;, beginnt der Kondensator G sich zu entladen und somit die Spannung V₂ abzunehmen, wodurch die Diode D₂I sofort in ihren nichtleitenden Zustand gelangt, aber die Emitter-Basis-Diode des Transistors T21 wird dagegen leitend, so daß der Hilfskondensator Gi zu der Telegraphieleitung 3 nach wie vor parallel geschaltet ist. Kurz nach dem Zeitpunkt t=t\ fließt der negative Leitungsstrom /1= -/_s zu der Parallelanordnung des Hilfskondensators Gi. des Kondensators G und der Telegraphieleitung 3, so daß der negative Strom zu der Parallelanordnung des Kondensators G und der Telegraphieleitung 3 — der korrigierte Leitungsstrom β + i_c) — dann kleiner als im ursprünj liehen am Ende des Paragraphen D(I) betrachtpirn F .1Ie ist, in dem das Filter 10 lediglich den Kondensator G enthält, wodurch die Abnahme der Spannung V₁ mit einer entsprechend größeren Zeitkonstante erfolgt. Dies bedeutet, daß vom Zeitpunkt t — t\ an der Zweig U des Filters 10 einen positiven Korrektuiimpuls /, für den negativen Leitungsstrom /Ί liefert. Die resultierende Korrektur setzt sich bis zum Zeitpunkt t=t\' fort, zu dem die Spannung V₂ unter die positive Schwellwertspannung + VT herabsinkt, wodurch die Emitter-Basis-Diode des Transistors T₂| in den nichtleitenden Zustand gelangt und der Hilfskondensator C₂I nicht mehr mit der Telegraphieleitung 3 verbunden ist.

Von diesem Zeitpunkt f= ti' an erfolgt die Abnahme der Spannung V₂ mit der ursprünglichen Zeitkonstante, d. h der Zeitkonstante der Parallelanordnung des Kondensators G und der Telegraphieleitung 3. und dies wird bis zum Zeitpunkt f= fj' fortgesetzt, zu dem die Spannung V₂ unter die negative Schwellwertspannung - VTdes Zweiges 12 herabsinkt Im zweig 12 des Filters 10 gelangen dann die Kollektor-BasisOiode des Transistors Γ22 und die Diode D₂₂ in ihren leitenden Zustand, so daß der Hilfskondensator C₂₂ über diese ■ leitenden Dioden zu dem Kondensator G und der Telegraphenleitung 3 parallelgeschaltet wird. Von diesem Zeitpunkt f= /3' an fließt der negative LeitUngsstrom /Ι = — Λ zu der Parallelanordnung der Hilfskon-

densators Cn, des Kondensators C₁ und der Telegraphieleitung 3, so daß wieder der negative Strom zu der Parallelanordnung des Kondensators C₁ und der Telegraphieleitung 3 kleiner als im ursprünglichen Falle ist und also die Abnahme der Spannung Vi mit einer entsprechend größeren Zeitkonstanten erfolgt Dies bedeutet, daß von dem Zeitpunkt r= f₃' an der Zweig 12 des Filters 10 einen positiven Korrekturimpuls Z_r für den negativen Leitungsstrom Z₁ liefert Die resultierende Korrektur wird bis zum Zeitpunkt i= h fortgesetzt, zu dem die Spannung V2 ihren negativen Endwert — TB' erreicht und der Leitungsstrom i\ auf seinen negativen Endwert zurückfällt, der, wie bereits erwähnt, viel kleiner als der negative Höchstwert — I_s ist

Infolge des Polaritätsübergangs des Leitungsstroms i\ zu dem Zeitpunkt f= t\ liefert also zunächst der Zweig 11 des Filters 10 einen Korrekturstromimpuls i_c vom Zeitpunkt i= ii bis zum Zeitpunkt t= t\ und dann liefert der Zweig 12 des Filters 10 einen Korrekturstromimpuls ic vom Zeitpunkt f = (3' bis zum Zeitpunkt /= i3, wobei diese Korrekturstromimpulse i_c beide eine positive Polarität d. h. eine der des negativen Leitungsstroms !·,= -!> nach dem Zeitpunkt ί=ί·, entgegengesetzte Polarität aufweisen. Wegen der Symmetrie des Schaltkreises 5 und des Filters 10 gelten die obenstehenden Betrachtungen mit den nötigen Abänderungen auch für den Polaritätsübergang des Leitungsstroms /Ί zum Zeitpunkt t=t2 und die Korrekturstromimpulse /_Λ die infolge dieses Übergangs von dem Zweig 12 vom Zeitpunkt t= h bis zum Zeitpunkt /= t₂ und vom Zweig 11 vom Zeitpunkt /= U bis zum Zeitpunkt t — U geliefert werden. Die Werte der Korrekturstromimpulse /< zu den Zeitpunkten t = t\ und f = t₂ werden durch das Verhältnis der Kapazität der Hilfskondensatoren Cm und C22 zu der Kapazität des Kondensators G bestimmt und diese Werte werden auf etwa 80% des Sprunges im Leitungsstrom /Ί zu diesen Zeitpunkten eingestellt. Dadurch sind die Werte der Korrekturstromimpulse u zu den Zeitpunkten /= f) und f= U dann ebenfalls gleich etwa 80% des Sprunges im Leitungsstrom λ zu diesen Zeitpunkten.

Durch Anwendung der beschriebenen Maßnahmen wird erreicht, daß die Größe der Diskontinuitäten in dem korrigierten Leitungsstrom (7Ί + u) zu den Zeitpunkten /=/i, f3. h, U und t-W. h'. t₂, W (siehe e in Fig. 9) viel geringer als die der Diskontinuitäten im Leitungsstrom /Ί zu den Zeitpunkten /= ii, f>. t₂. U (siehe ο in Fig. 9) ist. Wie ausführlich im Abschnitt D(3) erläutert wurde, hat diese Leitungsstromkorrektur zur Folge, daß der Anteil der höheren Frequenzen in der Spannung V₂ am Eingang der Telegraphieleitung 3 (siehe ein F i g. 9) erheblich kleiner für den Sender nach F i g. 8 als für den Sender nach F i g. 1 ist; dementsprechend ist auch der Störpegel in benachbarten Fernsprechleitungen niedriger.

Was den Störpegel in benachbarten Fernsprechleitungen und die Verzerrung der Telegraphievgnale selber anbelangt, haben ausführliche Experimente ergeben, daß die Anwendung des Senders nach F i g. 8 in spannungsgesteuerten Telegraphiesysiemen des Senders nach F i g. 5 in stromgesteuerten Telcgraphiesystemen ergibt.

Die Erwägungen in bezug auf die Anzahl, den Umfang und den Preis der Elemente des Filters 10 im Sender nach Fig.5 treffen auch für die Elemente des Filters 10 im Sender nach Fig.8 zu, so daß auch im letzteren Falle eine sehr zweckmäßige Miniaturisierung des Senders als ganzes erzielt werden kann.

D(6) Bemerkungen

In dem Sender nach F i g. 5 erfolgt die Steuerung der Hilfsstromquellen 13,14 im Ausgangsfilter 10 mit Hilfe •i von Spannungssprüngen, die mit Polaritätsübergängen des Leitungsstroms Z₁ zusammenfallen und die dem Schaltkreis 5 entnommen werden. So wird für die Steuerung der Hilfsstromquelle 13 der negative Sprung in der Spannung CTi am Kollektor des Transistors 7} im Schaltkreis 5 zum Zeitpunkt t=t\ benutzt (siehe r in F i g. 6 und F i g. 7). Wenn der Sender nach F i g. 5 in stromgesteuerten Telegraphiesystemen verwendet wird, kann auch der negative Sprung in der Spannung CTi am Kollektor des Transistors Γι zu diesem Zeitpunkt t=t\ (siehe d_ in Fig. 6) statt des negativen Sprungs in der Spannung CT2 zu diesem Zeitpunkt für die Steuerung der Hilfsstromquelle 13 benutzt werden. Der letztere Sprung ist aber viel größer, so daß die in F i g. 5 dargestellte Möglichkeit aus praktischen Grün-

;;o den zu bevorzugen ist Wenn der Sender nach Fi g. 5 in spannungsgesteuerten Telegraphiesystemen verwendet wird, kann der Übergang der Spannung CTi vom Zeitpunkt t = t\ an (siehe d_ in Fi g. 7) aber nicht für die Steuerung der Hilfsstromquelle 13 benutzt werden, weil

2S dieser Übergang für eine genaue Steuerung zu gleichmäßig verläuft, so daß in diesem Faile nur die in F i g. 5 dargestellte Möglichkeit praktisch brauchbar ist.

Aus der Erläuterung im Abschnitt D(3) geht hervor,

daß für die Anwendung des Senders nach Fig. 5 in

.10 stromgesteuerten Telegraphiesystemen die Symmetrie des Stromes /2 am Eingang der Telegraphieleitung 3 (siehe £ in F i g. 6) von großem Interesse ist um Telegraphieverzerrung zu vermeiden. Wenn die Transistoren Γι, Ti des Schaltkreises 5 und die Transistoren

.\ϊ Ttj, r,4 des Ausgangsfilters 10 sich in ihrem nichtleitenden Zustand befinden, kann in diesen Transistoren Leckage infolge der ziemlich hohen Werte der dann über diesen Transistoren auftretenden Spannungen entstehen. Diese Leckage kann eine kleine Asymmetrie

«0 des Stromes i₂ am Eingang der Telegraphieleitung 3 und somit Telegraphieverzerrung herbeiführen.

In Fig. 10 ist eine Abwandlung des Senders nach F i g. 5 dargestellt, in der durch kleine Änderungen des Schaltkreises 5 und des Ausgangsfillers 10 verhindert

'is wird, daß etwaige Leckströme in den Transistoren Γι, T₂ und Tu. Γ14 bis in die Telegraphieleitung 3 eindringen. Was den Schaltkreis 5 in F i g. 10 anbelangt, besteht die Änderung darin, daß eine Diode Ch in der Verbindung zwischen dem Transistor Γι und der Stromquelle 6 und

M eine Diode Ds. in der Verbindung zwischen dem Transistor Γ; und der Stromquelle 6 angebracht wird, so daß etwaige Leckströme in diesen Trans.^toren die Telegraphieleitung 3 nicht erreichen können, während weiter ei.i Widerstand /?i mit einem passend gewählten

ss Wert zwischen den Kollektoren der Transistoren Ti, T₂ angebracht wird, wodurch diese Leckströme abfließen können. Was die Ausgangsfilter 10 in F i g. 10 anbelangt, besteht die Änderung darin, daß ein Kopplungskondensator Ci großen Wertes zwischen dem Verbindungs-

bo punkt der (übrigens ungeänderten) Zweige 11 12 und der Telegraphieleitung 3 und weiter ein Widerstand /?₄ großen Wertes /wischen diesem Verbindungspunkt und Erde angebracht wird, so daß etwaige Leckströme in den Transistoren Γ13, Tu abfließen können, ohne daß sie

Efl die Telegraphieleitung 3 erreichen. Die letztere Änderung weist außerdem den Vorteil auf, daß die Korrekturstromimpulse t_c nun kapazitiv eingekoppelt werden und dadurch gegenseitige Toleranzen der

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Hilfsstromquellen 13,14 praktisch keinen Einfluß auf die Symmetrie des Stromes k am Eingang der Telegraphieleitung 3 mehr ausüben.

Im Sender nach Fig.8 können die komplementären Zweige II, 12 des Ausgangsfilters 10 auch auf andere Weise als in F i g. 8 ausgeführt werden, ohne daß dadurch die im Abschnitt D(5) erläuterte Wirkung dieses Senders wesentlich beeinflußt wird. Zur Illustrierung ist in Fig. 11 eine derartige Abwandlung des Zweiges 11 im Ausgangsfilter 10 des Senders nach F i g. 8 dargestellt In F i g. 11 ist der Hilfskondensator Gi unmittelbar (also ohne Vermittlung der in der Mitte geerdeten Telegraphenbatterie) mit Erde verbunden und ist die Diode Eh\ zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors T21 (statt zwischen Emitter und Basis) angebracht Die Werte der Spannungen, die Ober dem Hilfskondensator Gi und der Diode D21 in Fig. 11 auftreten, sind aber viel größer als diese Werte in der Ausführungsform nach F i g. 8, in welchem letzteren Falle diese Spannungen nicht größer als der Unterschied zwischen der Telegraphenbaitcricspannung TB und der etwa 15% niedrigeren Schwellwertspannung VT werden. Die in F i g. 8 gezeigte Ausführungsform ist denn auch in der Praxis zu bevorzugen, weil weniger strenge Anforderungen an die Elemente Gi und £>2i als in der Ausführungsform nach F i g. 11 gestellt zu werden brauchen.

Aus der Erläuterung der Wirkung des Senders nach Fig.8 im Abschnitt D(5) geht hervor, daß in den Zeitintervallen, in denen die Spannung V₂ am Eingang der Telegraphy "eitung 3 von ihrem positiven (negativen) zu ihrem negativen (Dositiven) Endwert übergeht, der Absolutwert der Ableitung der Spannung V₂ während der Teilintervalle verkleinert wird, in denen einer der Hilfskondensatoren Gi, L «der Zweige 11,12 im Ausgangsfilter 10 zu dem Kondensator G parallelgeschaltet ist So ist in den Zeitintervallen (tu h) und (t₂, U) bei c in F i g. 9 der Hilfskondensator Gi im Zweig 11 zu dem Kondensator G während der Teilintervalle (tu ίΓ) und (U, U) parallelgeschaltet, wodurch die relative Verkleinerung der Ableitung der Spannung V₂ in beiden Teilintervallen dieselbe ist. Dagegen weist die Ableitun;» der Spannung V₂ in den genannten Teilintervallen nicht denselben Absolutwert auf, wie sich einfach nachweisen läßt und auch aus F i g. 9 ersichtlich ist.

Fig. 12 zeigt nun eine Abwandlung des Zweiges 11 im Ausgarigsfilter 10 nach F i g. 8, in der durch Änderung des Schaltkreises dieses Zweiges 11 erreicht wird, daß der Absolutwert der Ableitung der Spannung V₂ für beide Teilintervalle, in denen der Hilfskondensator Gi mit der Telegraphieleitung 3 verbunden ist, praktisch gleich ist. Der Schaltkreis des Zweiges 11 nach Fig. 12 unterscheidet sich dadurch von dem nach F i g. 8, daß die Diode D21 der F i g. 8 nun durch einen npn-Transistor 7"2I ersetzt ist, dessen Emitter mit dem Hilfskondensator Gi, dessen Basis über einen Widerstand R₂*. mit dem Punkt, in dem die Schwellwertspannung + VT auftritt (dem Verbindungspunkt der Widerstände R₂\ und Rn), und dessen Kollektor über einen Widerstand Rv mit dem positiven Pol + TB verbunden ist. Weiter ist in Fig. 12 der Emitter des Transistors T21 über eine Diode Da mit dem Hilfskondensator Gi verbunden. Es besteht kein wesentlicher Unterschied in der Wirkung zwischen dem Zweig 11 nach Fig.8 Und dem Zweig 11 nach Fig. 12 in bezug auf das Teilintervall, in dem die Spannung V₂ von ihrem positiven Endwert + TBf bis unterhalb der positiven Schwellwertspannung + VT herabsinkt (d. h. das Teilintervall (tu t\') in F i g. 9). Wie

ι; einfach geprüft werden kann, ist in Fig. 12 die Emitter-Basis-Diode des Transistors Tu dann nicht leitend, aber sind die Diode Dn und die Emitter-Basis-Diode des Transistor T21 dann wohl leitend, so daß der Verbindungsweg zwischen dem Hilfskondensator Gi und der Telegraphieleitung 3 dann praktisch derselbe wie in Fig.8 ist, in der ja die Diode Du dann nicht leitend, aber die Emitter-Basis-Diode des Transistors T21 dann wohl leitend ist In diesem Falle liefert der Zweig 11 der Fig. 12 also praktisch denselben Korrekturstromimpuls/cwie der Zweig 11 in Fig. 8.

Dagegen besteht wohl ein Unterschied in der Wirkung zwischen dem Zweig 11 in Fig.8 und dem Zweig 11 in Fig. 12 in bezug auf das Teiliniervall, in dem die Spannung V₂ von der positiven Schwellwertspannung + VT auf ihren positiven Endwert + TB' ansteigt (d. n. für F i g. 8 das Interval! (U, U) in F i g. S). Wenn in F i g. 12 die Spannung V₂ die Schwe'.lwertspannung + VTüberschreitet, gelangen die Kollektor-Basis-Diode des Transistors Γ21 und die Emitter-Basis-Diode des Transistors Tn in ihren leitenden Zustand (die Diode D₂) und die Emitter-Basis-Diode des Transistors T₂\ bleiben dann nicht L-itend). Zwischen dem Hilfskondensator Gi und der Telegraphieleitung 3 wird dann ein Verbindungsweg erhalten, der eine leitende Diode und einen leitenden Transistor Tn und also nicht wie in Fi g. 8 nur zwei leitende Dioden enthält In Abweichung von F i g. 8, in der der Korrekturstrom i_c gleich dem Strom durch den Hilfskondensator Gi ist, ist in Fig. 12 der Korrekturstrom i_c gleich dem Basisstrom des Transistors Tn und somit viel kleiner als der Strom durch den Hilfskondensator Gi. der ja gleich dem Emitterstrom des Transistors Tn ist Dies bedeutet daß für den der Telegraphieleitung 3 zugeführten Korrekturstrom i_c in dem betrachteten Verbindungsweg eine

■to Schwächung auftritt, wodurch der im betreffenden Teilintervall korrigierte Leitungsstrom (i\ + i.) für Fig. 12 größer als für F i g. 8 ist und demzufolge die Spannung V₂ schneller ihren positiven Endwert + TB' erreicht. Mit Hilfe der Widerstände R₂^, Rv wird das Verhältnis zwischen Basisstrom und Emitterstrom des Transistors Tn derart eingestellt, daß der Absolutwert der Ableitung der Spannung V₂ für die beiden Teilintervalle, in denen der Hilfskondensator Gi mit der Telegraphieleitung 3 verbunden ist, praktisch gleich ist.

Die in Fig. 12 dargestellte Änderung des Zweiges 11 im Ausgangsfilter 10 der F i g. 8 kann auf entsprechende Weise im komplementären Zweig 12 dieses Filters 10 vorgenommen werden. Eine derartige Änderung ergibt einen Sender mit einer zusätzlichen Einstellmöglichkeit

5¹) der Zweige 11,12 im Ausgangsfilter 10 (und zwar die für den Zweig 11 in Fig. 12 beschriebene Möglichkeit zur Änderung des gegenseitigen Verhältnisse der Widerstände /?2s. R₂i) und bietet dadurch den Vorteil, daß das gewünschte Ausmaß der Symmetrie der Spannung V₂ am Eingang der Telegraphieleitung 3 für einen größeren Bereich von Telegraphieleitungsimpedanzen als bei Anwendung des Senders nach Fig.8 erhalten Werden kann,

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronischer Sender für Gleichstromtelegraphiesysteme, in dem binäre Informationssignale in ^ri polare Leitungsströme umgewandelt werden, die über eine Telegraphieleitung übertragen werden, wobei dieser Sender mit einem Eingangskreis, der aus den Informationssignalen galvanisch von diesen getrennte Kommandosignale erzeugt, einer Telegraphenspannungsquelle mit einem positiven und einem negativen Pol, einer unipolaren konstanten Stromquelle, einem von den Kommandosignalen gesteuerten Schaltkreis, der selektiv einen der beiden Pole der Telegraphenspannungsquelle über die unipolare ι ί konstante Stromquelle mit der Telegraphenleitung verbindet, und einem Ausgangsfilter mit einem zu der Telegraphieleitung parallelen Kondensator versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsfilter (10) weiter mit zwei komplementären, zu der Telegraphieleitung parallelen Zweigen (11,12) versehen ist, wobei infolge eines Polaritätsübergangs des von der Stromquelle (6) gelieferten Leitungsstroms mindestens einer der beiden Zweige (11,12) einen Korrekturstromimpuls Ji mit einer der dem Leitungsstrom entgegengesetzten Polarität der Telegraphieleitung (3) zuführt

2. Elektronischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden komplementären Zweige (11, 12) des Ausgangsfil- so ters (10) mit *iner steuerbaren Hilfsstromquelle (13, 14) zur Lieferung von Korrekturstromimpulsen und mit einem Steuerkreis (i5,16) > ersehen ist, der einen mit dem Polaritätsübel^aig des Leitungsstroms zusammenfallenden Spannungs- jrung dem Schalt- r> kreis (5) entnimmt und ein Differenzierungsnetzwerk (C\5, /?i5, Rw. Cm, Rm, Ris) und einen Begrenzer zur Lieferung eines begrenzten differenzierten Spannungssprungs als Steuerimpuls für die Hilfsstromquelle (13, 14) enthält (F i g. 5).

3. Elektronischer Sender für Gleichstromtelegraphiesysteme mit Sollendwerten der Eingangsspannung der Telegraphieleitung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden komplementären Zweige (11, 12) mit einem Hilfskondensator (C₂\. Cn) und mit einem Schaltkreis (T₂\, D₂I-. Tn, D₂₂) versehen ist, der die Eingangsspannung der Telegraphieleitung (3) empfängt und den Hilfskondensator (C₂\ bzw. Cn) mit der Telegraphieleitung (3) nur für Werte dieser Eingangsspannung w verbindet, die größer als eine Schwellwertspannung gleich einem vorgegebenen Bruchteil des Sollendwertes sind (F i g. 8).

4. Elektronischer Sender nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis jedes π der beiden komplementären Zweige (11, 12) mit einem ersten Verbindungsweg (Tn, R₂·,, T₂₁) für Eingangsspannungen, die von der Schwellwertspannung her zunehmen, und mit einem zweiten Verbindungsweg für Eingangsspannungen, die von dem Sollendwert her abnehmen, versehen ist, wobei der erste Verbindungsweg (T23, Rn, %i) einen Kreis zur Schwächung des der Telegraphieleitung (3) zuzuführenden Korrekturstromimpulses enthält.

65 A Hintergrund der Erfindung
A(I) Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Sender für Gleichstromtelegraphiesysteme, in dem binäre Informationssignale in polare Leitungsströme zur Übertragung über eine Telegraphieleitung umgewandelt werden und der mit einem Eingangski sis, der aus den Informationssignalen galvanisch von diesen getrennte Kommandosignale erzeugt, einer Telegraphenspannungsquelle mit einem positiven und einem negativen Pol, einer unipolaren konstanten Stromquelle, einem von den Kommandosignalen gesteuerten Schaltfrreis, der selektiv einen der beiden Pole der Telegraphenspannungsquelle über die unipolare konstante Stromquelle mit der Telegraphieleitung verbindet, und einem Ausgangsfilter mit einem zu der Telegraphieleitung parallelen Kondensator versehen ist

In den Systemen für polare Gieichstromtelegraphie (auch als Doppelstromtelegraphie bezeichnet) werden die früher allgemein angewendeten Sender mit mechanischen Telegraphenrelais jetzt in zunehmendem Maße durch Sender mit elektronischen Telegraphenrelais ersetzt, die wichtige Vorteile in bezug auf Lebensdauer, Raum und Preis bieten.

Wenn derartige elektronische Telegraphiesender auf die obenbeschriebene Weise ausgebildet werden, weisen sie außerdem den Vorteil aut, daß sie sowohl in stromgesteuerten als auch in spannungsgesteuerten Telegraphiesystemen verwendet werden können. Bei Anwendung dieser Sender in stromgesteuerten Systemen, in denen die Telegraphiesignale am Eingang der Teiegraphieleitung als Ströme mit Sollwert (z. B. 20 mA) definiert werden und in denen die Eingangsimpedanz des Empfängers so klein gemacht wird wie praktisch möglich ist, wird die konstante Stromquelle auf den Sollstromwert eingestellt. Bei Anwendung dieser Sender in spannungsgesteuerten Systemen, in denen die Telegraphiesignale am Eingang der ielegraphieleitung als Spannungen mit Sollwert (z. B. höchstens 5 V niedriger als die Telegraphenbatteriespannung von 80 V) definiert werden und in denen die Eingangsimpedanz des Empfängers so groß gemacht wird wie praktisch möglich ist, wird dagegen die konstante Stromquelle auf einen derart hohen Stromwert (z. B. 50 mA) eingestellt, daß ά\». Impedanz der Telegraphieleitung und des Empfängers zusammen stets den empfangsseitigen S?rom bestimmt und die Stromquelle also nur als Strombegrenzer wirkt.

Ein wichtiges Problem, dem auch bei Anwendung elektronischer Telegraphiesender Aufmerksamkeit gewidmet werden muß, ist das Nebensprechen der Telegraphiesignale zu benachbarten Übertragungsleitungen. Insbesondere bei benachbarten Fernsprechleitungen ist die durch das Nebensprechen herbeigeführte Störung ungünstig, weil sie in das Sprechfrequenzband fällt und somit hörbar ist. Die meisten Fernmeldeämter stellen denn auch dem Pegel dieser Art Störung strenge Anforderungen. Da das Nebensprechen mit der Frequenz zunimmt, sollen die höheren Frequenzen in den Telegraphiesignalen unterdrückt Werden, um die Nebensprechstörung innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten.

A(2) Beschreibung des Standes der Technik

Die früher allgemein üblichen und auch bei bekannten elektronischen Telegraphiesendern noch verwendeten