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2024-12-05T15:12:32Z

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[[Datei:Gabelschaltung allgemein.svg|mini|Prinzipschaltbild einer Gabelschaltung mit Differentialtransformator DT; A (links): Zweidrahtanschluss; B (rechts): Vierdrahtanschluss und komplexe Leitungsnachbildung Z]]
Eine '''Gabelschaltung''' wird in der [[Telekommunikation]] verwendet, um eine [[Vierdrahtleitung]] (jeweils 2 Drähte für kommende und gehende Information getrennt) mit einer [[Doppelader|Zweidrahtleitung]] gleich [[Doppelader]] (auf beiden Drähten werden kommende und gehende Information übermittelt) zu koppeln und umgekehrt und damit eine in Näherung ungestörte [[Datenübertragung|Signalübertragung]] in beide Richtungen über eine zweiadrige Leitung zu ermöglichen. Es handelt sich um einen [[Richtkoppler]] für [[Niederfrequenz]].

Die Gabelschaltung ist eine einfache Form einer [[Echokompensation]], bei der das gesendete Signal nach entsprechender Filterung ([[Angepasste Leitung|Leitungsnachbildung]] bzw. Echosignalschätzung) vom empfangenen [[Duplex-Betrieb|Duplex]]-Signal mit einem [[Differentialtransformator]] (DT) „abgezogen“ wird.

Sie befindet sich zum Beispiel in analogen [[Telefon]]en als sogenannte ''Rückhördämpfungsschaltung'' und ermöglicht das gleichzeitige Hören und Sprechen über nur ein Adernpaar, ohne dass sich der Sprecher selbst zu laut im [[Telefonhörer]] hört.

== Anwendungen ==
=== Rückhördämpfung ===
[[Datei:Gabelschaltung Telefon.svg|mini|Anwendung der Gabelschaltung im Telefonapparat mit Mikrofon M und Lautsprecher L]]
In den nebenstehenden Abbildungen ist die Gabelschaltung abgebildet, wie sie in analogen [[Telefon]]apparaten im [[Festnetz]] Verwendung findet. Die von links kommende Anschlussleitung wird durch das rechts mit ''Z'' bezeichnete Netzwerk nachgebildet. Diese Leitungsnachbildung muss möglichst der komplexen [[Impedanz]] der Anschlussleitung gleichen, sie wird aus [[Elektrischer Widerstand|Widerständen]] und [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensatoren]] nachgebildet. Je nach Leitungslänge werden die verwendeten Bauelemente in ihren Werten angepasst. Das Signal vom Mikrofon ''M'' (niederohmig) wird dabei zu gleichen Teilen sowohl über die Anschlussleitung als auch über die Leitungsnachbildung an der Primärseite des Übertragers ''DT'' mit Mittelpunktanzapfung übertragen. Durch die Gegenläufigkeit des Mikrofonwechselstromes in den beiden Primärwicklungen löscht sich das Signal vom Mikrofon in der Sekundärwicklung des Übertragers im Idealfall aus und wird nicht über den Lautsprecher ''L'' ausgegeben. Das Signal von der Gegenstelle hingegen gelangt über die Anschlussleitung über die für diese Signalrichtung in Serie liegenden Primärwicklungen des Übertragers ''DT'' und Leitungsnachbildung zum Lautsprecher ''L'' (hochohmig) und wird dort ausgegeben. Somit wird das eigene Tonsignal vom Mikrofon im Lautsprecher unterdrückt, während das Tonsignal der Gegenstelle im Lautsprecher durch die Gabelschaltung nur unwesentlich gedämpft wird.
Allerdings soll bei Fernsprechapparaten die Rückhördämpfung nicht ''ideal'' (d. h. unendlich) sein, da dann beim Sprecher der Eindruck einer ''„toten“ Leitung'' entsteht. Ein gewisses Maß eigener Sprache im Telefonhörer ist gewollt.

=== Analoges Fernleitungsnetz ===
[[Datei:Zwischenverstaerker mit Gabelschaltung.svg|mini|Prinzip eines Zwischenverstärkers mit Differenztransformator]]
Gabelschaltungen waren auch im analogen Fernleitungsnetz wichtige Baugruppen. Durch die [[Dämpfung]] des Signals müssen in regelmäßigen Abständen [[Verstärker (Elektrotechnik)|Verstärker]] in die Leitungen eingefügt werden. Da Verstärker aber nur in eine Richtung arbeiten, müssen vor der Verstärkung auf einer Doppelader durch eine Gabelschaltung die Gesprächsrichtungen getrennt werden; hinter dem Verstärker können sie wieder zusammengeführt oder über eine vierdrähtige (Fern-)Verbindung (s. u.) weitervermittelt werden.

Die Signaltrennung von Zwei- auf Vierdrahtleitung gelingt nie vollständig, da die Anpassung der Leitungsnachbildung nicht perfekt abgestimmt ist. Ein kleiner Anteil des Signals gelangt immer auf den Rückkanal und ist dann beim Sender (bei hinreichend langer Leitung ggf. als [[Echo]]) zu hören. Aus diesem Grund ist die Anzahl der „Gabeln“ in einer Fernverbindungsleitung begrenzt; in der Praxis wurden daher die Fernverbindungen zwischen den Vermittlungsstellen vierdrähtig ausgeführt, auch wenn so mehr Leitungen benötigt wurden.

=== Rundfunk ===
Wenn Hörer bei Rundfunksendungen anrufen und „live“ geschaltet werden, müssen sie ihren Rundfunkempfänger abschalten, um eine [[Rückkopplung]] zu vermeiden; sie hören die Sendung dann über das Telefon. Besonders aufwändige, fein abgestimmte bzw. digital ausgeführte Gabelschaltungen (wegen der Mischung von Zwei- und Vierdrahtsystemen auch als ''[[Telefonhybrid]]'' bezeichnet) ergeben dann eine Doppelader („Sprechen“), die für die Sendung auf das Mischpult geschaltet wird, sowie eine weitere („Hören“), über die das gesendete Audiosignal dem Anrufer zugespielt wird. So kann auch die Lautstärke des Anrufers geregelt werden, ohne das zurückgespielte Signal zu beeinflussen.

=== NTBA ===
Im [[Network Termination for ISDN Basic rate Access|NTBA]] des [[Integrated Services Digital Network|ISDN]]-[[Basisanschluss]]es ist eine Gabelschaltung enthalten, die die digitalen Signale der Doppelader über die [[UK0-Schnittstelle|U<sub>K0</sub>-Schnittstelle]] von und zur [[Vermittlungsstelle]] auf den vierdrähtigen [[S0-Bus|S<sub>0</sub>-Bus]] innerhalb des Hauses umsetzt.

Hier ist die Leitungsnachbildung auf Grund der höheren Anforderungen an die Echokompensation ''adaptiv'', d. h., sie passt sich selbsttätig an die vorhandene Leitung an.

== Eigenschaften ==
Bei der Gabelschaltung geht die Hälfte der eigenen Sendeleistung in der Leitungsnachbildung verloren, d. h., man benötigt die doppelte Sendeleistung für dieselbe Reichweite bzw. hat bei gleicher Sendeleistung eine entsprechend niedrigere Reichweite gegenüber der Vierdrahtleitung mit separatem Adernpaar für jede Richtung.

== Elektronische Nachbildungen ==
Wenn die Umstände es erlauben, wird die Gabelschaltung gerne elektronisch nachgebildet, um den Differentialtransformator einzusparen. Dabei wird ein aktiver 3-Port [[Zirkulator]] verwendet. Einfachere Schaltungen verwenden ein passives Netzwerk und einen [[Operationsverstärker]] als [[Subtrahierer]].<ref>{{Internetquelle |autor=Harry Holt |url=https://archive.org/details/bitsavers_nationalapHybridDesignOct1999_3144209 |titel=Optimum Hybrid Design |titelerg=Application Note 397 |hrsg=National Semiconductor |datum=October 1999 |seiten=14 |abruf=2022-08-10 |sprache=en}}</ref>

== Literatur ==
* Rolf Herheuser: ''Planung von Vermittlungsnetzen''. Eine Einführung, vdf Hochschulverlag AG, Zürich 2008, ISBN 978-3-7281-3698-5.
* Rudolf Nocker: ''Digitale Kommunikationssysteme 2.'' 1. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2005, ISBN 978-3-528-03977-6.
* Hermann Weidenfeller: ''Grundlagen der Kommunikationstechnik''. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2002, ISBN 3-519-06265-8.
* Harald Schumny: ''Signalübertragung.'' 2. durchgesehene Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag, Braunschweig 1987, ISBN 978-3-528-14072-4.
* Karl Steinbuch, Werner Rupprecht: ''Nachrichtentechnik.'' Eine einführende Darstellung, 2. Auflage, Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 1973, ISBN 978-3-642-96135-9.
* [[Handwörterbuch des elektrischen Fernmeldewesens]]; 2. Auflage, Band G–P; S. 629
* Hölzer/Thierbach, Nachrichtenübertragung; Springer-Verlag 1966; S. 294

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Gabel}}
* [https://home.zhaw.ch/~rur/ntm/unterlagen/ntmkap4pots.pdf Telefon-Teilnehmeranschluss – ein Beispiel] (abgerufen am 11. August 2017)
* [https://www.computerwoche.de/a/aktive-gabelschaltung-daempft-sendesignal,1181369 Aktive Gabelschaltung dämpft Sendesignal] (abgerufen am 11. August 2017)
* [http://edoc.sub.uni-hamburg.de/haw/volltexte/2008/605/pdf/Ausarbeitung.pdf Untersuchung aktiver Zirkulatoren zur Signalübertragung im Audiofrequenzbereich] (abgerufen am 11. August 2017)
* [http://tkhf.adaxas.net/cd1/08%20KZF%20Analoge%20Teilnehmerschnittstelle.pdf Analoge Teilnehmerschnittstelle] (abgerufen am 11. August 2017)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Kommunikationstechnik]]
[[Kategorie:Übertragungstechnik]]
[[Kategorie:Elektrische Schaltung]]

Gabelschaltung - Versionsgeschichte

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