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Verfahren zur Erhöhung der Telegraphiergeschwindigkeit in langen Kabeln
Zur Verbesserung der Telegraphiergeschwindigkeit in langen Kabeln sind verschiedene
Sendeverfahren bekannt geworden, die darauf beruhen, daß statt eines Dauerzeichens
Stromstoßzeichen gegeben werden, die als Differentialquotient des Dauerzeichens
angesehen werden können, weil sie mit großer Genauigkeit die Differentialquotienten
der Thomson-Kurv e oder ähnlich verlaufenden bekannten Empfangskurve ergeben, die
dem Dauersendezeichen entspricht. Die Sendezeichen sind In Abb. in bis ic dargestellt.
Ihnen en:sprechen Empfangskurven von der in Abb. 2a bis 2c dargestellten Art. Die
Kurve 2b ist der erste Differentialquotient von 2d, die Kurve 2c der erste Differentialquotient
von 2b und der zweite Differentialquotient von 2d.
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Bei den Sendeverfahren, die als Curb-Sendenbekannt geworden sind,
wird nur einer dieser Differentialquotienten zum Senden benutzt. Man ---bekommt
damit beim Empfang ein unregelmäßiges Wellenende. Bei Abb. 2b geht die Welle langsam
auf die Nullinie zurück, auf Abb. 2c geht sie durch Null hindurch und nähert sich
der 'Nullinie von der entgegengesetzten Seite. Bei noch höheren Differentialquotienten
würde sich der Durchgang durch die Nullinie mehrmals wiederholen. Da man sich auf
einen Differentialquotienten beschränkt hat, mußte man diesen unregelmäßigen Stromverlauf
in Kauf nehmen, wobei sich die Enden der Zeichen mit den folgenden Zeichen überlagerten.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Sendeverfahren, durch das als Dauerzeichen
eine Empfangskurve erzielt wird, die rascher ansteigt als die Thomson-Kurve, aber
dann nicht wieder durch die Nullinie oder nach der Nulllinie geht, sondern sich
einem konstanten Wert nähert. Erfindungsgemäß wird das Sendezeichen aus dem normalen
Dauerstrom und einem oder mehreren der obenerwähnten Differentialquotienten zusammengesetzt.
Die zu ihrer Mischung erforderlichen Stromstöße können z. B. dadurch erzeugt werden,
daß an das Sendeende des Kabels nacheinander verschiedene Spannungen gelegt werden.
Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert.
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Legt man an den Anfang des Kabels eine Spannung, die zeitlich nach
irgendeiner Funktion f (t) verläuft, wie es Abb. 3 beispielsweise zeigt,
so entsteht im Empfänger ein Strom, der sich ebenfalls zeitlich ändert und in seinem
Verlauf verschieden ist von dem der Spannung f (t) infolge der bekannten
Wirkung von Leitungskapazität und -widerstand.
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Dieser Stromverlauf sei durch die Funktion q@ (t) (Abb. q.)
dargestellt. Man denke sich nun nach einer kurzen Zeit die Spannung f (t)
mit entgegengesetzten Vo.rzelchen zur ursprünglichen Spannung f (t) an den
Kabelanfang
gelegt, wie das erste Bild von Abtr, 5 veranschaulichen soll. Es entsteht dann am
Kabelanfang im ganzen eine Spannung, die im zweiten Bild der Abb. 5 in ihrem zeitlichen
Verlauf gezeichnet ist. Es werde nun der dadurch hervorgerufene Strom im Empfänger
untersucht. Zur Spannung f (t) gehört nach dem oben Gesagten der Strom 99
(t) ; daher folgt auf die Spannung - f (t - -r) der Strom - cp
(t - @) Im ganzen ergibt sich also gemäß Abb. 6 der Strom I:= cp
(t) - cp (t -J.
Da z klein sein soll, kann man 9 (t - ,) in eine Reihe
nach Potenzen von -c entwickeln; es ist
Setzt man dies in Gleichung (r) ein, so folgt
Hier sind wegen der Kleinheit von -c die folgenden Glieder gegen das erste zu vernachlässigen,
so daß sich ergibt
Man erhält somit den zeitlichen Differentialquotienten des Empfangsstromes. Auf
diesem Wege kann man, wie an Hand der Abb. 7 erläutert, aus einem Dauerzeichen beim
Sender durch fortgesetzte Subtraktion mit einer zeitlichen Verschiebung systematisch
die einzelnen Differentialquotienten der Thomson-Kurve oder der entsprechenden Kurve
des Empfangsstromes mit großer Annäherung erhalten. Dies ist an Hand der Abb. 7
näher erläutert worden. Abb. 7a zeigt ausgezogen das Dauerzeichen, wie man es z.
B. beim plötzlichen Anlegen einer Spannung annähernd erhält. Fügt man nun nach der
Zeit z zu dem positiven Spannungssprung einen gleich großen negativen hinzu, so
entsteht (las gestrichelte Zeichen, das stark ausgezogen in der Abb. 7b wiederholt
ist. Die zu Abb. 7a gehörigen Empfangskurven sind in Abb. 7d dargestellt, und zwar
zeigt die stark ausgezogene Kurve die zu dem Spannungssprung am Anfang gehörende
Empfangskurv e. Durch Verminderung um einen gleichen Strom entgegengesetzter Richtung,
dessen Beginn um die Zeit z verschoben ist, entsteht die gestrichelte Kurve, die
ungefähr dein Differentialquotienten der ausgezogenen Kurve entspricht. Diese Kurve
ist in Abb. 7e als ausgezogene Kurve wiederholt. Gibt man am Empfangseide hinter
dem rechteckigen Sparrnungsstoß einen gleichartigen negativen, tvie das durch die
gestrichelte Linie angedeutet ist, so erhält man das in Abb. 7c ausgezogen dargestellte
Sendezeichen. Die entsprechende Empfangskurve entsteht wiederum durch Subtraktion
der um die Zeit -c verschobenen Empfangskurve. Man erhält also das in Abb. 7e gestrichelt
und in Abb. 7f ausgezogen dargestellte Bild. Dieser Stromverlauf entspricht ungefähr
dem Differentialquotienten der in Abb. 7e ausgezogenen Kurve. Aus dem stark gezeichneten
Sendezeichen von Abb. 7c ergibt sich nach Addition des entgegengesetzten gleichen,
um die Zeit z verschobenen Zeichens die gestrichelte Linie. Die Spannung springt
also zunächst auf einen bestimmten positiven Wert, dann nach der Zeit ,c herunter
auf den doppelt so großen negativen Wert, nach der Zeit 2-c wieder auf den positriven
Anfangswert und nach der Zeit 3-c auf Null. Diesem Sendezeichen entspricht das in
Abb. 7f gestrichelte Empfangszeichen, welches nahezu den Verlauf des Differentialquotienten
von dem stark ausgezogenen Zeichen darstellt.
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Gemäß der Erfindung werden die so entstehenden Sendezeichen derart
zusammengesetzt, daß die Stromkurve am Ende aus einer Mischung der Strichzeichenkurve
mit ihren höheren Differentialquotienten besteht, wobei das Mischungsverhältnis
so getroffen ist, daß die Stromkurve sich möglichst dem Rechteck nähert. Die Erfindung
benutzt dabei die bekannte Tatsache, daß eine derartige Mischung durch eine Summe
von der Formel
bei geeigneter Wahl der Koeffizienten al, a., a3 dargestellt werden kann. Diese
Mischung der verschiedenen Differentialquotienten wird erreicht durch Zusammensetzen
der Sendespannung aus den Teilspannungen der Abb. 7 mit j e einem den Koeffizienten
a entsprechenden Faktor. Zur Anwendung des Verfahrens zeigt Abb. 8a die Sendespannung,
die am Ende den Strom
erzeugt, also wie eine Maxwell-Erde wirkt. Sie besteht aus der Summe der beiden
ersten Zeichen der Abb. 7. Die beiden stark ausgeziogenen Linnen zeigen das Zeichen
nach Abb. 7a und 7b, wobei das zweite von geringerer Höhe ist als das erste. Die
gestrichelte Linie gibt die Summe beider an.
Die entsprechenden
Empfangskurven sind in Abb. 8b dargestellt, und zwar entsprechen die beiden ausgezogenen
Kurven denen der Abb. 7d und 7e. Die gestrichelte Kurve gibt die Summe der beiden
anderen an.
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Dieses Sendeverfahren unterscheidet sich prinzipiell von dem Telegraphier
v erfahren nach Picard dadurch, daß nach dem ersten Stromstoß nicht geerdet, sondern
auf einen Bruchteil der Batteriespannung zurückgegangen wird.
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Abb. ga zeigt das Sendezeichen für die Summe
Es ist zusammengesetzt aus den drei ersten "Leichen der Abb. 7. Die obere ausgezogene
Kurve ist das Zeichen nach Abb. 8, die untere das Zeichen nach Abb: 7c, und die
gestrichelte Linie gibt wieder die Summe beider an.
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Die entsprechende Empfangskurve erhält man dadurch, daß man, wie in
Abb. 9b dargestellt ist, zu der Summenkurve von Abb. 8b eine Kurve .addiert, die
der ausgezogenen Kurve von Abb. 7f in verkleinertem Maßstab entspricht. Es sind
also die beiden in 9b ausgezogen dargestellten Kurven zu addieren. Es ergibt sich
.dann die gestrichelte Kurve, die das wesentlich versteilerte Empfangszeichen darstellt.
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Man kann offenbar auch in Verbindung mit dem Sendeverfahren nach vorliegender
Erfindung in an sich bekannter Weise Maxwell-Erden und Nebenschlußspulen benutzen
zur weiteren Verbesserung der Stromkurve.