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Schaltung zur elektronischen Entschlüsselung einer Frequenzfolge, insbesondere für fahrbare Richtfunkgeräte und Personensuchanlagen
Zum Wählen eines Teilnehmers über einen Funkkanal unter zahlreichen Teilnehmern, die mit be- sonderen Empfängern versehen und auf einem verhältnismässig grossen Gebiet verteilt sind, wird üblicher- weise ein Rufcode verwendet, bestehend aus geeigneten Modulationsfrequenzen, die zumeist im Bereich der Hörfrequenzen liegen.
Der Entschlüssler, der sich dazu eignet, eine bestimmte unter sämtlichen möglichen Folgen auszu- scheiden, stellt einen Bestandteil eines jeden Empfängers dar und ist für jeden Empfänger unterschiedlich gekennzeichnet.
Die empfangenen und in an sich bekannter Weise demodulierten Zeichen wirken auf den Entschlüss- ler, der-bei Übereinstimmung der gegebenen Folge mit der eigenen Kennzeichnung - in der Regel ein in einer Hörfrequenz bestehendes Rufkennzeichen liefert.
Zur Zeit haben sich solche Entschlüssler ziemlich eingeführt, die aus einem oder mehreren Relais mit je einer oder mehreren Schwinglamellen (Resonanzrelais) bestehen, die im Resonanzzustand durch die empfangenen Frequenzen erregt werden. Werden die Lamellen des oder der Relais eines Entschlüss- lers aufeinanderfolgend entsprechend dessen kennzeichnender Folge in Schwingungen versetzt, so meldet eine besondere Vorrichtung in geeigneter Weise den Ruf des gewünschten Teilnehmers.
Eine neuzeitliche Ausführung einer derartigen Anordnung ist im Schriftsatz"Pocket-radio Signalling" von W. Strack in der Zeitschrift Bell Laboratories Record, Jänner 1958, beschrieben.
Damit eine sichere Wirkungsweise dieser Entschlüssler gewährleistet ist, sind aber hochwertige Resonanzrelais einzusetzen, die aufwendig und schwer sind. Die Verwendung von billigen Relais mit kleineren Abmessungen wirkt sich nachteilig auf die Betriebsgüte Aus, insbesondere wenn der Betrieb eine grosse Anzahl von Teilnehmern umfasst. Ausserdem bedingt die Verwendung von Resonanzrelais bekanntlich, dass die Frequenzen des Codes sehr stabil, z. B. Quarzfrequenzen sein müssen, da die Selektivität der Lamellen äusserst scharf ist ; eine geringe Verschiebung einer Frequenz des Codes auch nur um wenige Hz kann bereits eine solche Frequenz zum Zwecke der Entschlüsselung vollständig unwirksam machen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektronischen Entschlüsselung einer Folge von Impulsen mit verschiedenen, gegebenenfalls wiederholten, jedoch mindestens nicht unmittelbar aufeinanderfolgend wiederholten Frequenzen, insbesondere für fahrbare Richtfunkgeräte und Personensuchanlagen, welches die Herstellung eines innerhalb weitester Grenzen mit Sicherheit arbeitenden und sehr wirtschaftlichen Entschlüsslers ermöglicht, da dessen elektrische Bestandteile äusserst einfach und gebräuchlich sind ; ausserdem kann das Frequenzband der elektronischen Wahleinrichtungen ziemlich breit sein und brauchen die Frequenzen des Codes nicht extrem stabil zu sein, so dass auch bei der Herstellung der Generatoren eine weitere Ersparnis erzielbar ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer Reihe von elektronischen, selektiven Empfängern, die der Reihe nach den Impulsen einer zu entschlüsselnden Frequenzfolge zugeordnet sind und von welchen jeder Empfänger auf die Frequenz des entsprechenden Impulses abgestimmt ist, wobei der erste Empfänger stets empfangsbereit ist und die restlichen Empfänger im Ruhezustand ungespeist bzw. gesperrt gehalten sind, jeder Impuls der Frequenzfolge den jeweils empfangsbereiten und auf die eigene Frequenz abgestimmten Empfänger aktiviert und den folgenden Empfänger für einen solchen Zeitabschnitt in Empfangsbereitschaft versetzt, der mindestens die Länge einer Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen überschreitet, jedoch vorzugsweise die gesamte Länge zweier Pausen und des dazwischenliegenden Impulses unterschreitet.
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Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur elektronischen Entschlüsselung einer Impulsfolge mit dem obenbezeichneten Verfahren, wobei jeder Empfänger aus einem selektiven Röhren- oder Transistor- verstärker besteht, der einen im Ruhezustand geöffneten, elektronischen Schalter steuert. Diese erfin- dungsgemässe Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter eines jeden Empfängers, vom ersten bis zum vorletzten inbegriffen.
sowohl im Speisestromkreis des selektiven Verstärkers des folgen- den Empfängers, als auch im Ladestromkreis eines Kondensators liegt, dessen Entladungsstrom den fol- genden Empfänger zeitweise aktivierbar hält, und dass der Speisestromkreis des selektiven Verstärkers des ersten Empfängers ständig geschlossen ist und der Schalter des letzten Empfängers in einem Signalstrom- kreis liegt, der zur Meldung des erfolgten Empfanges der zu entschlüsselnden Impulsfolge dient.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen. nach dem genannten Verfahren arbeitenden Entschlüsslers gezeigt. Der durch ein Blockschema dargestellte Entschlüssler ist beispielswei- se für eine Folge von vier Impulsen vorgesehen. In der Figur ist der Sendeteil nicht dargestellt und im
Empfangsteil wurde der Empfänger-Demodulatorsatz weggelassen, da es sich um für die Erfindung unwe- sentliche, an sich bekannte Einrichtungen handelt.
Es wird angenommen, dass der sendeseitig Verschlüssler über eine gewisse Anzahl, z. B. über 10 verschiedene Frequenzen fO, fl, f2... f9 verfügt, die mit den fortlaufenden Ziffern 0, l, 2... 9 be- zeichnet sind, und dass der Code, wie bereits erwähnt, aus 4 Ziffern besteht. Eine vollständige Folge besteht demnach aus einer Reihe von 4 Frequenzen, die nacheinander für einen Zeitabschnitt ausgesendet werden, der wenigstens für die ordnungsgemässe Arbeitsweise der einzelnen Stufen des Entschlüsslers ausreicht.
Beim Empfang wird die in an sich bekannter Weise bereits demodulierte Folge des Codes den Eingangsklemmen El, E2" eines aperiodischen Entkopplers DA (der zwar an sich nicht unbedingt erforderlich ist) und daher dem Entschlüssler D zugeführt. Letzterer enthält vier Empfänger Rl... R4, welche je aus einem abgestimmten Verstärker AI... A4 und einem elektronischen Schalter II... 14 bestehen. Ist dem Entschlüssler D beispielsweise die Rufnummer 3562 zugeordnet, so sind die Empfänger der Reihe nach auf die Frequenzen f3, f5, f6 und f2 abgestimmt. Die elektronischen Schalter werden jeweils durch das vom zugeordneten Verstärker gelieferte, verstärkte Zeichen gesteuert und sind in Abwesenheit dieses Zeichens geöffnet.
Sie können entweder mit Elektronenröhren oder mit Halbleitern, z. B. Dioden und Transistoren, aufgebaut sein. Ein Pol der Schalter 11... 14 ist mit einer gemeinsamen Spannungsquelle S verbunden ; mit dem ändern Pol sind die Schalter 11... 13 an den Speisestromkreis des jeweils folgenden Empfängers angeschlossen, wobei parallel dazu ein Kondensator Cl... C3 geschaltet ist. Diese Kondensatoren weisen einen solchen Wert auf, dass die durch die zeitweise Schliessung des jeweiligen,. vorgeordneten Schalters bewirkbare Aufladung dazu ausreicht, den angeschlossenen, selektiven Verstärker für die Dauer eines einzelnen Zeichens des Codes zu speisen.
Im betrachteten Beispiel weist ausserdem der Entladestromkreis eines jeden Kondensators eine solche Zeitkonstante auf, dass der Kondensator innerhalb eines Zeitabschnittes, deren Grössenordnung mit der Dauer einer vollkommenen Folge vergleichbar ist, also praktisch innerhalb weniger Sekunden entladen ist. Unter Steuerung durch den entsprechenden Verstärker A4 gibt der letzte Schalter 14 das Rufkennzeichen auf den Ausgang s. indem er diesen andie Spannungsquelle S legt.
Die Wirkungsweise des beispielsweise betrachteten Entschlüsslers erfolgt in der nachstehenden Weise :
Entspricht der Ruf der dem Entschlüssler D zugeordneten Folge, so wird der Verstärker beim Eintreffen des ersten Zeichens (Ziffer 3) aktiviert und bewirkt während dieses Zustandes das Schliessen des zugeordneten Schalters Il, der den Verstärker A2 der folgenden Stufe in Empfangsbereitschaft versetzt. Gleichzeitig wird der Kondensator Cl aufgeladen, der den Verstärker A2 auch noch nach der Beendigung des ersten Impulses, der damit verbundenen Disaktivierung des Verstärkers Al und der Wiederöffnung des Schalters II, aktivierbar hält.
Beim Eintreffen des zweiten Zeichens (Ziffer 5) veranlasst der Verstärker A2 das Schliessen des Schalters 12 und es wird der Kondensator C2 aufgeladen, der den Verstärker A3 zeitweise aktivierbar macht. Mit dem dritten Zeichen (Ziffer 6) tritt der Verstärker A3 in Wirkung und es wird der Schalter 13 geschlossen, der Kondensator C3 aufgeladen und der Verstärker A4 zeitweise aktivierbar gemacht. Trifft schliesslich auch das vierte Zeichen (Ziffer 2) der dem Entschlüssler D zugeordneten Folge ein, so wird der Verstärker A4 aktiviert, durch den der Schalter 14 geschlossen wird ; durch letzteren wird die Meldeleitung s zur Weitergabe des Rufzeichens an die Spannungsquelle S gelegt.
Durch diese Anordnung wird das Rufzeichen offensichtlich nur dann weitergegeben, wenn sämtliche Frequenzen des gegebenen Codes der Reihe nach mit den Frequenzen f3, f5, f6 und f2 übereinstimmen, auf welche die selektiven Verstärker AI, A2, A3 und A4 in derselben Reihenfolge abgestimmt sind. Wenn auch nur eine einzige Frequenz der Kennzeichnung des Entschlusslers D entweder nicht entspricht
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bzw. fehlt, oder wenn die Reihenfolge der Frequenzen nicht gewährt ist, so kann der Schalter 14 nicht schliessen und daher das Rufkennzeichen nicht weitergeben.
Aus den für das vorliegende Entschlüsselungsverfahren verwendbaren Rufnummern sollen-aus Sicher- heitsgründen-nur diejenigen Nummern ausgeschieden werden, die zwei oder mehrere einander gleiche und aufeinanderfolgende Ziffern enthalten. Diese Einschränkung kann zwar dadurch beseitigt werden, dass die Dauer der einzelnen Zeichen und der jeweiligen Pausen, sowie die Zeitkonstanten der verschiedenen Stufen des Entschlüsslers mit grösserer Genauigkeit festgelegt werden.
Dies würde jedoch kritischere Eigenwerte für die einzelnen Bestandteile ergeben und sich schliesslich in eine Kostenerhöhung der Einrichtungen auswirken ; anderseits kann der durch solche Massnahmen bedingte Gewinn an TeilnehmerRufnummern in wesentlich wirtschaftlicherer Weise erzielt werden, indem die Anzahl der Frequenzen, über die der sendeseitige Verschlüssler verfügen kann, entsprechend erhöht.
Neben dem Vorteil, dass das eifindungsgemässe Verfahren in äusserst einfacher und wirtschaftlicher Weise verwirklichbar ist, besteht der weitere Vorzug, dass auch in Systemen mit sehr vielen Teilnehmern jeder Fehlruf praktisch ausgeschlossen ist.
Bezüglich der Teilnehmer-Numerierung ist es nicht erforderlich, dass sämtliche Rufnummern die gleiche Stellenzahl haben. Das erfindungsgemässe Verfahren ist nämlich auch mit einer gemischten Numerierung verträglich. Zu diesem Zweck genügt es, dass der Zeitabschnitt, während dessen ein jeder Verstärker aktivierbar ist, derart beschränkt wird, dass er die gesamte Länge eines Impulses und der darauffolgenden Pause der Frequenzfolge unterschreitet. Es sei z. B. angenommen, dass einem Teilnehmer, wie im betrachteten Beispiel, die Rufnummer 3562 zugeteilt ist und dass ein anderer Teilnehmer dage-
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wirksam, da die dritte Frequenz der Folge mit der Frequenz des dritten Verstärkers nicht übereinstimmt und darüberhinaus die vierte Frequenz fehlt.
Wird hingegen der Teilnehmer 3562 gerufen, so entsprechen zwar die in der Folge enthaltenen Frequenzen f3. f5 und f2 der Reihe nach den Frequenzen der selektiven Verstärker des Entschlüsslers des Teilnehmers 352. In dem Zeitabschnitt der der Pause nach dem Zeichen mit der Frequenz f5 und dem Impuls mit der Frequenz f6, sowie der auf diesen Impuls folgenden Pause entspricht, wird jedoch in diesem Falle der dritte Verstärker des EntschlUsslers des Teilnehmers 352 erneut inaktiviert, der nach Empfang des Zeichens mit der Frequenz f5 zeitweise aktivierbar gemacht wurde, da in der Zwischenzeit der vorgeschaltete Kondensator mit Sicherheit wieder entladen ist.
Durch die gemischte Numerierung können beispielsweise den Teilnehmern mit grösserem Verkehrsanteil Rufnummern mit wenigen Ziffernstellen vergeben werden, so dass der gemeinsame Übertragungsweg möglichst wenig belastet wird. Anderseits kann durch eine solche Numerierung die Anzahl der für alle Teilnehmer insgesamt erforderlichen Entschlüsselungsstufen auf ein Mindestmass herabgesetzt werden.
Das erfindungsgemässe Entschlüsselungsverfahren findet eine bedeutende Verwendung in Funknetzen, bestehend aus einer zentralen Sende- und Empfangsstelle und einer gewissen Anzahl an Sende- und Empfangsstellen für Teilnehmer (sowohl die zentrale Stelle als auch die Teilnehmerstellen können fahrbar oder ortsfest angeordnet sein), wobei die Forderung besteht, dass entweder die Hauptstelle sich mit den einzelnen Teilnehmerstellen getrennt in Verbindung setzen kann und umgekehrt, unter Verwendung von nur zwei Funkkanälen, oder dass neben dieser Verkehrsart die einzelnen Teilnehmerstellen sich auch ohne Mitwirken der Hauptstelle in Verbindung setzen können, wobei in letzterem Falle mehrere Paare von Funkkanälen vorhanden sind.
Eine weitere bedeutende Anwendung ist durch die Personensuchanlagen gegeben, in welchen eine Hauptstelle in der Lage sein soll, zahlreiche auf einem bestimmten Gebiet verteilte Teilnehmer über einen einzigen Funkkanal getrennt zu rufen, wobei jeder Teilnehmer einen eigenen Empfänger hat.
Eine weitere bedeutende Anwendung liegt im Rahmen der Fernsteuerungen (mittels Draht oder Funk), da die vorgeschlagene Anordnung die Durchgabe einer extrem hohen Anzahl an Fernsteuerungen mit Si-
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;eine Schalteinrichtung gesteuert und jeder, in geeigneter Weise gekennzeichnete Entschlüssler D ermöglicht die Durchgabe einer Fernsteuerung ; verfügt mrn beispielsweise über einen 3-stelligen Code und Liber zehn Frequenzen, so können 810 unterschiedliche Steuerbefehle gebildet werden.
Sollen diese Steuerbefehle innerhalb einer einzigen unbemannten und/oder unzugänglichen Stelle
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(wie z. B. Elektrizitätswerke, Zwischenstationen für Draht- oder Funkverbindungen, Ballonsonden, fern- gelenkte Waffen, künstliche Satelliten usw. ) Funktionen auslösen. so kann ein einziger Empfänger- Demodulatorsatz für sämtliche EntschlUssler vorgesehen werden, deren Eingänge dann untereinander par- allel und gleichzeitig mit dem Ausgang des gemeinsamen Empfänger-Demodulatorsatzes zusammenge- schaltet sind, wogegen die einzelnen Ausgänge (Leitungen s) im Aktivierungszustand ihres Entschlüsslers
D je eine zugeordnete Schalteinrichtung der betreffenden Stelle steuern.
Auch für die Fernsprechsysteme mit Wahlanruf der einzelnen Teilnehmer über Drahtverbindungen eröffnen sich weitere Anwendungsgebiete, da das vorgeschlagene Verfahren für seine Ausübung keine be- sonderen Relais oder Vorrichtungen benötigt ; insbesondere bei Vermittlungssystemen mit Induktivwahl kommt das erfiudungsgemässe Verfahren auch auf den längeren Strecken ohne Impulsübertragungen aus, die in wesentlich wirtschaftlicherer Weise durch normale niederfrequente Verstärker ersetzbar sind, wel- che sowohl die Zeichen des Rufcodes, als auch das Gespräch verstärken.
Der erfindungsgemässe Entschlüssler kann wahlweise mit Hochvakuumröhren, Gasentladungsröhren, Dioden und Transistoren aufgebaut werden ; der grundsätzliche Einsatz von Transistoren ist insbesondere vom Standpunkt des Raum- und Gewichtsbedarfes, sowie des Selbstbetriebes und der Kosten empfehlenswert, da der geringe Stromverbrauch der Transistoren die Verwendung von Bestandteilen kleinster Abmessungen und von geringen Energiequellen ermöglicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur elektronischen Entschlüsselung einer Folge von Impulsen mit verschiedenen, gegebenenfalls wiederholten, jedoch bei unmittelbarer Wiederholung nicht gleichbleibenden Frequenzen, insbesondere für fahrbare Richtfunkgeräte und Personensuchanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Reihe von elektronischen, selektiven Empfängern, die der Reihe nach den Impulsen einer zu entschlüsselnden Frequenzfolge zugeordnet sind und von welchen jeder Empfänger auf die Frequenz des entsprechenden Impulses abgestimmt ist, wobei der erste Empfänger stets empfangsbereit ist und die restlichen Empfänger im Ruhezustand ungespeist bzw.
gesperrt gehalten sind, jeder Impuls der Frequenzfolge den jeweils empfangsbereiten und auf die eigene Frequenz abgestimmten Empfänger aktiviert und den darauffolgenden Empfänger für einen solchen Zeitabschnitt in Empfangsbereitschaft versetzt, der mindestens die Länge einer Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen überschreitet, jedoch vorzugsweise die gesamte Länge zweier Pausen und des dazwischenliegenden Impulses unterschreitet.