Elektrischer Signalempfänger. Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Signalempfänger, der in erster Linie dazu bestimmt ist, eine zuverlässige Signalübertragung über sehr lange Fern sprechleitungen, die mit Zwischenverstärkern ausgerüstet sind, zu ermöglichen.
Zur Über tragung von Signalen, zum Beispiel Ruf- und @Sühluss.signalen, über Fernleitungen die ser Art sind die sonst im Fernsprechwesen üblichen Induktorströme niedriger Frequenz nicht mehr zweckdienlich, vielmehr wählt man in diesem Fall für den Signalstrom eine Frequenz, die im Bereich der Sprechstrom.- Irequenzen liegt, weil ein solcher Signal strom, ohne dass irgendwelche Hilfsschaltun- gen;
an den Zwischenverstärkern erforderlich sind, durch diese hindurchgelassen. und ver stärkt wird. Durch die Wahl einer solchen Frequenz für den Signalstrom werden jedoch besondere Anforderungen auf .den. Signal empfänger gestellt, der ja für die Sprech ströme unempfindlich sein muss und ander seits bei einer Signalfrequenz in Bereich der Sprechströme sicher ansprechen soll.
Durch die vorliegende Erfindung wird nun ein Signalempfänger geschaffen, der den Anfor derungen der Praxis besser genügt als die bisher vorgeschlagenen Empfänger, und der an jedem beliebigen Punkt einer Fernsprech leitung zwischen den beiden Leitern direkt oder durch Vermittlung: eines Transforma tors eingeschaltet werden kann.
Die Erfindung geht von den folgenden Überlegungen aus: Der Signalempfänger soll für einen Signalstrom reiner, im Bereich der Sprechströme liegenden Frequenz ansprechen und für die erlaubten .Schwankungen dieser Frequenz, sowie für die Empfangsenergie dieses Signalstromes müssen gewisse Grenzen aufgestellt werden, die jedoch mit Rücksicht auf die erforderliche Betriebssicherheit nicht zu eng sein dürfen.
Man hat aber offenbar damit zu rechnen, dass die Sprachschwingun gen vorübergehend auch solche Schwingun gen enthalten können, die den für die wirk samen Signalströme gestellten Bedingungen in bezug auf Frequenz und Empfangsenergie genügen.
Es muss also dafür gesorgt werden, dass die Sprachschwingungen nicht Störun gen hervorrufen. Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung eine Sperrvorrichtung vorgesehen, die durch :Ströme solcher Fre quenzen betätigt wird, welche nicht in den Frequenzbereich der Signalströme fällt, und die den Signalstromkreis derart steuert, dass der Signalempfänger in unwirksamen Zu stand versetzt wird, wenn Sprachströme ein treffen.
Die Wirkung dieser Sperrvorrich tung gründet sich auf die Tatsache, dass sol che in .der ,Sprache vorkommenden Töne, die die grösste Neigung haben, den Signalemp fänger zu betätigen, niemals ganz reine sind und ausserdem in der gewöhnlichen Sprache von sehr kurzer Dauer sind. Die letzt genannte Tatsache kann bei der Konstruktion der Sperrvorrichtung und des Signalempfän gers in der Weise verwertet werden, dass die Sperrvorrichtung schneller anspricht für Sprechströme als der Signalempfänger und, nachdem sie erst zum Ansprechen gebracht worden ist, nur verhältnismässig langsam in ihren unwirksamen Zustand zurückkehrt.
Die Erfindung soll anhand der beigefüg- ten; Zeichnung, die drei verschiedene Ausfüh rungsbeispiele darstellt, näher beschrieben werden.
In Fig. 1 ist der Stromkreis des .Signal- apparates 1 durch zwei Relais 2, 3 gesteuert, die im Anodenkreis je einer Gleichrichter röhre 4 bezw. 5 eingeschaltet sind. Die Git terkreise dieser Röhren enthalten je die Se kundärwieklung eines Transformators 6 bezw. 7 und je eine Gitterbatterie 8 bezw. 9. Die Gitterkreise sind mittelst der genannten Transformatoren mit dem Anodenkreis einer Verstärkerröhre 10 gekuppelt, deren Gitter und Kathode an die Klemmschrauben 11, 12 angeschlossen sind.
Durch eine Batterie 13 erhält das Gitter der Röhre 10 ein solches Potential, dass dieselbe nur als Verstärker wirld. Eine Batterie 14 liefert den Anoden strom. Zwischen den Primärklemmen jedes Transformators 6, 7 ist ein Resonanzneben- schluss 15 bezw. 16 eingeschaltet, der für die Frequenz des Signalstromes abgestimmt ist. Der Neben.schluss 15 arbeitet mit Spannungs resonanz und besteht aus einer Induktanz und einer Kapazität in Nebeneinanderschal- tung,
während der Nebenschluss 16 mit Stromresonanz arbeitet und aus einer Induk- tanz, und einer Kapazität in Reihenschaltung besteht. Der Anodenkreis der Röhre 10 bildet somit einen Siebkreis, der zwei .Siebe 15,6 und 16,7 enthält, von welchen ersteres haupt sächlich nur Ströme von der Frequenz der Signalströme hindurchlässt, während das Sieb <B>16,7</B> für solche Ströme undurchlässig ist.
Der Transformator 7 nebst zugehörigen Stromkreisen bildet eine Sperrvorrichtung, die den Signalstromkreis überwacht, derart, dass der Empfänger für die in der Sprache vorkommenden Schwingungen von der Fre quenz der ,Signalströme unwirksam gemacht wird.
Der Signalempfänger als Ganzes ist mit seinen Klemmen 11, 12 an die Fernsprech leitung angeschlossen. Ein Signalstrom, der über die Leitung gesandt wird, erzeugt in der Seliundärw icklung des Transformators 6 eine Wechselspannung, die das Relais 2 zum Ansprechen bringt, so dass der Stromkreis des Signalapparates 1 am Kontakt 17 geschlos sen wird, während das Relais 3 unbetätigt bleibt, weil der Nebenschluss 16 für Ströme von ,Signalfrequenz als einen Kurzschluss der Primärwicklung des Transformators 7 wirkt.
Ströme anderer Frequenz, zum Beispiel Sprechströme, erzeugen dagegen in der Se- hundä,rwieli:lung des Transformators 7 ein,. Wechselspannung, das Relais 3 wird zum An sprechen gebracht, unterbricht seinen Kontakt 18 und verhindert dadurch die Betätigung des Sigzialapparatces durch etwa vorübergehend vorkommende Sprachschwingungen solcher Frequenz, dass sie sonst imstande wären, den Signalapparat zu betätigen. Diese Wirkungs weise der Sperrvorrichtung beruht darauf, dass die Sprachströme niemals als reiner Si- nusstrom auftreten,
und die Sperrvorrichtung wird deshalb praktisch genommen, voraus gesetzt, dass das Relais Ö empfindlich genug ist, für alle Sprachströme in Tätigkeit ver- setzt, und zwar auch wenn sie Ströme solcher Frequenz enthalten, die an sich die Neigung haben, falsches Signal hervorzuTufen. Das selbe Ergebnis könnte unabhängig von der Wirkung der beschriebenen Sperrvorrichtung durch solche Ausbildung des Relais 3 er reicht werden, dass dieses nur langsam seinen Anker loslässt und folglich in den kurzen Sprachintervallen, in welchen Ströme der Signalfrequenz oder angenähert von Signal frequenz vorkommen, den Anker angezogen beibehält.
Die beiden genannten Methoden können offenbar für den vorliegenden Zweck kombiniert werden.
Es bleibt noch übrig, den Fall zu betrach ten, dass ein Wellenzug von Sprachschwin gungen von Signalfrequenz in den Empfän ger eintritt, während die beiden Relais 2, 3 noch unbetätigt sind. In .diesem Moment wird der Nebenschluss 15 zuerst in bekannter Weise als Kurzschluss wirken, während :
der Nebenschluss 16 im selben Moment als ein grosser Widerstand wirkt. Die Sperrvorrich tung wird folglich in Tätigkeit versetzt und unterbricht den Kontakt 18 im Signalstrom kreis, ehe das Relais 2 seinen Anker ange zogen hat, so dass auch in diesem besonderen Fall ein falsches .Signal verhindert wird. Diese Wirkung beruht nämlich auf der Wir kung der Wellenfront des eintretenden Wel lenzuges und wird also sowohl für Signal ströme als, für Sprechströme stattfinden.
Im Falle andauernder @Signalströme wird der Vorgang gleich wieder umgekehrt, sobald ein stationärer Schwingungszustand sich in den Nebenschlüssen 15 und 16 eingestellt hat, wobei also der Nebenschluss 15 einen grossen Widerstand bildet für die Ströme, während der Nebenschluss 16 einen Kurzschluss bildet. Es stellt sich also jetzt der zuerst beschrie bene Zustand ein. Dasselbe Ergebnis kann man dadurch erzielen, dass man das Relais 2 als Verzögerungsrelais ausbildet, derart, dass es seinen Anker nur langsam anzieht.
Eine wichtige Eigenschaft der beschriebenen Sperrvorrichtung ist also die, dass sie schnell anspricht und verhältnismässig langsam in den unwirksamen Zustand zurückkehrt. Die Verwendung von langsam wirkenden Relais 2, 3 kann mit gewissen Nachteilen verknüpft sein. Alle solche Nachteile sind jedoch in der Schaltung nach Fig. 2 besei tigt. Hier wird -der Stromkreis des Signal apparates 1 durch ein einziges Relais 19 ge steuert, welches im Anodenkreis einer Elek- tronröhre 20 eingeschaltet ist.
Der Gitter kreis dieser Röhre enthält einen Gitterablei- tungswiderstand 21, dem ein Kondensator 22 parallelgeschaltet ist, und ferner zwei Batte rien 23, 24, die ein negatives Gitterpotential von solchem Wert hervorbringen, .dass der Anodenstrom normal, das heisst im unwirk samere Zustand der Empfangsvorrichtung, praktisch genommen, Null ist. Im .Sekundär stromkreis jedes der beiden Transformatoren 6 und 7 ist eine Glimmlampe 25 bezw. 26 mit eingebautem Widerstand 2,7 bezw. 28 ein geschaltet.
Anstatt Glimmlampen können auch andere ähnliche Entladungsstrecken benutzt werden. Die Sekundürwicklung .des Transformators 6 ist am einen Ende über die Glimmlampe 25 und den Widerstand 27 mit dem Gitter der Röhre 20 und am andern Ende mit dem positiven Pol der Glimmlam- penbatterie 2@3 verbunden.
Die 4Sekundär- wicklung des Transformators 7 ist am einen Ende über die Glimmlampe 26 und den Wi derstand 28 mit .dem Gitter der Röhre 20, und am andern Ende mit dem negativen Pol einer zweiten Glimmlampenbatterie 29 ver bunden. Die Spannung der Glimmlampen batterien ist .an sich nicht genügend, um die Lampen zur Entladung zu bringen und die Lampen wirken also normal als Unterbre chungen in den ;Sekundärkreisen der Trans formatoren.
Durch Überlagerung der von den Signal- und (Sprechströmen in .den Sekundär kreisen hervorgerufenen Spannungen können jedoch die Lampen zum Aufleuchten gebracht werden, so dass ein leitender Stromweg durch die Lampenhergestellt wird. Wenn also die Lampe 25 aufleuchtet, so verbindet sie das Gitter der Röhre 20 mit dem positiven Pol der Batterie 2-3 und die obere Belegung des Kondensators 22 erhält eine positive La dung, während .die Lampe 26 beim Aufleuch- teneine negative Ladung zuführt,
indem sie das Gitter mit < dem negativen Pol der Batte rie 29 verbindet. Die Sperrvorrichtung wird also offenbar bestrebt sein, die Wirkung der durch den Transformator 6 eintretenden Ströme auf das Gitter der Röhre 20 zu neu tralisieren.
Aus dem Vorhergehenden geht hervor, dass- die Signalströme den Kondensator positiv laden und somit das Gitterpotential der Röhre 20 in positiver Richtung erhöhen, wo durch ein Stromdurchgang durch die Röhre bewirkt wird. Das Relais <B>1.9</B> wird dadurch zum Ansprechen gebracht und schliesst den Stromkreis des Signalapparates 1. Nachdem der Signalstrom .aufgehört hat, entladet sich der Kondensator 22 durch den. Ableitungs widerstand 21 und die Röhre wird in ihren normalen Zustand zurückversetzt.
Im Fall ,Ströme anderer Frequenz als der Signalfrequenz, zum Beispiel Sprechströme, in den Signälempfänger eintreten, so wird der Transformator 7 wirksam und bringt die Glimmlampe 26 zum Aufleuchten, wodurch die obere Platte des Kondensators 22 von der Batterie 29 negativ geladen wird. In der Röhre 24 wird also nach wie vor kein Ano denstrom fliessen.
Wenn unter diesen Um ständen Sprechströme solcher Frequenz, dass sie Neigung haben, den Signalapparat zu be tätigen, in den Empfänger eintreten sollten, so würde die Glimmlampe 25 in Tätigkeit versetzt werden und dem Kondensator 22 eine positive Ladung zuführen. Es hat sieh aber gezeigt, dass während der Sprachüber tragung die negative Ladung derart begün stigt wird im Verhältnis zur positiven, dass .diese niemals die Oberhand erhält.
Dieses Ergebnis wird hauptsächlich dadurch ge sichert, dass der Kondensator 22 sich verhält nismässig langsam durch den Ableitungs widerstand 21 entladet, und dass folglich die negative Ladung .desselben sich so lange er hält, bis wieder andere Frequenzen als die Signalfrequenzen überwiegen..
Der Konden sator 22 erhält vorzugsweise eine solche Ka pazität, dass er durch eine kleine Energie menge aufgeladen wird, und die Grösse des Ableitungswiderstandes 21 ist derart zu wäh len, dass die für ras zuverlässige Funktio nieren des Apparates erforderliche @rerzöge- rung dem Kondensatorentladung eintritt. Die Wirkung der Wellenfront ist in dieser Schal tung dieselbe wie in der ,Schaltung nach Fig. 1. Wenn also ein Wellenzug in den Empfänger eintritt, so wird die .Sperrvor richtung schneller ansprechen: als der Signal stromkreis.
Die Verzögerung des Signal stromkreises kann erforderlichenfalls durch Einführung eines- zusätzlichen Widerstandes in Reihe mit der Glimmlampe 2,5 vergrössert werden. Die Anordnung nach Fig. 2 hat noch den weiteren Vorteil, dass Störung-,s- ströme, deren Energie im allgemeinen sehr klein ist, gar keine Einwirkung auf den Signalempfänger haben, weil solche schwache Ströme unfähig sind, die Glimmlampen zum Aufleuchten zu bringen.
In .der Ausführungsform nach Fig. <B>82</B> wirkt die im Sekundärkreis des Transforma tors 6 erzeugte Wechselspannung direkt auf das Gitter der Röhre 20, anstatt zum Laden des Kondensators 20 in positiver Richtung benutzt zu werden. Wie aus dem Schaltungs schema hemvorgeht, liegt die Sekundärwick lung des Transformators 6 zwischen dem Gitter und dem Kondensator 22, und keine Glimmlampe ist in diesem Stromkreis. einge schaltet. Im übrigen ist die Schaltung in der Hauptsache dieselbe wie in Fig. 2. Die durch die Signalströme in der iSekundärwicklung des Transformators 6 erzeugten Wechsel ströme werden in der Röhre 20 gleichgerich tet und veranlassen die Betätigung des Re lais 19.
Die Sperrung des Empfängers durch die Sprachströme erfolgt in derselben Weise wie in Fig. 2. In diesem Falle wird es je doch erforderlich, einen Kondensator 30 parallel zum Relais 19 zu schalten und eine Glimmlampe 31 zwischen dem Gitter und dem positiven Pol der Batterie 23 einzuschal ten. Diese Lampe wirkt dann als ein Kurz schlussfür das Gitter, im Fall die Sperrvor richtung nicht genügen sollte, um solche gxosse unerwünschte Potentiale im Transfor mator 6 zu neutralisieren, welche unter Um- ständen vorkommen können.
Diese Anord nung ergibt die Möglichkeit, ein Wechsel stromrelais 19 zu benutzen, welches auf die Modulierungsfrequenz eines modulierten Si- gna,lstr.omes abgestimmt ist, welcher Signal strom zum Beispiel aus Schwingungen von 500 Perioden besteht, die mit einer Frequenz von 16 oder 25 Perioden pro Sekunde modu liert sind. Die Verzögerungswirkung in Verbindung mit der Ladung des Kondensa- tors beim Empfang von Signalströmen geht ,jedoch bei dieser Anordnung verloren.
Die beschriebene Sperrvorrichtung kann unter Umständen derart angeordnet sein, dass sie bei der Ausübung ihrer Sperrwirkung auf das Gitter der Röhre 10 die einkommenden Ströme. drosselt oder unterdrückt. Die Wir kung ist jedoch natürlich wesentlich kleiner, fand zwar aus dem Grunde, weil die sperren den Ströme,dann auch selbst gedrosselt wer den.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf Fernsprechsysteme beschränkt, wo die Sig nale über eine leitende Verbindung gesandt werden, wie in dem beschriebenen Beispiel, sondern lässt sich ganz allgemein für Lei- tungs- oder drahtlose Systeme verwerten. In beiden Fällen können die ;Signalströme sowohl mit als ohne Vermittlung einer Trä gerwelle übertragen werden. Die Erfindung kann natürlich auch für Telegraphensysteme verwertet werden.