DE540413C - Verfahren zur Signalgebung unter Verwendung von Induktanz-Transformatorspulen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Signalsysteme und insbesondere Schnelltelegraphie über Seekabel. Ein Zweck der Erfindung ist, die Sendestromkurve von Stromstößen zu verbessern, die über lange Leiter gesandt werden sollen. Die Verbesserung erfolgt in der Weise, daß ein Ausgleich für die durch die Übertragung hervorgerufene ungleiche Dämpfung erzielt wird.
Es ist früher vorgeschlagen worden, die Form der Signalwellen abzuändern, um die Leserlichkeit von Signalen zu erhöhen, die mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 60 Perioden je Sekunde übermittelt werden. Bei den bekannten Anordnungen dieser Art erfolgt die

Berichtigung der Signale vor der Übertragung, indem die verschiedenen ein Signal bildenden Komponentfrequenzen in verschiedener Weise verzerrt werden. Hierdurch werden die Phasen und Amplitudenbeziehungen geändert und das

ao Signal in einer Weise verzerrt, die sich mit der Übertragungsgeschwindigkeit ändert.

Die Frequenz der in Telegraphenanlagen übermittelten Signale ist nicht nur die Punktfrequenz, d. h. die Frequenz der aus Punkten und Strichen bestehenden Signale. Der Frequenzbereich für Telegraphenanlagen umfaßt eine große Anzahl von Frequenzen von einem Stromstoß ab, der von viel längerer Dauer sein kann als die Punktfrequenz, die durch Wiederholung der Punkte und Striche entsteht, bis zu den höheren Frequenzen, die der einfachen Sinuswelle aufgedrückt werden müssen, um eine, für die Übertragung geeignete Welle mit abgeflachtem Oberteil zu erzeugen. Beträgt die Übertragungsgeschwindigkeit der Punktsignale beispielsweise 60 Perioden je Sekunde, so muß es dennoch möglich sein, auch Frequenzen von wenigen Perioden je Sekunde zu übertragen, damit Mitteilungen oder Worte übermittelt werden können, die aus einer großen Anzahl von Stromstößen mit demselben Vorzeichen bestehen. Die Signale umfassen, wie erwähnt, eine große Anzahl von Frequenzen, z. B. die Punktfrequenz von etwa 60 Perioden je Sekunde. Die untere Grenze wird von einer Frequenz von verhältnismäßig wenigen Perioden je Sekunde und die obere Grenze von einer Frequenz von etwa 200 Perioden je Sekunde gebildet. Die höchste Frequenz, die beim Telegraphieren über lange Seekabel mit Vorteil verwendet werden kann, weist etwa 200 Perioden je Sekunde auf. Die hohen Frequenzen können Oberschwingungen der Punktfrequenz oder Schwingungen, die ■< durch Zwischenfrequenzen oder andere von der

Punktfrequenz verschiedene Frequenzen hervorgerufen wurden, sein. Diese zusammengesetzten Frequenzen können eine beträchtliche Amplitude haben und werden ungleichmäßig übertragen, weil sie in langen Leitungen, wie Seekabeln o. dgl., verschieden gedämpft werden. Auf Grund dieser veränderlichen Dämpfung während der Übertragung ist es von Wichtigkeit, daß die Signale derart umgeformt werden, daß die ίο die Verständlichkeit eines empfangenen Signals bestimmenden höheren Frequenzen in zweckmäßiger Form übermittelt werden. Zu diesem Zwecke wird vor der Übertragung eine derartige Verzerrung hervorgerufen, daß die Signale trotz der Dämpfung in der langen Leitung in verständlicher Form empfangen werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Stromkurven bei Impulsfrequenzen von etwa 120 je Sekunde unter Verwendung von Induktanz-Transformatorspulen so umgeformt, daß auf der Sendestation die höher frequenten Komponenten des Signals fast vollständig von den niederfrequenten Komponenten durch Transformatoren mit Vormagnetisierung getrennt und as über die Sekundärstromkreise der Transformatoren geführt werden, worauf sie mit den niederfrequenten Komponenten vereinigt werden, um eine resultierende Sendestromkurve zu bilden, die zur Übertragung und zur Betätigung des Empfängers geeigneter ist als blockförmige Signale.

Weitere Kennzeichen der Erfindung sind ein Transformator, der außer einem Kern von hoher Permeabilität und den Primär- und Sekundärwicklungen auch Wicklungen besitzt, mittels welcher der Transformatorkern derart vormagnetisiert wird, daß kurze, scharfe, mit Bezug auf Zeit richtig bemessene Stromstöße erzeugt werden, wenn der Sendestrom in den Primärwicklungen die positive oder negative Vorerregung der Transformatorspulen überschreitet. Die Höhe der Amplituden der höher frequenten Signalkomponenten wird durch die vormagnetisierten Transformatoren begrenzt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Abb. ι zeigt das Schaltschema eines Senders gemäß der Erfindung für die Übertragung von Signalen, die Grundfrequenzen und mehrere Oberschwingungen enthalten.

■ Abb. 2 zeigt eine angenommene Stromkurve A, welche zur Erklärung der Wirkungsweise der Schaltung dienen soll. Kurve B zeigt die abgeänderten Komponenten, die durch die Trennung der hohen und niedrigen Signalfrequenzen entstehen. Kurve C zeigt eine Stromwelle, die nach Abänderung der Komponenten des ursprünglichen, durch die Kurvet dargestellten Signalstromes entsteht.

Nach Abb. 1 übermittelt der Sender 10 über die Transformatoren 13, 14 und 15 Stromstöße an den Gitterstromkreis des Röhrenverstärkers

11. Der Transformator 13 überträgt nur die Niederfrequenzkomponenten, weil die höher frequenten durch eine Sperrkette vor dem Transformator 13 abgedrosselt werden. Die niederfrequenten Komponenten werden mit verhältnismäßig geringer Spannung an den Gitterstromkreis der Vakuumröhre 11 abgegeben, ohne daß Phase oder Amplitude sich wesentlich ändert. Die Komponenten höherer Frequenz werden dem Gitterstromkreis über die Transformatoren 14 und 15 zugeführt, von denen jeder einen Kern von hoher Permeabilität besitzt. Auf den Kernen sind, wie aus der Abbildung ersichtlich, Primärspulen 17 und 18, Sekundärspulen 19 und 20 und Vormagnetisierungsspulen 21 und 22 gewickelt. Der gesamte Signalstrom fließt durch die Primärwicklungen der Transformatoren 14 und 15. Ein kleiner Teil der Signalspannung wird über das Potentiometer 23 gesandt, und ein Teil dieser Spannung wird der Primärwicklung des Niederfrequenztransformators 13 aufgedrückt, der eine hohe Induktanz besitzt. Der Reihenwiderstand 24 bildet mit dem Nebenschlußkondensator 25 ein Filter, welches verhindert, daß die Hochfrequenz-Signalkomponenten über den Transformator 13 in den Gitterstromkreis des Verstärkers 11 gelangen. Um die Filterwirkung zu fördern, kann ein Kondensator 26 in der Sekundärwicklung des Transformators 13 angeordnet sein.

Die Transformatoren 14 und 15 besitzen Kerne, welche aus einem Material mit hoher Permeabilität, z. B. Permalloy, hergestellt sein können. Diese Kerne werden gesättigt, wenn Ströme bestimmter Stärke durch ihre Wicklungen fließen. Wenn die Richtung der Signalströme umgekehrt wird, wird während des ioo Wechsels ein Punkt erreicht, in welchem das Kernmaterial nicht mehr gesättigt ist und die Permeabilität bis zu dem normalen Wert steigt. Die Folge hiervon ist, daß in den Sekundärwicklungen ig und 20 ein kurzer Stromstoß induziert wird, dessen Amplitude und Dauer bestimmt werden durch die Spulenkonstanten und den Zeitabstand (Intervall) zwischen den zwei Punkten in der Stromwelle, welche der Sättigung des Spulenmaterials entsprechen.

Damit die Stromstöße in einem beliebigen Spannungs- oder Amplitudenbereich (außer im Nullpunkte) während des Steigens und Sinkens des Stromes eintreffen können, sind Vormagnetiderungsspulen 21 und 22 vorgesehen, in welchen ein ununterbrochener Gleichstrom aufrechtriialten wird, der in entgegengesetzten Richtungen durch die Spulen fließt. Es tritt selbstverständlich ein Zeitpunkt ein, während welchem der Signalstrom in den Primärwicklungen den erwünschten Stromstoß in den Sekundärwicklungen induziert. Dieses Zeitintervall umfaßt

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den Bereich, in welchem der Signalstrom eine magnetomotorische Kraft erzeugt, die der in den Vormagnetisierungswicklungen im wesentlichen gleich ist. Der Signalstromstoß wird in den Sekundärwicklungen induziert, wenn der Wert ■ der magnetomotorischen Kraft des Signals annähernd gleich dem Wert der magnetomotorischen Kraft des Vormagnetisierungsstromes einschließlich Amplituden unmittelbar

ίο über und unter dem gewählten Wert der magnetomotorischen Kraft des Vormagnetisierungsstromes ist. Der Wert des Vormagnetisierungsstromes, der verwendet wird, um die erwünschte magnetomotorische Kraft in den Spulen zu erzeugen, kann verändert werden, um den erwünschten Amplitudenpunkt zu ändern, in welchem die kombinierte magnetomotorische Kraft des Signalstromes und des Vormagnetisierungsstromes gleich Null ist.

so Dieser Punkt, in welchem der Fluß gleich Null ist, kann somit bei einem beliebigen Stromwert zwischen einer Signalamplitüde von dem höchsten erreichbaren Wert und einer Signalamplitude gleich Null liegen.

Der wirksame Bereich, in welchem die Sekundärstromstöße auftreten, fängt in einem Punkte an, in welchem die Vormagnetisierungswirkung in Spule 21 oder 22 von den Signalen in den Primärspulen 17 und 18 überwältigt wird, und endet in dem neu festgelegten Sättigungspunkt. Wenn der Signalstrom in den Spulen 17 und 18 zwischen Null und seinen maximalen Amplituden auf beiden Seiten von Null passiert, tritt in der Sekundärwicklung 19 oder 20 ein Stromstoß auf, dessen Richtung mit der Richtung der Veränderung in der Signalamplitude übereinstimmt. Es entsteht deshalb ein doppelter Signalimpuls, sooft der Signalstrom in den Spulen 17 und 18 sich zwischen der maximalen positiven und der maximalen negativen Signalamplitude bewegt.

Die Sekundärspulen 19 und 20 sind mit dem Gitter des Verstärkers 11 durch die Schaltglieder 27, 28 und 29 verbunden, in welchen die Sekundärstromstöße mit Bezug auf Phase und relative Amplituden eingestellt und unveränderte Spannungen hoher Frequenz unterdrückt werden können, wenn solche in den Sekundärwicklungen 19 und 20 auftreten. Die Sekundärstromkreise der Transformatoren 13, 14 und 15 sind in Reihe mit dem Gitter verbunden, so daß die Niederfrequenzkomponenten und die Komponenten höherer Frequenz zur

Verstärkung und Übertragung über Leitung 12 miteinander vereinigt werden.

Die Übertragungsleitung 12 ist mit dem Ausgangskreis des Verstärkers 11 in einem Punkt zwischen der Anodenbatterie 30 und der Batterie 31 verbunden. Batterie 31 ist über den Widerstand 32 an Erde gelegt.

Die Wirkungsweise der in Abb. 1 dargestellten Schaltung geht aus Abb. 2 hervor.

Kurvet stellt die Primärwelle in den Primäreinrichtungen 17,18 und in dem Potentiometer 23 dar. Die relative Amplitude des Vormagnetisierungsstromes in der Wicklung 21 oder 22 ist durch die Linie d angedeutet. Der Punkt, in welchem der Signalstrom in den Primärwicklungen die Wirkung des Vormagnetisierungsstromes überwindet, ist durch Linie e dargestellt, während Linie f den Sättigungspunkt der Kerne hoher Permeabilität andeutet, der durch den Vormagnetisierungsstrom bestimmt wird. Wenn die positive oder negative Amplitude des Signalstromes in den Primärwicklungen 17 und 18 durch den Bereich e-f steigt, tritt ein kurzer, scharfer Stromstoß in einer der Sekundärwicklungen 19 oder 20 auf. Kurve B zeigt die durch Kurve Ä in den Transformatoren 13, 14 und 15 erzeugten Sekundärspannungen. Die durch Kurve B' dargestellten Niederfrequenzspannungen sind auf den durch Kurve B" dargestellten höher frequenten Spannungen überlagert, aber nicht mit diesen vereinigt. Kurve C zeigt, wie die durch die Kurven B' und B" dargestellten und in Kurve B gezeigten vereinigten Spannungen im Ausgangskreis der Vakuumröhre 11 erscheinen, nachdem diese die durch die nieder und höher frequenten gc Komponenten in der Sekundärwicklung des Transformators 13 und dem Potentiometer 29 erzeugten Sekundärspannungen zu neuen Stromstößen vereinigt hat, die auf der Leitung 12 übertragen werden können.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Signalgebung unter · Verwendung von Induktanz-Transformatorspulen nach Patent 539187, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sendestation die höher frequenten Komponenten der Signalströme fast vollständig von den niederfrequenten Komponenten durch Transformatoren mit Vormagnetisierung getrennt und ihre Stromformen mittels der Transformatorspulen geändert werden, worauf sie mit den niederfrequenten Komponenten zusammengesetzt werden, um eine resultierende Sendestromkurve zu bilden, die zur Übertragung und zur Betätigung des Empfängers geeigneter ist als blockförmige Signale.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennten höher frequenten Komponenten derart umgeformt werden, daß mindestens teilweise Ausgleich für ihre starke Dämpfung durch die Übertragungsleitung geschaffen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, iao dadurch gekennzeichnet, daß die höher frequenten Komponenten Ableitungen in

Form von kurzen, steilen Stromstößen erzeugen, wenn der Sendestrom in den Primärwicklungen (17, 18) die positive oder negative Vorerregung der Transformatorspulen überschreitet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Amplituden der höher frequenten Komponenten durch die vormagnetisierten Transformatoren begrenzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen