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Verfahren zur Stärkereglung der Empfangssignale elektrisch übermittelter
Nachrichten Die Erfindung betrifft eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung der
Einrichtung zum Gleichhalten der Zeichenstromstärke gemäß dem Patent 507
646.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Signalstärke beim Ausgang
aus dem Empfänger konstant zu halten, wie groß auch die Stärke beim Eintritt sein
möge. Eine besondere Anwendung bezieht sich auf die Vermeidung der Schwundwirkungen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist auf der Zeichnung in Fig. 2
dargestellt.
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Die Schwingungen kommen bei z an und gehen durch Elektronenröhren
3, 5 usw., deren Empfindlichkeit, wie später auseinandergesetzt wird, durch Veränderung
der Vorspannung einer ihrer an die Leitung 20 angeschlossenen Elektroden geregelt
wird. Die Schwingungen werden dann in einer Röhre 8 gleichgerichtet, und es betätigt
dann der gleichgerichtete Strom, nachdem er entweder direkt einer Gleichrichterröhre
oder einer weiteren Röhre 13 zugeführt ist, die mit der Gleichrichterröhre durch
die Kopplungsglieder 9 bis 12 verbunden ist, den Anker 22 eines Relais 2 i . Wenn
der gleichgerichtete Signalstrom zu stark ist (was sich durch ein Anwachsen oder
ein Vermindern des Relaisstromes bemerkbar macht), kommt der Anker 22 mit dem Kontakt
24 in Berührung, und es lädt sich Kondensator 26 über einen Widerstand 25 von der
Batterie E',; diese Spannung, die für gewöhnliche Röhren stark negativ ist, wird
so gewählt, daß bei genügender Verlängerung der Ladung des Kondensators 26 die Leitung
2o eine Spannung annimmt, die vollständig die Empfindlichkeit der Röhren 3, 5 vernichtet.
Ein zu schwacher gleichgerichteter Strom betätigt dagegen den Kontakt 23, worauf
eine Spannung El dem Kondensator 26 eine Ladung erteilt, die bei genügender Verlängerung
die Röhren 3, 5 zu ihrer größten Empfindlichkeit bringt. Praktisch gelangen die
Ladungen von 26 nicht bis zu den Grenzwerten, für die die Empfindlichkeit des Empfängers
Null oder maximal ist; um aber den gleichgerichteten Strom bis zu dem gewünschten
Wert zu bringen, für den sich der Anker 22 zwischen seinen Kontakten im Gleichgewicht
befindet,
haben die Kondensatorladung ebenso wie die Empfindlichkeit
des Verstärkers dann Werte, die die eintreffende Weile in dem gegebenen Augenblick
besitzt und die bis zu einer Änderung der Stromstärke bestehen bleiben. Durch einen
Schiebewiderstand 18 kann man die Amplitude des gleichgerichteten Stromes am Telephon
einstellen; zu demselben Zwecke kann man auch andere Mittel verwenden, wie entsprechendes
Spannen der Federn des Ankers 22, eine Hilfsspule, die durch einen regelbaren Strom
des Magnetkreises 21 geschlossen wird, Veränderung des Anschlusses 12
USW. Bei Signalübertragung mit Trägerwelle gehorcht das Relais 21 mit dem
Kondensator 16 im Nebenschluß im wesentlichen dem mittleren Strom, der von der Gleichrichtung
der Trägerwelle herrührt, während das Telephon 15 der eigentlichen Modulation folgt.
17 ist ein Milliamperemeter.
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Bei den Ausführungsformen gemäß Fig.2 bis 6 besitzen die Röhren, deren
Empfindlichkeit automatisch gesteuert werden soll, drei Elektroden; dasselbe Gitter
nimmt gleichzeitig die Schwingungen des ankommenden Signals und die Spannungsänderungen
auf, die vom Kondensator 26 und von der automatischen Reglung abhängen. Wenn man
die -Kurve gemäß Fig. i betrachtet, die den Anodenstrom j als Ordinaten und die
Gitterspannung v als Abszissen zeigt, so ist die Empfindlichkeit der Röhre proportional
tg a, wobei a der Winkel zwischen der Tangente an die Kurve und der Abszissenachse
ist. Die Empfindlichkeit ist also Null für einen gewissen Wert v1 der Gitterspannung,
maximal für .einen anderen Wert v2 und dazwischenliegend für die Zwischenspannungen
va.
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Wenn man in jedem Augenblick die Amplitudenänderungen infolge Schwundes
mit Hilfe von umgekehrten Änderungen der Empfindlichkeit kompensieren will, müssen
diese letzteren sehr schnell erfolgen.
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Wenn man mit E die Spannung der Batterie i g bezeichnet, mit C die
Kapazität des Kondensators 26, mit R den Widerstand von 25 und mit VO die Anfangsspannung
des Kondensators in dem Augenblick, wo einer der Kontakte 23 oder 24 sich schließt,
so bestimmt sich der Verlauf der Ladung durch die Gleichung
und seine Geschwindigkeit in einem Augenblick t durch
In erster Annäherung kann man, wenn das Band A v = v. - v1 gegenüber den Differenzen
(El - VO) und (E2 - VO) genügend schmal ist, die Ladegeschwindigkeiten zwischen
v1 und v2 als konstant ansehen; die Zeit A #l, während der die Empfindlichkeit von
Null zu einem Maximum steigt, ist ungefähr
und die Zeit A 12, während der die Empfindlichkeit von Maximal und Null übergeht:
Um Empfindlichkeiten zu erhalten, die sich schnell und in dem Intervall von vl zu
v2 annähernd gleichmäßig ändern, muß man Röhren verwenden, deren Kennlinien (Fig.
i) schnell eine geradlinige Steigung annehmen (A V schwach), ferner Spannungen El,
E2, die sich sehr von dem mittleren Wert V0 unterscheiden, und geringe Zeitkonstanten
R C.
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Diese Formeln gestatten es auch, sich über die Wirkungsweise bei Telegraphie
ohne Trägerwelle Rechnung zu legen. Das Relais --i wird so geregelt, daß es auf
die Punkte oder Striche anspricht, sobald diese eine passende Amplitude erhalten
haben; ein Punkt oder ein Strich wird also ein Unempfindlichmachen des Empfängers
und die däzwischenliegenden Lücken ein Empfindlichmachen zur Folge haben. Daraus
folgt, daß diese beiden umgekehrten Erscheinungen sich nicht aufheben, ohne welches
die automatische Reglung versagen würde. Man wird also die Anordnung so treffen,
daß das Unempfindlichmachen schneller ist als das Empfiüdlichmachen. Die Empfindlichkeit
des Empfängers wird also allmählich bis auf einen Wert herabgehen, für den das Relais
nicht auf Punkte und Striche anspricht. Dieses entspricht einer bestimmten Amplitude
der gleichgerichteten Signale, unabhängig von der Aufeinanderfolge der Punkte und
Striche, ein Vorteil, den die bisher bekannten Anordnungen nicht besitzen, bei denen
der Empfänger empfindlich bzw. unempfindlich gemacht wird durch die Elektrizitätsmenge,
die in einem durch die gleichgerichteten Signale durchflossenen Kondensator aufgespeichert
werden.
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Um die Bedingung A 12 < 0 1l zu erhalten, kann man entweder E2
und El derart regeln, daß (VO-E2) größer ist als (VO-V1), oder zwei verschiedene
Zeitkonstanten RI C und R2 C für die Empfindlichmachung oder Unempfindlichmachung
verwenden oder beide Verfahren zugleich benutzen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 laden die beiden Kontakte 23 und
24 den Kondensator
26 über- die Widerstände 27 und 28, wodurch
man außer der Möglichkeit, die beiden Zeitkonstanten verschieden zu regeln, noch
die Gefahr eines Kurzschlusses. der Batterie i 9 vermeidet.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig.4, die schon im Hauptpatent erscheint,
besitzt das Relais nur einen Kontakt 24. Ein zu starker gleichgerichteter Strom
zieht den Anker an diesen Kontakt an und lädt den Kondensator 26 negativ; ein zu
schwacher Strom gibt den Anker frei, wodurch der Kondensator sich :entlädt. Der
Anker befindet sich dann in einer ununterbrochenen Schwingungsbewegung.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 zeigt auch nur einen einzigen Kontakt,
durch den über einen Widerstand 31 ein Teil der negativen Batterie i 9 kurzgeschlossen
wird, wenn die Signale zu schwach werden.
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Die Ausführungsform gemäß Fig.6 zeigt einige Sicherheitsmaßnahmen
für den Fall, daß der Empfänger besonders empfindlich ist. Das Relais ist in einen
Faradayschen Käfig 44 eingeschlossen; die Kondensatoren 42 haben eine Kapazität,
die so groß als möglich ist, während die Kondensatoren 40, 41 gegenüber 26 klein
sind und die Kondensatoren 43 nicht eine solche Kapazität haben dürfen, daß die
Bewegung des Relais verzögert wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist die Elektrode von
35, die zur selbsttätigen Steuerung der Empfindlichkeit dient, nicht diejenige,
an die die Schwingungen angelegt werden. Bezeichnet man mit W die Spannung der das
Signal aufnehmenden Elektrode, mit v die Spannung der zur Steuerung der Empfindlichkeit
dienenden Elektrode und mit j den Strom in der Anode, so muß die Empfindlichkeit
der Röhre, gemessen in
sich unter der Wirkung der Spannung v ändern, was einschließt (Fig.8), daß die Änderungen
dort die Schräge der Kennlinien J = f (W) um den mittleren Wirkungspunkt
Wo modifizieren.
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Es ist nicht notwendig, daß die Röhren, deren eine Elektrode die Empfindlichkeit
selbsttätig steuert, auch zur Verbindung der aufeinanderfolgenden Verstärkerstufen
dienen. Die Steuerröhren können von dem eigentlichen Empfänger getrennt und beispielsweise
so angeordnet werden, daß ihre Räume Heizfaden: Anode eine Anzahl von Empfangskreisen
im Nebenschluß haben, während ihre Gitter den Spannungsänderungen des Kondensators
26 folgen würden.
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Ob man nun aber eine Trägerwelle benutzt oder nicht, so muß die Bewegung
des Relais so schnell als möglich sein; es ist von Wichtigkeit, daß schwache Änderungen
des gleichgerichteten Stromes es in einer # Zeit ansprechen lassen, die gegenüber
den Zeiten A t, und .A 12 sehr kurz sind. Die Dauer dieser Zeiten kann man
in einem gewissen Spielraum, je nach der Geschwindigkeit der Schwundwirkungen, dem
Telegraphisten überlassen. Sie sind bei der Telegraphie vorzugsweise größer als
die der Punkte, Striche und Lücken. Durch Betätigung des Kondensators 26 kann man
alle Fälle erfassen, wobei die Formeln i und 2 zeigen, daß man in gleicher Weise
mit den Parametern. Ei, R2, R1, E2 arbeiten kann.
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Schließlich erkennt man, daß die Ladungsänderungen des Kondensators
26 nicht absolut bedingen, daß die Berührung des Ankers 22 mit den Kontakten 23
und 24 vollständig oder Null ist und daß der Widerstand dieses Kontaktes von Null
auf Unendlich übergeht. Es genügen auch Widerstandsänderungen, vorausgesetzt, daß
sie groß, genug sind. Wenn man irgendein Relais einem allmählich anwachsenden Gleichstrom
aussetzt, geht der Kontaktwiderstand niemals plötzlich von Unendlich auf Null, sondern
durchläuft eine Reihe von Zwischenwerten. Wahrscheinlich arbeitet ein mehr oder
weniger wichtiger Teil der automatischen Reglung gemäß der vorliegenden Erfindung,
besonders bei den Schaltungen nach Fig. 3 und 4, unter solchen Bedingungen, daß
der durch das Relais betätigte Kontakt als Mikrophonkontakt wirkt und daß der Anker
keine merkliche Bewegung ausführt.