Equipement de station électrique de signalisation agissant dans les deux sens. - L'invention se rapporte à uni équipement de station électrique de signalisation agissant dans les deux sens, c'est-à-dire pouvant trans mettre, sans changement de connexions, des signaux à travers une ligne et recevoir des- signaux de cette ligne et comprenant un transformateur, un chemin renfermant un ap pareil transmetteur, un chemin de - haute résistance et un récepteur.
Dans une station équipée conformément à l'invention, l'appareil récepteur reçoit une quantité d'énergie qui se rapproche du maximum d'énergie possible et est protégé de toute action perturbatrice provenant du fonctionnement de l'appareil transmetteur de la même station. Suivant l'invention; la ligne, le chemin à haute résis tance et un enroulement du transformateur sont en série, le récepteur étant shunté par le chemin de haute résistance, tandis que le chemin renfermant l'appareil transmetteur est branché slrr <B>un</B> des enroulements du trans formateur.
Le dessin ci-joint donne, à titre d'exemples, les schémas de plusieurs stations téléphoniques équipées -selon l'invention. La fig. 1 est le schéma d'une station à batterie centrale; La fig. 2 montre, sous une autre forme, un schéma plus complet d'une station. du même genre; Les fig. 3 et 4 servent à expliquer Le: fonctionnement de la station de la fig.2 respectivement pendant la transmission et la réception de messages; .Les fig.-5 et (i montrent deux variantes de l'arrangement de la station de la fig. 2;
La fig. 7 se rapporte à l'arrangement d'une station faisant partie d'une installation télé phonique à batterie locale et utilisant -un dispositif équilibreur d'impédance, constituant le chemin à haute résistance; La fig. 8 montre en détail les éléments constituant le@dispositif équilibreur utilisé dans l'arrangement de la station fig. 7;
La fig. 9 montre l'arrangement d'une sta tion équipée analoguement aux stations fig, 2 à G, mais dans laquelle la disposition des circuits permet en plus d'empêcher tout clam quement désagréable dans le récepteur élec- tromagnétique, quand le chemin parcouru par le courant continu à travers le transmetteur et le récepteur est ouvert.
Pour que deux stations du genre indiqué ci-dessus, c'est-à-dire comprenant un trans metteur, un récepteur, un chemin de haute résistance constitué par un circuit équilibreur, formé dans sa forme la plus simple d'une simple résistance, et un transformateur, iden tiques entre elles et reliées par une longue ligne de caractéristiques données, permettent une transmission de signaux dans les deux sens, telle que la quantité d'énergie absorbée par l'appareil récepteur de la station récep trice s'approche de la partie maximum de l'énergie totale développée par l'appareil transmetteur de la station d'envoi, indépen damment de la direction suivant laquelle se fait la transmission, et pour que le ré cepteur soit protégé de toute perturbation, provenant du transmetteur de la même sta tion,
il a été trouvé qu'il convient que les conditions suivantes remplies 1 Le transmetteur et le récepteur doivent être conjugués, c'est-à-dire que le récepteur doit être connecté en des points d'égal po tentiel par rapport à la force électromotrice provenant de l'appareil transmetteur, et dés lors aucune action perturbatrice n'aura lieu sur le récepteur par suite du fonctionnement du transmetteur.
2 La ligne et la résistance auxiliaire doivent être conjuguées, de manière que lors de la réception, aucune partie de l'énergie provenant de la ligne et absorbée par la station ne soit perdue dans cette résistance auxiliaire.
30 Pour une ligne donnée, ayant une im pédance donnée, l'énergie fournie par le trans metteur doit être maximum.
4 La quantité d'énergie fournie par la ligne à station doit être un maximum, en d'autres termes l'impédance de la ligne re liant la source électromotrice à cette station doit être égale à l'impédance de la station elle-même, les deux impédances, dont on sup pose ici négligeables les parties imaginaires, étant mesurées à partir des bornes connec tant la ligne et la station.
De plus pour assurer une bonne trans mission des signaux, il est désirable de rendre ceux-ci aussi distincts que possible et il s'en suit que les bruits perturbateurs provenant de la ligne doivent être atténués autant qu'on le peut, sans que toutefois le rende ment soit sérieusement atteint.
La forme la plus simple d'une station <B>pouvant</B> servir sans modifications à la trans mission comme à la réception, est celle dans laquelle le récepteur et le transmetteur sont reliés en série entre eux et avec la ligne. Si deux stations semblables de ce genre sont reliées par une ligne donnée, la résistance du transmetteur pouvant être supposée pro portionnelle au carré de sa force électromo trice, la puissance mette par le récepteur est alors maximum, quand chacune des résis tances, du récepteur et du transmetteur, sont égales à la moitié de l'impédance caractéris tique de la ligne, en supposant que celle-ci ait une valeur purement réelle. Quand cette condition est satisfaite, lors de la réception.
50 % de l'énergie fournie par la ligne à la station passe au récepteur, et lors de la trans mission, une quantité d'énergie équivalente à 50 % de l'énergie développée sous la forme de courant alternatif dans le transmetteur, passe à la ligne.
LTU tel arrangement a ce pendant l'inconvénient d'une action perturba trice considérable du transmetteur sur le récepteur, celui-ci recevant le tiers de l'énergie, qui quitte le transmetteur. Dans les stations décrites en regard du dessin, 50 % de l'énergie délivrée par la ligne à la station entre dans le récepteur (sauf les formes d'exécution dans lesquelles on tend à diminuer le rôle des bruits de la ligne) et rien ne passe dans la résistance auxiliaire,
puisqu'elle est conjugée à la ligne. L'effet utile au point de vue de la réception est donc aussi grand que pour une simple station en série. Lors de la trans- mission, 50 "/o de l'énergie développée dans le transmetteur passe sur la ligne, le reste de l'énergie étant dissipé dans le transmet teur lui-même et dans la résistance auxiliaire, mais aucune perte n'ayant lieu dans le ré cepteur.
Le rendement de la transmission s*approche donc du maximum possible et ni le rendement de la réception, ni celui de la transmission n'est réduit par l'addition de la résistance auxiliaire qui sert à empêcher l'action de l'organe transmetteur sur l'organe récepteur. La considération précédente explique pourquoi il convient d'avoir conjugué entre eux la ligne et la résistance auxiliaire d'une part, et le transmetteur et le, récepteur d'autre part.
Avant d'envisager en particulier les diffé rentes formes de réalisation montrées au dessin, une théorie générale est donnée en se basant sur les fig. 1 et 2, laquelle théorie peut s'appliquer à toutes les stations répon dant aux conditions ci-dessus énoncées. Pour l'établissement de cette théorie et des équations et formules comprises dans cette description, les chiffres 1, 2, 3 et 4 se rap portent respectivement au transmetteur, au récepteur, à la résistance auxiliaire et à la ligne.
Par exemple Ii L Za et<I>I4</I> représentent respectivement l'intensité de courants passant par le transmetteur, le récepteur, la résistance auxiliaire et la ligne, tandis que Ri représente la résistance du transmetteur, R2 la résistance du récepteur et ainsi de suite.
Soit une station, équipée ainsi qu'il est montré schématiquement sur la fig. 2, reliée à une ligne d'impédance donnée et compre nant: transmetteur, récepteur, résistance auxi liaire et enroulement d'un transformateur approprié. Ordinairement deux stations sem blables et égales sont reliées par une ligue et des communications peuvent s'établir entre ces stations.
Suivant un principe bien connu, si une impédance est reliée à une source de courant par l'intermédiaire d'une ligne dont l'impédance est exprimée par<I>Z=</I> R4 <B><I>+</I></B><I> i</I> R'4, oii R4 est la résistance et R'4 la réactance de la ligne, l'impédance située à l'extrémité de la ligne doit être R4 <I>- i</I> R'4 pour que l'énergie absorbée par cette impédance soit la plus grande possible. En particulier, si l'impédance de la ligne se réduit à une simple résistance, l'impédance placée à l'extrémité de cette ligne doit être égale à cette résis tance.
Dans ce cas, la condition nécessaire pour qu'une station utilise la plus grande valeur possible de l'éciergie transmise par la ligne, est donc que son impédance par rapport à cette ligne soit égale à l'impédance de la ligne elle-même. Toujours dans ce cas, en se réfé rant à la fig. 2; si la station est déconnectée de la ligne aux bornes a et e et si son im pédance est mesurée entre lesdites bornes a et e, celle-ci doit donc être égale à l'impé dance de la ligne mesurée entre ces bornes.
Dans le cas d'une ligne dont chacune des extrémités aboutit à une station répondant à cette condition, la ligne avec l'autre station peut être remplacée, au point de vue de la transmission de l'une des stations vers l'autre, par un élément de résistance, égale à l'im pédance caractéristique de la ligne elle-même. L'effet provenant des réactances des appareils, qui est peu important en pratique, peut d'ailleurs être éliminé en neutralisant ces réactances et peut être négligé dans la présënte discussion.
La susdite condition est dés lors évi demment équivalente à la suivante: Si une force électromotrice est transmise aux bornes d'une station à travers une résistance égale à l'im pédance de la ligne, l'énergie consommée par cette station sera égale à l'énergie con sommée par ladite résistance.
D'autre part; suivant la condition (2) mentionnée précédemment, la ligne et la résistance auxiliaire sont conjuguées, ou, en d'autres termes, la résistance auxiliaire est connectée en des points de potentiels égaux, par rapport à une force électromotrice appliquée aux bornes de la ligne. Donc pour une force électromotrice E4- transmise à travers une résistance R4 à une station, dont les résis tances du transmetteur et du récepteur sont respectivement Ri et R2, tandis que les cou rants résultants dans la ligne, dans le trans metteur et dans le récepteur sont I'4 Fi et I'2, l'impédance à travers les bornes de la station doit être égale à la résistance R4 considérée à partir de la ligne.
La résistance totale en sérié avec F4 est donc 2 R4; et comme le courant de la ligne est M on a =1 '4. L'énergie totale consommée peut 124 alors s'exprimer par:
EMI0004.0003
Puisque les énergies consommées par la sta tion. et par la résistance 12.r sont égales et qu'elles valent chacune la moitié de l'énergie totale, la condition (4) peut aussi s'exprimer directement par:
<B>PLI</B> (I'4)\= _ (1'\)= R:,, + (1'i) 12r =- (1) Semblablement, si le transmetteur
EMI0004.0011
et le récepteur sont conjugués, la condition de débit maximum du transmetteur, par rapport à la ligne et à la résistance auxiliaire, peut être formulée comme suit:
Si une force électro motrice E, dans le transmetteur produit des courants Ii L et L@ dans le transmetteur, la ligne et la résistance auxiliaire, le débit maximum est égal à (1,)z <I>Ri =</I> (1a)\ R.r + (1a) <I>R3 =
EMI0004.0021
</I> (') L'équation (2) est analogue à l'équation (1) et peut être interprêtée comme suit, en se référant it la fig. 2:
Si le transmettent- est déconnecté des bornes b et c, et si l'impé dance est mesurée à travers ces bornes, l'équation (2) est satisfaite, si cette dernière impédance est égale à l'impédance du trans metteur lui-même. En d'autres termes, l'im- péda.nce de la combinaison considérée<B>à</B> partir du transmetteur est égale â celle du trans metteur lui-même.
Ainsi qu'il est démontré ci-après pour les différentes formes de réalisation montrées < tu dessin, l'équation (2) se présente comme une conséquence des deux conditions de conju gaison et de l'équation (1). Donc les quatre conditions précédentes imposent seulement trois restrictions b, la station.
Pour compléter la discussion générale, il reste à considérer la répartition de l'énergie entre le récepteur et le transmetteur dans le cas d'une station réceptrice, et entre la ligne et la résistance auxiliaire dans le cas d'une station transmettrice. Si<B>IV.</B> est la, quantité totale d'énergie électrique développée par le transmetteur di la station d'envoi, 2 l1'0 est, suivant l'équation (2), la quantité d'énergie délivrée à la ligne et a la résistance auxi liaire.
Si la quantité d'énergie absorbée par la résistance auxiliaire vaut x: fois celle absorbée par la ligne, la quantité d'énergie prise par la ligne est
EMI0004.0037
II-o de sorte que le rendement entre le transmetteur
EMI0004.0039
et la ligue est mesuré par
EMI0004.0040
(3) Si de l'énergie totale délivrée â la station réceptrice le transmetteur absorbe y fois celle utilisée par le récepteur, le rendement entre la ligne et le récepteur est mesuré par -
EMI0004.0042
(4) Le rendement industriel du transmetteur dune station au récepteur de la station cor respondante est proportionnel au produit des rendements de transmission et de réception ;
donc, suivant les formules (3) et (4), à l'expression
EMI0004.0044
Si x et y étaient indépendants, le rende ment industriel serait maximum pour j,*---Y <I>=</I><B>0.</B> Pour toutes les stations équipées suivant les arrangements montrés aux dessins, il peut être facilement vu que x et<I>y</I> sont reliés par la relation .ry ==1.
En éliminant x de la formule ci-dessus au moyen de cette relation l'expression du rendement industriel devient:
EMI0004.0048
(5) Eu vue de démontrer la relation .r y =1, on doit considérer les éléments ou branches <I>T R X</I> et<I>L,</I> représentées respectivement par 1, 2, 3 et 4, et on doit supposer que 1 et 2 ainsi que 3 et 4 sont conjugués. De même, on suppose que pour une force électromotrice agissant dans la branche 4, l'équation (1) est satisfaite, tandis que pour une force électro motrice agissant dans la branche 1, l'équa tion (2) est satisfaite.
Soit Sir Si:: etc., les courants produits dans les branches 1, 2 etc., par l'unité de. force électromotrice, agissant dans la branche 1, respectivement dans cha cune de ces branches. Comme les branches 1 et 2, 3 et 4 sont conjuguées, on a812 ==S34 - 0.
(,e.14)2 Ri = (S42)2 R2 -f- (S41)2 Ri =<I>4</I> R4 <I>'</I> (1l) et d'après l'équation (2) on a:
(81i)2 R1 = (81s)2 Ra -f-- (S14)2 R.i =
EMI0005.0017
(21) Suivant un théorème général que l'on peut démontrer algébriquement Sii=S14, c'est-à- dire que le courant créé dans la branche 1 par l'unité de force électromotrice agissant dans la branche 4, est égal au courant créé dans la branche 4 par l'unité de force élec tromotrice agissant dans la branche 1.
En multipliant (1') par R4 et (2') par Ri., puis en soustrayant, on obtient: (S42)2 R2 R4 = (Sis)2 Ri Ra. <I>(a)</I> Considérant à présent, avec la notation adoptée dans cette description, que l'énergie consommée dans la branche 3 est égale à x fois celle consommée dans la branche 4, quand une force électromotrice agit dans la branche 1, on a :
(Sia)2 Ri= x (8i4)2 R4. <I>(b)</I> Comme l'énergie consommée dans la branche 1 est égale à y fois celle consommée dans la branche 2, quand une force électro motrice agit dans la branche 4, on obtient: (S14)2 zv1 <I>--- y</I> (s4)2 <I>R2 ;</I> multipliant (b) et (c) il en résulte:
(81s)2- Ri Ra <I>=</I> x <I>y</I> (S24)2 R2 R4. <I>(d)</I> Des équations (a) <I>et (d)</I> on voit que x <I>y = 1.</I> La valeur donnée par la for mule (5) passe par titi maximum pour y=1. Cela indique que pour une quantité donnée d'énergie électrique déve loppée dans le transmetteur à la station d'envoi, une quantité maximum est délivrée utilement au récepteur de la station de réception quand y -= 1.
Puisque une quantité d'énergie aussi grande que possible dans le récepteur est la première condition qu'il s'agit d'atteindre en téléphonie, on serait amené à disposer la station de manière à ce que<B>y<I>=</I></B> 1. Une autre considération cependant modifie l'appli cation pratique de cette conclusion et cette considération provient de l'effet du bruit de la ligne. Puisque cet effet naît dans la ligne, la quantité délivrée au récepteur est propor- tionnelle à
EMI0005.0047
avoir équation 4), tandis que la quantité d'énergie délivrée parle transmetteur de la station d'envoi est proportionnelle à<U>(</U>1 ,+ J) ,\ (voir équation 5).
Le rapport entre cette dernière expression et la précédente est et celui-ci s'accroît à mesure que y augmente
EMI0005.0051
au delà de l'unité. On voit donc qu'en faisant y plus grand que l'unité, le bruit de ligne diminue plus vite à la station que les signaux reçus. L'importance de cette différence dépend na turellement de la quantité de bruit de ligne produit.
En pratique on a trouvé par expé rience qu'une valeur recommandable pour y est 1,4 et qu'alors le rendement industriel est réduit de 2,8 % au-dessous du maximum correspondant à y = 1, tandis que le rende- ment de réception seul est réduit de 16,
6%. 0n voit donc qu'une différence assez grande en faveur des signaux reçus est obtenue pour une petite perte dans le rendement industriel.
Si l'on considère le cas d'une force élec tromotrice placée dans la ligne, en appelant 1'i et 1'2 les courants dans la ligne et le récepteur, on obtient la formule suivante: <I>Ri</I> (I'1)2 <I>= y R2 (1'2)2 (6)</I> qui exprime comme la formule (c) ci-dessus la définition de la grandeur numérique de y. Dans des conditions ordinaires on choisit pour y une valeur comprise entre 1 et 1,5.
Considérant maintenant particulièrement la forme de réalisation représentée sur la fig. 2, L y représente une ligne téléphonique aboutissant à une station comprenant: un transmetteur T, un récepteur R et une bobine d'induction qui fon(stionne comme autotrans formateur possédant les enroulements 11T1 14's et N3, ces enroulements ayant un champ magnétique commun. Les enroulements Ni et N2 ont des résistances négligeables, tandis que l'enroulement Ns possède une haute ré sistance.
Ces trois enroulements sont reliés en série avec la ligne L, tandis que le trans metteur<I>T,</I> connecté aux bornes<I>b</I> et.c, forme shunt sur l'enroulement N2 et que le récep teur R, connecté aux bornes c et e, forme shunt autour de l'enroulement Ns. L'enrou lement à haute résistance peut être remplacé par un enroulement 11rs de résistance négli geable et un élément séparé de résistance auxiliaire, X, ainsi que cela est montré sur les fig. 3, 4 et 9. Des condensateurs 11 et 12 peuvent être placés ainsi qu'il est indiqué au dessin, afin de déterminer le chemin du cou rant continu à travers la station.
Le conden sateur 11 oblige le courant continu à passer à travers le transrnetterir T et le condensa teur 12 l'oblige à passer à travers le récep teur R. Le courant continu venant de la ligne passe donc à travers l'enroulement Xi, la borne<I>b,</I> le transmetteur<I>T,</I> le récepteur R, la borne e, et fait retour par l'autre fil de ligne.
Le fonctionnement de cette installation pendant la transmission est indiqué sur la fig. 3, dans laquelle les flèches représentent la direction dit courant à un moment donné. Quand le transmetteur T fonctionne, des va riations dans le courant se produisent, dont l'effet est le même que celui produit par une force électromotrice variable appliquée au transmetteur. A un moment donné, titi cou rant h passe des bornes<I>c à b</I> à travers le transmetteur.
En b le courant se divise et un courant 14 égal à Ipasse à travers l'enrou lement lai, la ligne<I>L,</I> la résistance<I>X,</I> l'en roulement Na et la borne c, tandis qu'un courant h-14 passe à travers l'enroulement 1 @. Des forces électromotrices sont induites dans les enroulements du transformateur et leurs valeurs et directions sont telles que les bornes c et e sont portées aux mêmes poten tiels, de sorte qu'aucun courant ne passe à travers le récepteur pendant la transmission. Il n'y a donc pas dans l'arrangement montré d'action perturbatrice du transmetteur sur le récepteur.
Le fonctionnement (le cette installation pendant la réception est indiqué sur la fig. 4. Dès qu'une différence de potentiel provenant de la ligne est appliquée aux bornes a e, puisqu'aucun courant ne passe à travers la résistance auxiliaire, la ligne et le récepteur sont en série et titi courant<I>1'2</I> égal à 1'4 passe à travers le circuit allant de la borne c, par le récepteur, la borne e, la ligne L, l'en roulement Ni, à la borne b. De cette borne, un courant 1'i passe à travers le transmet teur vers la borne c.
Le courant du trans metteur est plus grand que le courant de ligne et par conséquent, un courant 1'i-I'4 passe des bornes c <I>à b</I> à travers l'enroule ment Na. Des forces électromotrices sont in duites dans les enroulements du transforma teur, dont les valeurs et directions sont telles que les bornes d <I>et e</I> sont amenées au même potentiel, de sorte qu'aucune énergie n'est perdue dans la résistance auxiliaire, pendant la réception.
On envisage maintenant la détermination des diverses valeurs à attribuer aux organes entrant dans l'arrangement représenté fig. 2, afin d'obtenir un fonctionnement tel qu'indi qué ci-.dessus. En établissant les formules, les résistances des enroulements du transforma- teur sont négligées. On suppose en plus qu'il ii 'y a aucune dispersion du flux magnétique entre les enroulements du transformateur et que les selfinductances sont très grandes comparativement aux impédances des éléments de la station et à l'impédance de la ligne.
On suppose enfin que la ligne avec les ap pareils qui s'y rattachent, peut être remplacc@e par un conducteur de résistance constante, ce qu'on peut admettre pour des longues lignes. L'expérience a démontré que ces suppositions, faites dans un but de simplification, sont justifiées et que les conditions supposées se rapportant au transformateur peuvent être facilement réalisées en pratique, avec une exactitude suffisante par une disposition soi gneuse dudit appareil.
Pour trouver la relation entre les éléments du circuit pour laquelle le transmetteur T et le récepteur R sont conjugués, on suppose qu'une force électromotrice agit dans le cir cuit du transmetteur et que la condition d'appareils conjugués est satisfaite. En d'autres termes, on suppose que les potentiels aux bornes du récepteur sont égaux lorsqu'une force électromotrice est appliquée au traits- metteur. Soit Ii 12 Is et I4 respectivement les intensités des courants passant dans le transmetteur, le récepteur, la résistance auxi liaire et la ligne, et<I>Ri</I> R2 Rs et R4 les résistances des éléments correspondants.
La condition du récepteur et du transmetteur conjugués exige qu'aucun courant ne passe à travers le récepteur pendant la transmission, donc que r2=--o, doit il ressort d'après la iig. 3 que Is <I>=</I> I4. Puisque la résistance auxiliaire, la ligne et les trois enroulements du transformateur forment un circuit fermé, la somme algébrique des différences de po tentiel à travers les enroulements dit trans formateur, ainsi qu'à travers la ligne et la résistance auxiliaire est égale à zéro.
En se rappelant que Is <I>=</I> 14 cette condition peut s'exprimer comme suit: K <I>(ni</I> + r22 -i- ns) = (RB R4) Ii oïl Ii représente la force électromotrice par spire des enroulements du transformateur, les nombres de spires des enroulements Ni 1\'2 Ns étant indiqués par ni n2 im. De -plus, puisque les bornes c et e sont au même potentiel,
la somme algébrique des différences de potentiel travers les enroulements Xs et la r6sis- tance X doit être égale à zéro. Donc: <I>Ions =</I> Ra # Is <I>=</I> Rs <I>.</I> I4 <I>.</I>
En divisant l'une par l'autre ces équations en vire de trouver Rs on obtient:
EMI0007.0039
La somme algébrique des ampères - tours des enroulements du transformateur doit être aussi égale à zéro, de sorte que
EMI0007.0041
Suivant la fig. 4, qui indique la condition à remplir dans le cas de la réception d'un message, l'on voit que, comme le transmetteur et l'enroulement Nz forment un circuit fermé, la somme algébrique des différences de potentiel à travers le transmetteur et l'enroulement Na est égale à zéro, de sorte que Kn2 <I>= Ri</I> # 1'i.
De plus, puisque les bornes d et e sont au même potentiel, la somme algébrique des différences c\le potentiel à travers l'enroule ment 11's et le récepteur est aussi égale à zéro. Gomme pendant la réception 1'4=I'2, cette condition peut s'exprimer: Ii92a <I>=</I> R2 # I'2 <I>=</I> R2 # 1'4.
La somme algébrique des ampères - tours des enroulements du transformateur doit être aussi égale à zéro, donc:
EMI0007.0060
<I>ni <SEP> I'4 <SEP> = <SEP> j22 <SEP> (1'i <SEP> - <SEP> I'4).</I>
<tb> Des <SEP> équations <SEP> ci-dessus <SEP> on <SEP> tire:
<tb> <U>R2 <SEP> 1'4</U> <SEP> _ <SEP> 92;
z
<tb> <I>rte</I>
<tb> <I>n2</I> <SEP> <B>1</B><I>'i</I> <SEP> = <SEP> (<B>111</B> <SEP> -f <SEP> - <SEP> n2) <SEP> I'4
<tb> <I><U>R2</U> <SEP> n3 <SEP> n<U>i <SEP> + <SEP> 2d2</U></I><U> <SEP> ne <SEP> (ni <SEP> -f <SEP> - <SEP> n2)</U>
<tb> <I>Ri</I> <SEP> 11<I>2 <SEP> 2t2 <SEP> n22</I>
<tb> <I>R2 <SEP> - <SEP> <U>na <SEP> (ni <SEP> + <SEP> j22)</U> <SEP> Ri</I> <SEP> <B>9</B>
<tb> M <SEP> <I>2 <SEP> ()</I>
<tb> <I>I,2 <SEP> - <SEP> I,4 <SEP> - <SEP> <U>n2</U> <SEP> Fi</I> <SEP> (10)
<tb> xn <SEP> -+- <SEP> n2
<tb> En <SEP> substituant <SEP> dans <SEP> (2) <SEP> les <SEP> valeurs <SEP> données
<tb> par <SEP> (8)
<tb> ( <SEP> <U>ni <SEP> <B><I>+</I></B> <SEP> n.2</U> <SEP> -L...
<SEP> j2a) <SEP> <I>2 <SEP> Ri <SEP> = <SEP> Rs <SEP> + <SEP> R4 <SEP> (12)</I>
<tb> n2
<tb> Et <SEP> en <SEP> substituant <SEP> dans <SEP> (6) <SEP> les <SEP> valeurs <SEP> don nées <SEP> par <SEP> (10)
<tb> <I>Ri <SEP> = <SEP> y <SEP> # <SEP> <U>n2</U> <SEP> ) <SEP> 2 <SEP> R2</I> <SEP> (13)
<tb> <I>, <SEP> ni <SEP> + <SEP> j22</I>
<tb> On <SEP> doit <SEP> retenir <SEP> l'ensemble <SEP> suivant <SEP> de <SEP> formules
<tb> <I>Rs <SEP> = <SEP> <U>n8</U> <SEP> # <SEP> R4 <SEP> (u)</I>
<tb> <I>ni <SEP> -f <SEP> - <SEP> n2</I>
<tb> <I><U>n8 <SEP> (ni <SEP> --f <SEP> -</U></I><U> <SEP> n2)</U> <SEP> <I>Ri <SEP> (b<B>)</B></I>
<tb> R2 <SEP> =
<tb> n2
<tb> <I><U>n <SEP> i</U></I><U> <SEP> <B>+</B> <SEP> <I>n2 <SEP> -+-</I></U><I> <SEP> w<U>s</U></I> <SEP> 2 <SEP> Ri <SEP> - <SEP> Rs <SEP> + <SEP> R4 <SEP> <I>I <SEP> (c)
</I>
<tb> @2
<tb> <I>Ri <SEP> = <SEP> ?! <SEP> ( <SEP> ni <SEP> y-+-- <SEP> j22 <SEP> 1 <SEP> R2 <SEP> <B>(</B>d)</I>
<tb> Des <SEP> formules <SEP> (b) <SEP> et <SEP> (d) <SEP> on <SEP> obtient:
<tb> R <SEP> 2 <SEP> <B><U>___ <SEP> 123</U></B><U> <SEP> <I>(ni</I> <SEP> --,-- <SEP> n2)</U> <SEP> . <SEP> Ri <SEP> = <SEP> 1 <SEP> (<U>ni <SEP> -f- <SEP> n2</U> <SEP> 12Rj.
<tb> n22 <SEP> y <SEP> n2
<tb> <I>- <SEP> na <SEP> = <SEP> 1 <SEP> (ni <SEP> + <SEP> n2). <SEP> (14)</I>
EMI0008.0001
Des <SEP> formules <SEP> <I>(ca)</I> <SEP> et <SEP> (c) <SEP> on <SEP> a:
<SEP> R3=
<tb> <I><U>rz <SEP> 3</U> <SEP> . <SEP> R.4 <SEP> - <SEP> ( <SEP> <U>r" <SEP> + <SEP> '1:;</U></I><U> <SEP> -f <SEP> - <SEP> it3</U>) <SEP> =
<tb> <I>Ri</I> <SEP> - <SEP> R4
<tb> 71i <SEP> -f <SEP> - <SEP> I12 <SEP> )1_
<tb> <I><U>31i <SEP> --+- <SEP> rr-, <SEP> + <SEP> w3</U></I> <SEP> - <SEP> <U>r11 <SEP> -@- <SEP> <I>rtz <SEP> + <SEP> it3</I></U>
<tb> <B><I>i11</I></B><I> <SEP> + <SEP> <B>7l= <SEP> Ri <SEP> .I17</B> <SEP> .</I>
<tb> <I>r1.</I>
<tb> <I><U>r1@'</U> <SEP> _ <SEP> <U>Ri</U> <SEP> ("I@)</I>
<tb> <I>(M <SEP> -;- <SEP> r12) <SEP> (Î1l <SEP> + <SEP> 11#a <SEP> + <SEP> n3) <SEP> R4</I>
<tb> D <SEP> ri <SEP> posant <SEP> <I>1\i <SEP> =</I> <SEP> <B>r</B> <SEP> et <SEP> jas <SEP> <I>= <SEP> r'</I> <SEP> les <SEP> équations
<tb> <I>113 <SEP> 71;t</I>
<tb> (14) <SEP> et <SEP> (15) <SEP> deviennent:
<SEP> <I>r <SEP> --@- <SEP> r'' <SEP> = <SEP> ry.</I>
<tb> <U>r'' <SEP> 2</U> <SEP> _ <SEP> <U>Ri</U> <SEP> ( <SEP> l <SEP> ti <SEP> )
<tb> De <SEP> ces <SEP> deux <SEP> équations <SEP> (16) <SEP> oit <SEP> tire:
<tb> <I><U>r'-'</U></I>
<tb> y <SEP> (y <SEP> <U>-I-1)</U>
<tb> <I><U>h></U>4 <SEP> (1</I> <SEP> <B>+</B> <SEP> <I>J) <SEP> J <SEP> (17)</I>
<tb> <I>r. <SEP> - <SEP> y <SEP> @, <SEP> l <SEP> <U>Ri</U> <SEP> (1</I>
<tb> h:
.4 <SEP> <I>+ <SEP> ?l) <SEP> y</I> <SEP> (18)
<tb> Zn <SEP> introduisant <SEP> î' <SEP> et <SEP> r' <SEP> dans <SEP> l'équation <SEP> (d)
<tb> <B>011 <SEP> a</B>
<tb> <I>1 <SEP> <U>r' <SEP> -+- <SEP> r''</U></I>
<tb> <I>R-> <SEP> = <SEP> ï <SEP> ( <SEP> r,, <SEP> ) <SEP> Ri</I>
<tb> J <SEP> ,
<tb> _ <SEP> 1 <SEP> <U>-Y2 <SEP> 1</U>
<tb> <I>y</I> <SEP> * <SEP> Ri/R4# <SEP> (1-f- <SEP> <I>y) <SEP> y' <SEP> Ri <SEP> =<U>1 <SEP> + <SEP> y</U> <SEP> # <SEP> R4.</I> <SEP> (19)
<tb> Et <SEP> en <SEP> introduisant <SEP> <I>r</I> <SEP> et <SEP> <I>r'</I> <SEP> dans <SEP> l'équation <SEP> (a)
<tb> <I>R.;
<SEP> = <SEP> <U>1 <SEP> ,,</U> <SEP> R4 <SEP> --- <SEP> 1 <SEP> R.4.</I> <SEP> (20)
<tb> <I>r'+r <SEP> y</I>
<tb> Les <SEP> formules <SEP> pour <SEP> la <SEP> station <SEP> de <SEP> la <SEP> fig. <SEP> 2
<tb> deviennent:
<tb> <I>lia <SEP> = <SEP> <U>1</U> <SEP> # <SEP> R4</I>
<tb> 1+7@
<tb> <U>1</U>
<tb> Ra <SEP> = <SEP> y <SEP> # <SEP> R4
<tb> ' <SEP> y <SEP> <U>R4</U> <SEP> <B>y</B> <SEP> (1 <SEP> -f- <SEP> J)
<tb> <B>Ri <SEP> -</B>
<tb> <I><U>R4</U> <SEP> y <SEP> (1</I> <SEP> -L_ <SEP> <B>Y</B>) De ces formules l'on voit que les impé dances du récepteur et de la résistance auxi liaire sont données en raison de l'impédance de la, ligne et du rapport y.
Les rapports de transformation r et r' sont aussi donnés en raison du rapport y et des impédances de la ligne et du transmetteur. Par conséquent, l'impédance de la ligne étant connue et des valeurs convenables pour l'impédance du transmetteur et pour le rapport y ayant été choisies, les éléments restants de la station peuvent être facilement déterminés.
En considérant ces formules on voit que les rapports d'enroulement r et r' doivent en général être positifs ou négatifs, suivant les valeurs des résistances de la ligne et du transmetteur. Donc, si l'un de ces rapports, ou les deux, ont des valeurs négatives, cela signifie que la direction relative de l'eurou- lenient des bobines correspondantes à ce l'apport doit être de sens inverse à celui montré sur la figure. Des valeurs positives doivent être en général utilisées en pratique.
Dans les fig. 1 à 4, on a montré titi arrangement en série de quatre éléments, c'est-à-dire (1) la ligne L, (?) l'enroulement X, (3) l'accouplement formé du transmettent <I>T</I> en parallèle sur l'enroulement 11 Ta et (4) l'accouplement formé du récepteur R en parallèle sur l'enroulement N3 et la résistance h: (fig. 2). N importe quel arrangement des parties qui conserve ces quatre composantes en série, est équivalent à celui montré ici, ait point de vue électrique.
A titre d'exemple la fig. 5 montre une variante de cet arrangement dans laquelle l'enroulement Ni est placé entre les deux accouplements indiqués ci-dessus en (3) et en (4) et la fig. 6 montre une autre variante dans laquelle la ligne L et l'enrou lement Ni sont seulement interehangés par rapport aux positions qu'ils occupent aux fig. 1 et 2. Les formules établies pour l'arran gement des fig. 1 à 4 peuvent être appliquées à ces deux variantes.
Suivant la fig. 5, le condensateur 13 force le courant continu, fourni par une batterie commune, à passer à travers le transmetteur T. Le condensateur 14 peut être utilisé, si on le désire, pour dériver le courant continu autour du récepteur R dans le cas où ce récepteur est du type à aimant permanent. 8i le condensateur 14 n'est pas employé, une partie seulement du courant continu passe à travers le récepteur R, qui est aimanté par ce courant dans le cas d'un récepteur diffé- rentiel, c'est-à-dire d'un récepteur, dont le noyau en fer doux n'est aimanté que lors du passage d'un courant.
On a supposé dans l'établissement de la théorie déterminant les valeurs des éléments de la station, que les impédances de la ligne et de ces éléments consistent en de simples résistances. Pour des lignes présentant une capacité distribuée considérable, ou une réac tance inductive, il convient de corriger les résultats en remplaçant la simple résistance X par un circuit équilibreur autre qu'une résis tance non inductive et de nature telle que le rapport entre ses composantes, résistance et réactance, approche, de très près le rapport entre les composantes, résistance et réactance, de la ligne et cela pour la série employée des courants phoniques ou de fréquences de signalisation.
Les diverses dispositions possibles de tels réseaux sont bien connues. S'il s'agit d'une station pouvant être connectée à des lignes différentes, il conviendra de déterminer les éléments de la station pour une ligne moyenne.
La fig. 7 se rapporte à une forme de réalisation de l'invention appliquée<B>à</B> une station faisant partie d'une installation télé phonique à batterie locale. Pour assurer une plus grande efficacité, la résistance inductive du récepteur R est équilibrée par un conden sateur 8 en série avec lui. X' représente un dispositif ou réseau équilibreur d'impédances et peut consister en une résistance, ou pré senter différentes formes, suivant la nature de la ligne, le prix de revient maximum permis, et le degré d'exactitude requis.
Pour une ligne présentant une capacité distribuée considérable, comme par exemple, une ligne formée d'un câble sous-marin, une forme convenable de ce réseau équilibreur est montrée fig. 8 et consiste en une capacité 9 en parallèle avec une résistance 10. Ces éléments sont choisis de valeurs telles, que l'impédance du chemin à haute résistance qu'ils constituent corresponde à peu prés à l'impédance carac téristique de la ligne.
Plus précisément, si un courant présentant une fréquence de signa lisation est transmis sur la ligne et si un courant semblable s'exerce sur le réseau X',: hintensité sera en avance sur la force élec tromotrice d'un angle égal dans les deux cas, tandis que le rapport des valeurs absolues de l'impédance de la ligne et du réseau, dépend de la valeur du rapport d'énergie y, suivant la deuxième des équations (A).
Dans la station de la fig. 7 sont utilisés, comme éléments auxiliaires, une batterie B, une bobine de self-induction, un commutateur à trois contacts $, une sonnerie et un induc teur d'appel. La batterie B fournit du courant au transmetteur T et au récepteur R. La bobine de self-induction possède Ûne très grande impédance pour les courants alter natifs de la fréquence des courants phoniques, ruais permet le passage du courant continu. L'effet de cette bobine comme chemin dérivé pour le courant phonique est négligeable.
Le commutateur ordinaire à trois contacts, S, est disposé pour ouvrir le circuit de la bat terie B et aussi pour couper la station de. la ligne. La sonnerie à haute impédance et le circuit normalement ouvert du générateur sont dérivés à travers la ligne- comme cela est montré. Au fond ce circuit est identique à celui de la fig. 6, car ii se ramène à celui-ci, si on élimine le générateur, la sonnerie, le com mutateur, la bobine de self-induction, la bat terie B et les condensateurs 8 et 9.
Dans la forme d'exécution de l'objet de l'invention montrée en fig. 9, qui est analogue à celle fig. 6, un arrangement est de plus prévu, évitant qu'un claquement désagréable n'ait lieu dans le récepteur électromagnétique, quand le chemin parcouru par le courant continu à -travers le transmetteur et le récep teur est ouvert. Suivant cet arrangement, qui peut d'ailleurs être appliqué à d'autres formes d'exécution de l'objet de l'invention, les contacts du commutateur sont disposés de manière telle que, quand le crochet commutateur est actionné, le chemin parcouru par le courant continu à travers le récepteur et le transmetteur est ouvert avant la connexion existant entre le récepteur et un chemin auxiliaire, renfermant un condensateur.
L'énergie emmagasinée dans le récepteur et le transformateur se décharge ainsi graduellement à travers ce circuit auxi liaire. Dans la station de la fig. 9 les éléments suivants sont prévus: un transmetteur T, un récepteur électromagnétique R, une résistance auxiliaire X et un transformateur à trois en roulements 1, 2 et 3. Le transmetteur T et le récepteur R sont disposés en série avec l'enroulement 1, les trois éléments étant dérivés sur les bornes 4 et 5 de la ligne. Le récepteur R est shunté par l'enroulement 2 et la résistance auxiliaire X, laquelle en pratique peut être comprise dans l'enroule ment 2.
Un chemin auxiliaire 6, disposé pour shunter le transmetteur T, comprend l'enrou lement 3 et un condensateur 7, de manière à empêcher le passage d'un courant continu à travers ce chemin auxiliaire. La sonnerie 8 est comprise entre la borne 4 de la ligne et la borne 9 de l'enroulement 3. Le commu tateur 10 possède deux contacts 11 et 12, le premier ouvrant le circuit du courant con tinu en déconnectant le transmetteur T des chemins en parallèle de la résistance X et du récepteur R. Le contact 12 commande la connexion de ces chemins avec le circuit auxiliaire 6. Les contacts du commutateur sont disposés de manière que 11 s'ouvre avant 12.
En temps normal, le courant continu passe par la ligne, la borne 4, l'enroulement 1, puis à travers le récepteur R d'une part, et l'enroulement.2 d'autre part, ensuite à travers les contacts 12 et 11, le transmetteur T, la borne 5 et retourne à la ligne. Puisque le condensateur 7 est compris dans le chemin auxiliaire 6, aucun courant continu ne passe par celui-ci. Quand le commutateur 10 est actionné, par exemple s'il s'agit de rappeler l'opératrice, le contact 11 est d'abord ouvert pendant que le contact 12 reste encore fermé pour un court instant.
L'énergie emmagasinée dans le récepteur électromagnétique et l'eu- roulement du transformateur se décharge à travers le contact 12, l'enroulement 3 et le condensateur 7, et si tout est arrangé de manière que cette décharge graduelle soit terminée avant l'ouverture du contact 12, aucun bruit ou .claquement ne se produit dans le récepteur R. Ainsi le récepteur est à l'abri de toute perturbation provenant du fonction nement et du maniement ordinaire de la station.
Une station satisfaisant aux conditions énoncées au commencement de la description des équipements de station donnés à titre d'exemples, peut être regardée comme formant une station parfaite, puisqu'elle permet d'ob tenir un rendement industriel maximum entre le transmetteur de la station d'envoi et le récepteur de la station correspondante. De plus, dans lesdits équipements, pour obtenir ce résultat on n'a recours qu'à un nombre minimum d'éléments supplémentaires, puisqu'il suffit, en général, d'un élément de résistance auxiliaire pour supprimer toute action pertur batrice du transmetteur sur le récepteur de la même station. On pourrait croire que l'addition de cet élément de résistance diminue le rendement de la station à l'émission, vu que de l'énergie y est inévitablement dissipée, comme il a été montré ci-dessus.
Cela n'est cependant pas le cas et le rendement des stations décrites s'approche d'une valeur maximum qui n'a jamais été dépassée par n'importe quelle station pouvant servir sans modification pour des communications dans les deux sens et présentant ou ne présen tant pas d'actions perturbatrices de l'organe transmetteur sur l'organe récepteur de la même station. Dans la description précédente on a considéré spécialement le cas d'installations téléphoniques, mais il est évident que les arrangements décrits peuvent s'appliquer à d'autres installations de signalisation.
De plus, le mot station est utilisé dans un sens géné rique et sa signification n'est pas limitée à une station téléphonique d'abonné, mais se rapporte par exemple aussi à des stations téléphoniques comprenant un répétiteur pouvant transmettre les signaux. Les formules établies sont basées sur l'idée que des transformateurs parfaits sont utilisés et que les éléments composants de la station n'ont aucune réac tance, ce qui n'a lieu qu'approximativement en pratique. Les formules peuvent être mo difiées quand une plus grande précision est nécessaire, en considérant le fait que le trans formateur n'est pas parfait et que la ligne, ainsi que les divers éléments de la station, peuvent en général présenter de la réactance.
Les formules ci-dessus donnent cependant des résultats très satisfaisants et des calculs ana logues permettent de calculer plus exactement, s'il y a lieu, les éléments constitutifs des stations.
Electrical signaling station equipment acting in both directions. The invention relates to an electrical signaling station equipment acting in both directions, that is to say capable of transmitting, without changing connections, signals through a line and receiving signals from this line and comprising a transformer, a path enclosing a transmitter device, a high resistance path and a receiver.
In a station equipped in accordance with the invention, the receiving device receives a quantity of energy which approaches the maximum possible energy and is protected from any disturbing action arising from the operation of the transmitting device of the same station. According to the invention; the line, the high resistance path and a transformer winding are in series, the receiver being shunted by the high resistance path, while the path enclosing the transmitting device is connected slrr <B> one </B> of the windings of the transformer.
The attached drawing gives, by way of example, the diagrams of several telephone stations equipped -according to the invention. Fig. 1 is the diagram of a central battery station; Fig. 2 shows, in another form, a more complete diagram of a station. of the same kind; Figs. 3 and 4 are used to explain the: operation of the station of fig.2 respectively during the transmission and reception of messages; .Fig.-5 and (i show two variants of the arrangement of the station in fig. 2;
Fig. 7 relates to the arrangement of a station forming part of a local battery telephone installation and using an impedance balancing device, constituting the high resistance path; Fig. 8 shows in detail the elements constituting the @ balancing device used in the arrangement of the station fig. 7;
Fig. 9 shows the arrangement of a station equipped similarly to stations fig, 2 to G, but in which the arrangement of the circuits makes it possible, in addition to preventing any unpleasant clam c in the electromagnetic receiver, when the path traveled by the direct current through the transmitter and the receiver is open.
So that two stations of the kind indicated above, that is to say comprising a transmitter, a receiver, a path of high resistance constituted by a balancing circuit, formed in its simplest form of a simple resistance, and a transformer, identical to each other and connected by a long line of given characteristics, allow signal transmission in both directions, such that the amount of energy absorbed by the receiving apparatus of the receiving station approaches the maximum part of the total energy developed by the transmitting device of the sending station, regardless of the direction in which the transmission takes place, and so that the receiver is protected from any disturbance, coming from the transmitter of the same station,
it has been found that the following conditions should be fulfilled 1 Transmitter and receiver must be conjugated, i.e. the receiver must be connected at points of potential equal to the electromotive force from the transmitting device, and from then on no disturbing action will take place on the receiver as a result of the operation of the transmitter.
2 The line and the auxiliary resistor must be conjugated, so that when receiving, no part of the energy coming from the line and absorbed by the station is lost in this auxiliary resistor.
30 For a given line, having a given impedance, the energy supplied by the transmitter must be maximum.
4 The quantity of energy supplied by the line to station must be a maximum, in other words the impedance of the line connecting the electromotive source to this station must be equal to the impedance of the station itself, the two impedances, of which the imaginary parts are assumed to be negligible here, being measured from the terminals connecting the line and the station.
In addition, to ensure good transmission of the signals, it is desirable to make them as distinct as possible and it follows that the disturbing noises coming from the line must be attenuated as much as possible, without however the return is seriously achieved.
The simplest form of a station <B> which </B> can be used without modifications to the transmission as to the reception, is that in which the receiver and the transmitter are connected in series with each other and with the line. If two similar stations of this kind are connected by a given line, the resistance of the transmitter being able to be assumed to be proportional to the square of its electromotive force, the power emitted by the receiver is then maximum, when each of the resistances of the receiver and of the transmitter, are equal to half of the characteristic impedance of the line, assuming that this has a purely real value. When this condition is met, upon receipt.
50% of the energy supplied by the line to the station passes to the receiver, and during transmission, an amount of energy equivalent to 50% of the energy developed in the form of alternating current in the transmitter, passes to line.
Such an arrangement has the disadvantage of a considerable disturbing action of the transmitter on the receiver, the latter receiving one third of the energy, which leaves the transmitter. In the stations described with reference to the drawing, 50% of the energy delivered by the line to the station enters the receiver (except the embodiments in which the role of noise from the line tends to be reduced) and nothing passes through the auxiliary resistor,
since it is conjugated to the line. The useful effect from the point of view of reception is therefore as great as for a simple serial station. During transmission, 50 "/ o of the energy developed in the transmitter passes over the line, the rest of the energy being dissipated in the transmitter itself and in the auxiliary resistor, but no loss is made. taking place in the receiver.
The transmission efficiency is therefore approaching the maximum possible and neither the reception efficiency nor that of the transmission is reduced by the addition of the auxiliary resistance which serves to prevent the action of the transmitting member on the receiving organ. The preceding consideration explains why it is advisable to have combined between them the line and the auxiliary resistor on the one hand, and the transmitter and the receiver on the other hand.
Before considering in particular the various embodiments shown in the drawing, a general theory is given based on FIGS. 1 and 2, which theory can be applied to all stations meeting the conditions set out above. In order to establish this theory and the equations and formulas included in this description, the numbers 1, 2, 3 and 4 refer respectively to the transmitter, the receiver, the auxiliary resistor and the line.
For example Ii L Za and <I> I4 </I> represent respectively the intensity of currents flowing through the transmitter, the receiver, the auxiliary resistance and the line, while Ri represents the resistance of the transmitter, R2 the resistance of the receiver And so on.
Or a station, equipped as is shown schematically in FIG. 2, connected to a given impedance line and comprising: transmitter, receiver, auxiliary resistor and winding of a suitable transformer. Usually two similar and equal stations are linked by a league and communications can be established between these stations.
According to a well-known principle, if an impedance is connected to a current source via a line whose impedance is expressed by <I> Z = </I> R4 <B> <I> + </ I> </B> <I> i </I> R'4, where R4 is the resistance and R'4 the reactance of the line, the impedance at the end of the line must be R4 <I> - i </I> R'4 so that the energy absorbed by this impedance is as large as possible. In particular, if the impedance of the line is reduced to a simple resistance, the impedance placed at the end of this line must be equal to this resistance.
In this case, the condition necessary for a station to use the greatest possible value of the energy transmitted by the line is therefore that its impedance with respect to this line is equal to the impedance of the line itself. Still in this case, referring to fig. 2; if the station is disconnected from the line at terminals a and e and if its impedance is measured between said terminals a and e, the latter must therefore be equal to the impedance of the line measured between these terminals.
In the case of a line of which each end terminates at a station meeting this condition, the line with the other station may be replaced, from the point of view of transmission from one of the stations to the other, by an element of resistance, equal to the characteristic impedance of the line itself. The effect from the reactances of the devices, which is not very important in practice, can moreover be eliminated by neutralizing these reactances and can be neglected in the present discussion.
The aforesaid condition is therefore obviously equivalent to the following: If an electromotive force is transmitted across a station through a resistance equal to the line impedance, the energy consumed by this station will be equal to l energy consumed by said resistance.
On the other hand; according to the previously mentioned condition (2), the line and the auxiliary resistance are conjugated, or, in other words, the auxiliary resistance is connected at points of equal potentials, with respect to an electromotive force applied to the terminals of the line . So for an electromotive force E4- transmitted through a resistor R4 to a station, whose transmitter and receiver resistances are respectively Ri and R2, while the resulting currents in the line, in the transmitter and in the receiver are I'4 Fi and I'2, the impedance across the terminals of the station must be equal to the resistance R4 considered from the line.
The total resistance in series with F4 is therefore 2 R4; and since the current of the line is M we have = 1 '4. The total energy consumed can then be expressed by:
EMI0004.0003
Since the energies consumed by the station. and by resistance 12.r are equal and that they are each worth half of the total energy, condition (4) can also be expressed directly by:
<B> PLI </B> (I'4) \ = _ (1 '\) = R: ,, + (1'i) 12r = - (1) Similarly, if the transmitter
EMI0004.0011
and the receiver are conjugated, the maximum flow condition of the transmitter, with respect to the line and the auxiliary resistor, can be formulated as follows:
If an electro-motive force E, in the transmitter produces currents Ii L and L @ in the transmitter, the line and the auxiliary resistor, the maximum flow is equal to (1,) z <I> Ri = </I> ( 1a) \ Rr + (1a) <I> R3 =
EMI0004.0021
</I> (') Equation (2) is analogous to equation (1) and can be interpreted as follows, with reference to fig. 2:
If the transmit- is disconnected from terminals b and c, and if impedance is measured across these terminals, equation (2) is satisfied, if this latter impedance is equal to the impedance of the transmitter itself. . In other words, the impedance of the considered combination <B> to </B> from the transmitter is equal to that of the transmitter itself.
As shown below for the various embodiments shown in the drawing, equation (2) appears as a consequence of the two conjugation conditions and of equation (1). So the previous four conditions impose only three restrictions b, the station.
To complete the general discussion, it remains to consider the distribution of energy between the receiver and the transmitter in the case of a receiving station, and between the line and the auxiliary resistor in the case of a transmitting station. If <B> IV. </B> is the total quantity of electrical energy developed by the transmitter of the sending station, 2 l1'0 is, according to equation (2), the quantity of energy delivered to the line and to the auxiliary resistance.
If the amount of energy absorbed by the auxiliary resistor is x: times that absorbed by the line, the amount of energy taken by the line is
EMI0004.0037
II-o so that the output between the transmitter
EMI0004.0039
and the league is measured by
EMI0004.0040
(3) If of the total energy delivered to the receiving station the transmitter absorbs y times that used by the receiver, the efficiency between the line and the receiver is measured by -
EMI0004.0042
(4) The industrial efficiency of the transmitter from a station to the receiver of the corresponding station is proportional to the product of the transmission and reception efficiency;
therefore, according to formulas (3) and (4), to the expression
EMI0004.0044
If x and y were independent, the industrial efficiency would be maximum for j, * --- Y <I>=</I> <B> 0. </B> For all stations equipped according to the arrangements shown in the drawings, it can be easily seen that x and <I> y </I> are related by the relation .ry == 1.
By eliminating x from the above formula by means of this relation the expression of the industrial efficiency becomes:
EMI0004.0048
(5) In order to prove the relation .ry = 1, we must consider the elements or branches <I> TRX </I> and <I> L, </I> represented respectively by 1, 2, 3 and 4, and we must assume that 1 and 2 as well as 3 and 4 are conjugate. Likewise, it is assumed that for an electromotive force acting in branch 4, equation (1) is satisfied, while for an electromotive force acting in branch 1, equation (2) is satisfied.
Let Sir Si :: etc., be the currents produced in branches 1, 2 etc., by the unit of. electromotive force, acting in branch 1, respectively in each of these branches. As branches 1 and 2, 3 and 4 are conjugated, we have 812 == S34 - 0.
(, e.14) 2 Ri = (S42) 2 R2 -f- (S41) 2 Ri = <I> 4 </I> R4 <I> '</I> (1l) and according to the equation (2) we have:
(81i) 2 R1 = (81s) 2 Ra -f-- (S14) 2 R.i =
EMI0005.0017
(21) According to a general theorem that we can prove algebraically Sii = S14, that is to say that the current created in branch 1 by the unit of electromotive force acting in branch 4, is equal to the current created in branch 4 by the unit of electromotive force acting in branch 1.
By multiplying (1 ') by R4 and (2') by Ri., Then by subtracting, we obtain: (S42) 2 R2 R4 = (Sis) 2 Ri Ra. <I> (a) </I> Considering now, with the notation adopted in this description, that the energy consumed in branch 3 is equal to x times that consumed in branch 4, when an electromotive force acts in the branch 1, we have:
(Sia) 2 Ri = x (8i4) 2 R4. <I> (b) </I> As the energy consumed in branch 1 is equal to y times that consumed in branch 2, when an electro-motive force acts in branch 4, we obtain: (S14) 2 zv1 <I> --- y </I> (s4) 2 <I> R2; </I> multiplying (b) and (c) it results:
(81s) 2- Ri Ra <I> = </I> x <I> y </I> (S24) 2 R2 R4. <I> (d) </I> From equations (a) <I> and (d) </I> we see that x <I> y = 1. </I> The value given by the formula (5 ) goes through maximum titi for y = 1. This indicates that for a given amount of electrical energy developed in the transmitter at the sending station, a maximum amount is usefully delivered to the receiver at the receiving station when y - = 1.
Since as large a quantity of energy as possible in the receiver is the first condition that must be achieved in telephony, we would have to arrange the station so that <B> y <I> = < / I> </B> 1. Another consideration, however, modifies the practical application of this conclusion and this consideration arises from the effect of line noise. Since this effect arises in the line, the quantity delivered to the receiver is proportional to
EMI0005.0047
have equation 4), while the quantity of energy delivered by the transmitter of the sending station is proportional to <U> (</U> 1, + J), \ (see equation 5).
The relation between this last expression and the preceding one is and this one increases as y increases
EMI0005.0051
beyond unity. It can therefore be seen that by making y greater than unity, the line noise decreases faster at the station than the signals received. The magnitude of this difference naturally depends on the amount of line noise produced.
In practice, it has been found by experience that a recommendable value for y is 1.4 and that then the industrial efficiency is reduced by 2.8% below the maximum corresponding to y = 1, while the efficiency reception only is reduced by 16,
6%. It can therefore be seen that a fairly large difference in favor of the signals received is obtained for a small loss in industrial efficiency.
If we consider the case of an electric force placed in the line, by calling 1'i and 1'2 the currents in the line and the receiver, we obtain the following formula: <I> Ri </I> (I'1) 2 <I> = y R2 (1'2) 2 (6) </I> which expresses like formula (c) above the definition of the numerical magnitude of y. Under ordinary conditions, a value between 1 and 1.5 is chosen for y.
Considering now in particular the embodiment shown in FIG. 2, L y represents a telephone line leading to a station comprising: a transmitter T, a receiver R and an induction coil which functions as an autotrans-trainer having the windings 11T1 14's and N3, these windings having a common magnetic field. Ni and N2 windings have negligible resistances, while Ns winding has high resistance.
These three windings are connected in series with line L, while the transmitter <I> T, </I> connected to terminals <I> b </I> and.c, form shunt on winding N2 and that the receiver R, connected to the terminals c and e, forms a shunt around the winding Ns. The high resistance winding can be replaced by a negligible resistance winding 11rs and a separate auxiliary resistance element, X, as shown in figs. 3, 4 and 9. Capacitors 11 and 12 can be placed as indicated in the drawing, in order to determine the path of the direct current through the station.
The capacitor 11 forces the direct current to pass through the transrnetterir T and the capacitor 12 forces it to pass through the receiver R. The direct current coming from the line therefore passes through the winding Xi, the terminal <I> b, </I> transmitter <I> T, </I> receiver R, terminal e, and returns through the other line wire.
The operation of this installation during transmission is shown in fig. 3, in which the arrows represent the direction known as current at a given moment. When the transmitter T is in operation, variations in the current occur, the effect of which is the same as that produced by a varying electromotive force applied to the transmitter. At some point, the current h passes from terminals <I> c to b </I> through the transmitter.
In b the current divides and a current 14 equal to I passes through the winding lai, the line <I> L, </I> the resistance <I> X, </I> the rolling Na and the terminal c, while a current h-14 passes through winding 1 @. Electromotive forces are induced in the windings of the transformer and their values and directions are such that the terminals c and e are brought to the same potentials, so that no current passes through the receiver during transmission. There is therefore in the arrangement shown no disturbing action of the transmitter on the receiver.
Operation (this installation during reception is shown in fig. 4. As soon as a potential difference coming from the line is applied to terminals ae, since no current passes through the auxiliary resistor, the line and the receiver are in series and titi current <I> 1'2 </I> equal to 1'4 passes through the circuit going from terminal c, through the receiver, terminal e, line L, rolling Ni , at terminal B. From this terminal, a current 1'i passes through the transmitter to terminal c.
The transmitter current is greater than the line current and therefore a 1'i-I'4 current flows from terminals c <I> to b </I> through the Na winding. Electromotive forces are induced in the windings of the transformer, the values and directions of which are such that the terminals d <I> and e </I> are brought to the same potential, so that no energy is lost in the auxiliary resistance, during reception.
Consideration will now be given to determining the various values to be attributed to the components entering into the arrangement shown in FIG. 2, in order to obtain an operation as indicated above. In establishing the formulas, the resistances of the transformer windings are neglected. It is further assumed that there is no dispersion of the magnetic flux between the windings of the transformer and that the selfinductances are very large compared to the impedances of the elements of the station and to the impedance of the line.
Finally, it is assumed that the line with the devices attached to it can be replaced by a conductor of constant resistance, which can be accepted for long lines. Experience has shown that these assumptions, made for the sake of simplification, are justified and that the assumed conditions relating to the transformer can be easily achieved in practice, with sufficient accuracy by a careful arrangement of said apparatus.
To find the relation between the elements of the circuit for which the transmitter T and the receiver R are conjugated, it is assumed that an electromotive force acts in the circuit of the transmitter and that the condition of conjugate devices is satisfied. In other words, it is assumed that the potentials across the receiver are equal when an electromotive force is applied to the transmitter. Let Ii 12 Is and I4 respectively be the intensities of the currents flowing through the transmitter, the receiver, the auxiliary resistance and the line, and <I> Ri </I> R2 Rs and R4 the resistances of the corresponding elements.
The condition of the conjugate receiver and transmitter requires that no current passes through the receiver during transmission, so that r2 = - o, must be apparent from iig. 3 that Is <I> = </I> I4. Since the auxiliary resistance, the line and the three windings of the transformer form a closed circuit, the algebraic sum of the potential differences across the so-called transformer windings, as well as through the line and the auxiliary resistance is equal to zero.
Remembering that Is <I> = </I> 14 this condition can be expressed as follows: K <I> (ni </I> + r22 -i- ns) = (RB R4) Ii oïl Ii represents the electromotive force per turn of the windings of the transformer, the numbers of turns of the windings Ni 1 \ '2 Ns being indicated by ni n2 im. Moreover, since the terminals c and e are at the same potential,
the algebraic sum of the potential differences across the windings Xs and the resistance X must be zero. So: <I> Ions = </I> Ra # Is <I> = </I> Rs <I>. </I> I4 <I>. </I>
By dividing one by the other these equations in order to find Rs we obtain:
EMI0007.0039
The algebraic sum of amperes - turns of the transformer windings should also be zero, so that
EMI0007.0041
According to fig. 4, which indicates the condition to be fulfilled in the case of receiving a message, it can be seen that, as the transmitter and the winding Nz form a closed circuit, the algebraic sum of the potential differences across the transmitter and the winding Na is equal to zero, so that Kn2 <I> = Ri </I> # 1'i.
Moreover, since the terminals d and e are at the same potential, the algebraic sum of the differences c \ the potential across the winding 11's and the receiver is also zero. As during reception 1'4 = I'2, this condition can be expressed: Ii92a <I> = </I> R2 # I'2 <I> = </I> R2 # 1'4.
The algebraic sum of the amperes - turns of the windings of the transformer must also be zero, so:
EMI0007.0060
<I> ni <SEP> I'4 <SEP> = <SEP> j22 <SEP> (1'i <SEP> - <SEP> I'4). </I>
<tb> From the <SEP> equations <SEP> above <SEP> we <SEP> draw:
<tb> <U> R2 <SEP> 1'4 </U> <SEP> _ <SEP> 92;
z
<tb> <I> rte </I>
<tb> <I> n2 </I> <SEP> <B>1</B> <I> 'i </I> <SEP> = <SEP> (<B> 111 </B> <SEP> -f <SEP> - <SEP> n2) <SEP> I'4
<tb> <I> <U> R2 </U> <SEP> n3 <SEP> n <U> i <SEP> + <SEP> 2d2 </U> </I> <U> <SEP> ne < SEP> (ni <SEP> -f <SEP> - <SEP> n2) </U>
<tb> <I> Ri </I> <SEP> 11 <I> 2 <SEP> 2t2 <SEP> n22 </I>
<tb> <I> R2 <SEP> - <SEP> <U> na <SEP> (ni <SEP> + <SEP> j22) </U> <SEP> Ri </I> <SEP> <B> 9 </B>
<tb> M <SEP> <I> 2 <SEP> () </I>
<tb> <I> I, 2 <SEP> - <SEP> I, 4 <SEP> - <SEP> <U> n2 </U> <SEP> Fi </I> <SEP> (10)
<tb> xn <SEP> - + - <SEP> n2
<tb> In <SEP> substituting <SEP> in <SEP> (2) <SEP> the <SEP> values <SEP> given
<tb> by <SEP> (8)
<tb> (<SEP> <U> ni <SEP> <B><I>+</I> </B> <SEP> n.2 </U> <SEP> -L ...
<SEP> j2a) <SEP> <I> 2 <SEP> Ri <SEP> = <SEP> Rs <SEP> + <SEP> R4 <SEP> (12) </I>
<tb> n2
<tb> And <SEP> in <SEP> substituting <SEP> in <SEP> (6) <SEP> the <SEP> values <SEP> given <SEP> by <SEP> (10)
<tb> <I> Ri <SEP> = <SEP> y <SEP> # <SEP> <U> n2 </U> <SEP>) <SEP> 2 <SEP> R2 </I> <SEP> ( 13)
<tb> <I>, <SEP> nor <SEP> + <SEP> j22 </I>
<tb> On <SEP> must <SEP> retain <SEP> the following set <SEP> <SEP> of <SEP> formulas
<tb> <I> Rs <SEP> = <SEP> <U> n8 </U> <SEP> # <SEP> R4 <SEP> (u) </I>
<tb> <I> ni <SEP> -f <SEP> - <SEP> n2 </I>
<tb> <I> <U> n8 <SEP> (ni <SEP> --f <SEP> - </U> </I> <U> <SEP> n2) </U> <SEP> <I > Ri <SEP> (b <B>) </B> </I>
<tb> R2 <SEP> =
<tb> n2
<tb> <I> <U> n <SEP> i </U> </I> <U> <SEP> <B> + </B> <SEP> <I> n2 <SEP> - + - < / I> </U> <I> <SEP> w <U> s </U> </I> <SEP> 2 <SEP> Ri <SEP> - <SEP> Rs <SEP> + <SEP> R4 <SEP> <I> I <SEP> (c)
</I>
<tb> @ 2
<tb> <I> Ri <SEP> = <SEP>?! <SEP> (<SEP> ni <SEP> y - + - <SEP> j22 <SEP> 1 <SEP> R2 <SEP> <B> (</B> d) </I>
<tb> From the <SEP> formulas <SEP> (b) <SEP> and <SEP> (d) <SEP> we get <SEP>:
<tb> R <SEP> 2 <SEP> <B> <U> ___ <SEP> 123 </U> </B> <U> <SEP> <I> (neither </I> <SEP> - , - <SEP> n2) </U> <SEP>. <SEP> Ri <SEP> = <SEP> 1 <SEP> (<U> ni <SEP> -f- <SEP> n2 </U> <SEP> 12Rj.
<tb> n22 <SEP> y <SEP> n2
<tb> <I> - <SEP> na <SEP> = <SEP> 1 <SEP> (ni <SEP> + <SEP> n2). <SEP> (14) </I>
EMI0008.0001
The <SEP> formulas <SEP> <I> (ca) </I> <SEP> and <SEP> (c) <SEP> on <SEP> a:
<SEP> R3 =
<tb> <I> <U> rz <SEP> 3 </U> <SEP>. <SEP> R.4 <SEP> - <SEP> (<SEP> <U> r "<SEP> + <SEP> '1 :; </U> </I> <U> <SEP> -f < SEP> - <SEP> it3 </U>) <SEP> =
<tb> <I> Ri </I> <SEP> - <SEP> R4
<tb> 71i <SEP> -f <SEP> - <SEP> I12 <SEP>) 1_
<tb> <I> <U> 31i <SEP> - + - <SEP> rr-, <SEP> + <SEP> w3 </U> </I> <SEP> - <SEP> <U> r11 <SEP> - @ - <SEP> <I> rtz <SEP> + <SEP> it3 </I> </U>
<tb> <B><I>i11</I></B> <I> <SEP> + <SEP> <B> 7l = <SEP> Ri <SEP> .I17 </B> <SEP>. </I>
<tb> <I> r1. </I>
<tb> <I> <U> r1 @ '</U> <SEP> _ <SEP> <U> Ri </U> <SEP> ("I @) </I>
<tb> <I> (M <SEP> -; - <SEP> r12) <SEP> (Î1l <SEP> + <SEP> 11 # a <SEP> + <SEP> n3) <SEP> R4 </ I >
<tb> D <SEP> ri <SEP> posing <SEP> <I> 1 \ i <SEP> = </I> <SEP> <B> r </B> <SEP> and <SEP> jas <SEP > <I> = <SEP> r '</I> <SEP> the <SEP> equations
<tb> <I> 113 <SEP> 71; t </I>
<tb> (14) <SEP> and <SEP> (15) <SEP> become:
<SEP> <I> r <SEP> - @ - <SEP> r '' <SEP> = <SEP> ry. </I>
<tb> <U> r '' <SEP> 2 </U> <SEP> _ <SEP> <U> Ri </U> <SEP> (<SEP> l <SEP> ti <SEP>)
<tb> From <SEP> these <SEP> two <SEP> equations <SEP> (16) <SEP> where <SEP> draws:
<tb> <I><U>r'-'</U> </I>
<tb> y <SEP> (y <SEP> <U> -I-1) </U>
<tb> <I><U>h> </U> 4 <SEP> (1 </I> <SEP> <B> + </B> <SEP> <I> J) <SEP> J <SEP > (17) </I>
<tb> <I> r. <SEP> - <SEP> y <SEP> @, <SEP> l <SEP> <U> Ri </U> <SEP> (1 </I>
<tb> h:
.4 <SEP> <I> + <SEP>? L) <SEP> y </I> <SEP> (18)
<tb> Zn <SEP> introducing <SEP> î '<SEP> and <SEP> r' <SEP> in <SEP> the equation <SEP> (d)
<tb> <B> 011 <SEP> a </B>
<tb> <I> 1 <SEP> <U> r '<SEP> - + - <SEP> r' '</U> </I>
<tb> <I> R-> <SEP> = <SEP> ï <SEP> (<SEP> r ,, <SEP>) <SEP> Ri </I>
<tb> J <SEP>,
<tb> _ <SEP> 1 <SEP> <U> -Y2 <SEP> 1 </U>
<tb> <I> y </I> <SEP> * <SEP> Ri / R4 # <SEP> (1-f- <SEP> <I> y) <SEP> y '<SEP> Ri <SEP> = <U> 1 <SEP> + <SEP> y </U> <SEP> # <SEP> R4. </I> <SEP> (19)
<tb> And <SEP> in <SEP> introducing <SEP> <I> r </I> <SEP> and <SEP> <I> r '</I> <SEP> in <SEP> the equation < SEP> (a)
<tb> <I> R .;
<SEP> = <SEP> <U> 1 <SEP> ,, </U> <SEP> R4 <SEP> --- <SEP> 1 <SEP> R.4. </I> <SEP> (20 )
<tb> <I> r '+ r <SEP> y </I>
<tb> The <SEP> formulas <SEP> for <SEP> the <SEP> station <SEP> of <SEP> the <SEP> fig. <SEP> 2
<tb> become:
<tb> <I> lia <SEP> = <SEP> <U> 1 </U> <SEP> # <SEP> R4 </I>
<tb> 1 + 7 @
<tb> <U> 1 </U>
<tb> Ra <SEP> = <SEP> y <SEP> # <SEP> R4
<tb> '<SEP> y <SEP> <U> R4 </U> <SEP> <B> y </B> <SEP> (1 <SEP> -f- <SEP> J)
<tb> <B> Ri <SEP> - </B>
<tb> <I> <U> R4 </U> <SEP> y <SEP> (1 </I> <SEP> -L_ <SEP> <B> Y </B>) Of these formulas we see that the impedances of the receiver and the auxiliary resistance are given due to the impedance of the line and the ratio y.
The transformation ratios r and r 'are also given because of the y ratio and the impedances of the line and of the transmitter. Therefore, with the line impedance known and suitable values for the transmitter impedance and ratio chosen, the remaining elements of the station can be easily determined.
By considering these formulas we see that the winding ratios r and r 'must in general be positive or negative, depending on the values of the resistances of the line and of the transmitter. So, if one of these ratios, or both, have negative values, it means that the relative direction of the eurou- lenient of the coils corresponding to this input must be in the opposite direction to that shown in the figure . Positive values should generally be used in practice.
In fig. 1 to 4, we have shown a series arrangement of four elements, that is to say (1) the line L, (?) The winding X, (3) the coupling formed from the transmit <I> T </I> in parallel on winding 11 Ta and (4) the coupling formed by receiver R in parallel on winding N3 and resistor h: (fig. 2). Any arrangement of the parts which keeps these four components in series, is equivalent to that shown here, from an electrical point of view.
By way of example, FIG. 5 shows a variant of this arrangement in which the coil Ni is placed between the two couplings indicated above in (3) and in (4) and FIG. 6 shows another variant in which the line L and the winding Ni are only interchanged with respect to the positions they occupy in FIGS. 1 and 2. The formulas established for the arrangement of figs. 1 to 4 can be applied to these two variants.
According to fig. 5, capacitor 13 forces direct current, supplied by a common battery, to pass through transmitter T. Capacitor 14 can be used, if desired, to bypass direct current around receiver R in the event that this receiver is of the permanent magnet type. If the capacitor 14 is not used, only part of the direct current passes through the receiver R, which is magnetized by this current in the case of a differential receiver, that is to say of a receiver, whose soft iron core is magnetized only when a current flows.
It was assumed in establishing the theory determining the values of the elements of the station, that the impedances of the line and of these elements consist of simple resistances. For lines with a considerable distributed capacitance, or an inductive reactance, the results should be corrected by replacing the simple resistance X by a balancing circuit other than a non-inductive resistance and of a nature such as the ratio between its components, resistance and reactance, approach, very closely the ratio between the components, resistance and reactance, of the line and that for the used series of phonic currents or signaling frequencies.
The various possible arrangements of such networks are well known. If it is a station that can be connected to different lines, it will be necessary to determine the elements of the station for an average line.
Fig. 7 relates to an embodiment of the invention applied <B> to </B> a station forming part of a local battery telephone installation. To ensure greater efficiency, the inductive resistance of the receiver R is balanced by a capacitor 8 in series with it. X 'represents an impedance balancing device or network and can consist of a resistor, or have different shapes, depending on the nature of the line, the maximum cost price allowed, and the degree of accuracy required.
For a line having a considerable distributed capacity, as for example, a line formed of a submarine cable, a suitable form of this balancing network is shown in fig. 8 and consists of a capacitor 9 in parallel with a resistor 10. These elements are chosen with values such that the impedance of the high-resistance path which they constitute corresponds approximately to the characteristic impedance of the line.
More precisely, if a current having a signaling frequency is transmitted on the line and if a similar current is exerted on the network X ', the intensity will be ahead of the electromotive force by an equal angle in both cases , while the ratio of the absolute values of the impedance of the line and the network, depends on the value of the energy ratio y, according to the second of equations (A).
In the station of fig. 7 are used, as auxiliary elements, a battery B, a self-induction coil, a three-contact switch $, a bell and a call inducer. Battery B supplies current to transmitter T and receiver R. The self-induction coil has a very high impedance for the alternating currents native to the frequency of the phonic currents, but allows the passage of direct current. The effect of this coil as a derivative path for the sound current is negligible.
The ordinary three-contact switch, S, is arranged to open the circuit of battery B and also to cut off the station. line. The high impedance ringing and normally open circuit of the generator are bypassed across the line - as shown. Basically this circuit is identical to that of fig. 6, because it comes down to this, if we eliminate the generator, the bell, the switch, the self-induction coil, the battery B and the capacitors 8 and 9.
In the embodiment of the object of the invention shown in FIG. 9, which is similar to that in fig. 6, an arrangement is further provided, preventing an unpleasant clicking noise from occurring in the electromagnetic receiver, when the path traveled by the direct current through the transmitter and the receiver is opened. According to this arrangement, which can moreover be applied to other embodiments of the object of the invention, the contacts of the switch are arranged in such a way that, when the switch hook is actuated, the path traveled by the direct current through the receiver and the transmitter is opened before the connection existing between the receiver and an auxiliary path, enclosing a capacitor.
The energy stored in the receiver and the transformer is thus gradually discharged through this auxiliary circuit. In the station of fig. 9 the following elements are provided: a transmitter T, an electromagnetic receiver R, an auxiliary resistor X and a transformer with three bearings 1, 2 and 3. The transmitter T and the receiver R are arranged in series with the winding 1, the three elements being derived on terminals 4 and 5 of the line. Receiver R is shunted by winding 2 and auxiliary resistor X, which in practice can be included in winding 2.
An auxiliary path 6, arranged to bypass the transmitter T, comprises the winding 3 and a capacitor 7, so as to prevent the passage of a direct current through this auxiliary path. Bell 8 is between terminal 4 of the line and terminal 9 of winding 3. Switch 10 has two contacts 11 and 12, the first of which opens the direct current circuit by disconnecting transmitter T from the paths. parallel of resistor X and receiver R. Contact 12 controls the connection of these paths with auxiliary circuit 6. The contacts of the switch are arranged so that 11 opens before 12.
Normally, the direct current flows through the line, terminal 4, winding 1, then through receiver R on the one hand, and winding 2 on the other hand, then through contacts 12 and 11, transmitter T, terminal 5 and returns to the line. Since the capacitor 7 is included in the auxiliary path 6, no direct current passes through it. When switch 10 is actuated, for example if it is a question of calling back the operator, contact 11 is first open while contact 12 still remains closed for a short time.
The energy stored in the electromagnetic receiver and the eu- bearing of the transformer is discharged through the contact 12, the winding 3 and the capacitor 7, and if everything is arranged so that this gradual discharge is completed before the opening of the contact 12, no noise or clicking occurs in the receiver R. Thus the receiver is protected from any disturbance arising from the operation and ordinary handling of the station.
A station satisfying the conditions stated at the beginning of the description of the station equipment given by way of example, can be regarded as forming a perfect station, since it makes it possible to obtain maximum industrial efficiency between the transmitter of the station and 'sending and the receiver of the corresponding station. In addition, in said equipment, to obtain this result, only a minimum number of additional elements is used, since it is generally sufficient for an auxiliary resistance element to eliminate any disturbing action by the transmitter. on the receiver of the same station. One might think that the addition of this resistance element decreases the efficiency of the station on transmission, since energy is inevitably dissipated there, as has been shown above.
This is not the case, however, and the performance of the stations described approaches a maximum value which has never been exceeded by any station which can be used without modification for two-way communications and which has or does not no disturbing actions of the transmitting organ on the receiving organ of the same station. In the foregoing description the case of telephone installations has been specially considered, but it is obvious that the arrangements described can be applied to other signaling installations.
In addition, the word station is used in a generic sense and its meaning is not limited to a subscriber telephone station, but also relates, for example, to telephone stations comprising a repeater capable of transmitting the signals. The formulas established are based on the idea that perfect transformers are used and that the component elements of the station have no reactivity, which only occurs approximately in practice. The formulas can be modified when greater precision is required, bearing in mind that the transformer is not perfect and that the line, as well as the various elements of the station, can in general exhibit reactance.
However, the above formulas give very satisfactory results and similar calculations make it possible to calculate more exactly, if necessary, the components of the stations.