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Schaltung zur elektronischen Entschlüsselung einer Frequenzfolge, insbesondere für fahrbare Richtfunkgeräte und
P ers onensuchanlagen
Im Stammpatent ist eine Schaltung zur elektronischen Entschlüsselung einer Folge von Impulsen mit verschiedenen, gegebenenfalls wiederholten, jedochbei unmittelbarer Wiederholung nicht gleichbleiben- den Frequenzen, insbesondere für fahrbare Richtfunkgeräte und Personensuchanlagen beschrieben.
Diese
Schaltung beruht darauf, dass in einer Reihe von elektronischen selektiven Empfängern, die der Reihe nach den Impulsen einer zu entschlüsselnden Frequenzfolge zugeordnet sind und von welchen jeder Emp- fänger auf die Frequenz des entsprechenden Impulses abgestimmt ist, wobei der erste Empfänger stets empfangsbereit ist und die restlichen Empfänger im Ruhezustand zwar gespeist, jedoch gesperrt gehalten sind, jeder Impuls der Frequenzfolge den jeweils empfangsbereiten und auf die eigene Frequenz abge- stimmten Empfänger aktiviert und den darauffolgenden Empfänger unter elektronischer Entsperrung für einen solchen Zeitabschnitt in Empfangsbereitschaft versetzt, der mindestens die Länge einer Pause zwi- schen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen überschreitet, jedoch vorzugsweise die gesamte Länge zweier
Pausen und des dazwischenliegenden Impulses unterschreitet,
wobei jeder Empfänger aus einem selekti- ven Röhren-oder Transistorverstärker besteht, der einen eigenen im Ruhestand geöffneten, elektronischen Schalter steuert. Dabei sind die Impulse des verschlüsselten Zeichens voneinander durch eine gegenüber der Länge eines jeden Impulses vorzugsweise kurze Pause getrennt und weisen eine ausreichende Länge auf, um eine genügend grosse Anzahl an Wechselstromstössen des Zeichens zu umfassen.
Die vorliegende erfindungsgemässe Weiterentwicklung der Schaltung nach dem Stammpatent Nr. 206946 ist dadurch gekennzeichnet, dass mit Ausnahme des ersten Empfängers, der Eingangskreis eines jeden Empfängers sowohl dem Entsperrungskreis des eigenen Empfängers, der durch den elektronischen Schalter des vorgeordneten Empfängers steuerbar ist, als auch dem Zeicheneingangskreis gemeinsam zugeordnet ist, und dass die Zeichen den entsprechenden Eingangskreisen von sämtlichen Empfängern über zur Einkopplung der Zeichen selbst dienende Kopplungsmittel zugeführt sind, die gleichzeitig eine gleichstrommässige Entkopplung zwischen den einzelnen Empfängern gewährleisten.
Für die Erfindung ist es grundsätzlich unwesentlich, ob der erste Empfänger auch in den Zeitabschnitten stets empfangsbereit ist, in welchen sein Einsatz für eine Entschlüsselung nicht benötigt wird. Es können daher auch Mittel vorgesehen sein, um den ersten Empfänger mittels eines von aussen stammenden Zeichens, beispielsweise mittels eines Stromstosses mit gegebener Dauer und bestimmten Eigenschaften zu sperren.
Sowohl im Stammpatent, als auch bei der gegenständlichen Erfindung wird von den vor dem Ent- sehlussler erfolgenden Vorgängen abgesehen, da unterstellt ist, dass für die Übertragung und für den Empfang des kodierten Zeichens die für Fernmeldezwecke im allgemeinen bekannten Mittel, unter Verwendung von drahtgebundenen und/oder drahtlosen Leitungen, in Frage kommen.
An Hand der beiliegenden Figuren sind im nachstehenden einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Anordnung beschrieben.
In der nachstehenden Beschreibung wird als"Verstärker","Entschlüsselungsstufe"oder lediglich"Stu- fe"ein einheitliches Ganzes, einen selektiven Verstärker und den jeweils zugeordneten elektronischen
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Schalter umfassend, bezeichnet. Es sei ausserdem hervorgehoben, dass der durch jeden Verstärker der Reihe, u. zw. vom ersten bis zum vorletzten Verstärker inbegriffen, gelieferte Entsperrstrom vorzugsweise solche Eigenschaften aufweist, die dem durch den letzten Verstärker gelieferten Strom entsprechen, und dass der Strom dieses letzten. Verstärkers als"Kennzeichen"bezeichnet wird.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anordnung als einpoliges Schaltschema dargestellt. In dieser Figur stellen die mit A, B, C, D... N bezeichneten Rechtecke entsprechende Verstärker dar, die sowohl untereinander in Reihe über die Leitungen b, c, d, e... n, als auch an die Zei-
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B. liberCe... Cn, parallel geschaltet sind. Die Eingangsklemme eines jeden Verstärkers, vom zweiten bis zum letzten Verstärker Inbegriffen, ist sowohl dem jeweiligen Entsperrkreis, als auch dem Zeicheneingangskreis gemeinsam zugeordnet. Die Entsperrung des zweiten bis zum letzten Verstärker ist nach Massgabe der im Stammpatent angegebenen Vorkehrungen zeitlich begrenzt, wogegen der erste Verstärker A dauernd entsperrt gehalten ist.
Die vom letzten Verstärker N abgehende Leitung s kann das Kennzeichen für die erfolgte Auswertung der empfangenen Frequenzfolge nur dann weiterleiten, wenn diese Frequenzfolge der Einstellung des Entschlüsslers entspricht. Die Batterie B speist mit geeigneten Polaritäten die gesamte Anordnung.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende :
Kommt am Eingang E des Entschlusslers eine aus n Impulsen mit den Frequenzen fa, fb, fc, fd... fn
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A, B, C, D... N der Reihe nach abgestimmt sind, so entsperrt der erste durch A verstärkte Impuls zeitweilig durch den zugeordneten Schalter den Verstärker B liber die Leitung b.
B verstärkt den zweiten Impuls und entsperrt C ; C verstärkt den dritten Impuls und entsperrt D usw. bis zum Verstärker N, welcher den letzten Impuls der Frequenzfolge verstärkt und das Kennzeichen über die Leitung s weitergibt. Falls auch nur ein Impuls, unabhängig von seinerLage in der übertragenen Frequenzfolge z. B. der dritte Impuls eine Frequenz hat, die von der für den entsprechenden Verstärker, z. B.
C vorgesehenen Frequenz abweicht, so erfolgt die Entschlüsselung regelrecht bis zum vorgeordneten Verstärker, im angenommenen Falle bis zu B, welcher C gleichzeitig entsperrt ; C erhält jedoch nicht die Frequenz auf die er abgestimmt ist und ist daher nicht in der Lage, D zu entsperren. Da D den vierten Impuls nicht verstärken kann, unterbricht er den Entschlüsselungsvorgang und sämtliche Teile kehren in ihren Ruhestand zurück.
Bei dieser Variante ist angenommen, dass der erste Verstärker A, ebenso wie alle restlichen Verstärker B, C, D... N der Verstärkerkette im Ruhezustand gesperrt ist, jedoch über die Leitung t mittels eines Steuerzeichens entsperrbar ist, das durch eine in Fig. 2 mit T bezeichnete, besondere Einrichtung geliefert wird. Diese Einrichtung kann z. B. in einer besonders einfachen Ausführungsform ein handbetätigter Schalter sein, durch welchen der erste Empfänger nur. während bestimmter Zeitabschnitte entsperrt wird.
Es kann sich aber auch z. B. um einen Empfänger handeln, der auf ein bestimmtes, zu empfangendes Zeichen anspricht.
Der durch diese Variante für einen für n Impulse eingerichteten Entschlüssler im Vergleich zu einem gemäss Fig. l, jedoch für n + 1 Impulse eingerichteten Entschlussler, gebotene Vorteil besteht darin, dass ein solcher Entschlüssler für beliebige Zeitintervalle, in Abhängigkeit von dem von der Einrichtung T herrührenden Zeichen, gesperrt oder entsperrt gehalten werden kann.
Aus obigen Ausführungen geht hervor, dass ein erfindungsgemäss aufgebauter EntschlUssler aus einer Anzahl von Stufen gebildet ist, die der Impulszahl des Kodes entspricht, wobei jede dieser Stufen folgende Funktionen auszulösen vermag :
1. Identifizierung einer vorgegebenen Frequenz, auf Grund ihrer besonderen Eigenschaften ;
2. zeitweilige Entsperrung des nachgeordneten Verstärkers, falls eine solche Identifizierung stattfindet.
Von diesen Stufen, wenn man von der Frequenz absieht, auf die sie abgestimmt sind, gibt es lediglich zwei Arten, u. zw. eine erste Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verstärker dauernd entsperrt ist, und eine zweite Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verstärker zeitweilig entsperrbar, jedoch im Ruhezustand gesperrt ist.
Es folgt daraus, dass ein n-stufiger Entschlüssler der in Fig. l dargestellten Art durch die Beschreibung eines zweistufigen Entschliisslers definierbar ist, mit einer eingangsseitigen Stufe der ersten Art, d. h. stets entsperrten Stufe, die mit einer Stufe der zweiten Art, also im Ruhezustand gesperrten Stufe verbunden ist. Zwischen diesen beiden Stufen kann man sich (n - 2) Stufen der zweiten Art eingefügt denken, die sich voneinander lediglich in den induktiven Werten der abgestimmten Kreise entsprechend der jeweils zu verstärkenden Frequenz unterscheiden.
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Die Fig. 2 zeigt die Schaltung einer bevorzugten Ausführungsform eines derartigen Entscl1llisslers, der grundsätzlich mit Transistoren, z. B. pnp-Transistoren bestückt und mit selektiven Verstärkern ausgerüstet ist, die nach dem italienischen Patent Nr. 591087 der Patentinhaberin aufgebant sind, wobei im Emitterkreis des Transistors ein Widerstand und ein Serienresonanzkreis zueinander parallel geschaltet sind und 1m Kollektorkreis desselben Transistors ein Parallelresonanzkreis angeordnet ist.
In Fig. 3 ist der Eingang E des Entschlüsslers durch die Kondensatoren Cl, C2 mit den Eingängen El bzw. E2 der beiden Entschlüsselungsstufen verbunden, die durch strichpunktierte Linien umrahmt sind, wobei die linke Stufe der ersten Art (dauemd entspent) mit der rechten Stufe der zweiten Art (im Ruhezu- stand gesperrt) zusammengeschaltet ist.
Der Spannungsteiler RI, R2, dessen Enden an der Batterie B liegen, versorgt die Basiselektrode bl des Transistors Tri mit einer geeigneten negativen Vorspannung, so dass dieser Transistor entsperrt gehalten
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;dieselbe Frequenz, z. B. fp abgestimmt sind.
Die Zweitwicklung der Induktionsspule L2 liegt mit ihren Enden zwischen der Basiselektrode b2 und dem Emitter e2 des Transistors Tr2, dem keine Vorspannung erteilt wird und dessen Kollektor c2 munit- telbar mit der Batterie B verbunden ist, wobei im Emitterkreis (e2) und parallel zueinander der Kondensator C5 und der Spannungsteiler R4, R5 angeordnet sind, dessen Widerstände derart bemessen sind, dass der Basiselektrode b3 des Transistors Tr3 der zweiten Stufe im gegebenen Zeitpunkt ein geeigneter Entsperrstrom geliefert werden kann.
Die Schaltung der zweiten Stufe unterscheidet sich von der ersten Stufe lediglich dadurch, dass die Basiselektrode b3 des Transistors Tr3 im Ruhezustand nicht vorgespannt ist, wobei der Emitter e3 durch den Spannungsteiler R6, R7 negativ und dauernd vorgespannt ist, und wobei RIT gleichzeitig als Gegenkopplungswiderstand für den Transistor Tr3 wirkt, der im Ruhezustand vollkommen gesperrt ist, und wo-
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gelieferte Strom aktiviert den einseitig geordneten Verbraucherkreis M, wobei dieser Verbraucherkreit eine Alarm- oder Rufeinrichtung, ein Relais, eine Fernsteuereinrichtung od.dgl. sein kann.
Die Wirkungsweise des beschriebenen EntschlUsslers wickelt sich folgendermassen ab : angenommen es wird in E eine aus zwei Impulsen mit den Frequenzen fp bzw. fq bestehende Frequenzfolge aufgenommen, so verstärkt der Transistor Tri die Frequenz fp auf die er abgestimmt ist und das verstärkte Zeichen, das der Zweitwicklung der Induktionsspule L2 entnommen wird, erscheint zwischen der Basiselektrode b2 und dem Emitter e2 des Transistors Tr2, der nicht vorgespannt ist und daher dieses Zeichen verstärkt und gleichzeitig gleichrichtet, so dass am Emitter e2 eine negative Gleichspannung entsteht.
Diese Spannung ladet den Kondensator C5 auf, welcher sich gegen Erde sowohl über R4, R5, als auch über R4-b3-R7 entladet und somit den Transistor entsperrt, der daher die Frequenz fq des zweiten Impulses der Frequenzfolge verstärken kann, der von E aus über den Kondensator C2 zugeleitet wird. Der Entspemmgszustand des Transistors Tr3 wird beendet, sobald die durch den Kondensator C5 gespeicherte Ladung auf einen Bruchteil der Anfangsladung sinkt. Von der Entsperrung des Transistors Tr3 ausgehend, wirkt die zweite Stufe genau so wie die erste Stufe, indem die durch Tr4 verstärkte und gleichgerichtete Frequenz fq am Emitter e4 eine negative Spannung erscheinen lässt, welche den Kondensator CS aufladet, dessen über die Leitung s fliessender Entladestrom den Verbraucherkreis aktiviert.
Die Fig. 4 zeigt die Schaltung eines der soeben beschriebenen Anordnung ähnlichen Entschlüssers, der im Vergleich dazu einige zusätzliche Schaltungselemente aufweist, die zwar für die Wirkungsweise nicht unentbehrlich sind, in der Praxis jedoch eine wesentliche Bedeutung haben. Es handelt sich 1m einzelnen um folgende Elemente.
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Rn ; dieseleichter gestaltet.
2. Widerstände R12, R13 ; diese im Emitterkreis der Translstoren Tr2, Tr4 eingesetzten Widemände weisen einen Widerstandswert auf, welcher der Summe von R4 + R5 und R8 + R9 entspricht (vergl.Fig.3),
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niederohmig ;RS, R9, C8 die gleiche Zeitkonstante bei Verwendung von Kondensatoren mit kleinerer Kapazität und da- her mit geringerem Raumbedarf erzielbar ist.
3. Kristalldioden Dl, D2 : Der Einsatz dieser Dioden stellt eine unmittelbare Folge der vorgenannten
Variante dar. Diese Dioden sind nämlich so geschaltet, dass sie die Aufladung der Kondensatoren C5, CS ermöglichen, jedoch deren Entladung über die verhältnismässig niederohmigen Emitterwiderstände R12,
R13 verhindern.
Die Fig. 3 zeigt die Schaltung der ersten Stufe eines nach Fig. 2 ausgebildeten Entschlusslers, dessen erster Verstärker der Reihenanordnung also im Ruhezustand gesperrt, dagegen mittels eines äusseren Zei- chens für beliebig lange Zeitabschnitte entsperrbar ist. Es handelt sich dabei um eine Stufe der zweiten
Art, auf die eine oder mehrere (in der Figur nicht dargestellte) weitere Stufen ebenfalls der zweiten Art folgen, die untereinander und mit dem Eingang E in der bereits beschriebenen Weise verbunden sind.
Aus Fig. 5 geht hervor, dass die Basiselektrode bl des Transistors Tri im Ruhezustand nicht vorge- spannt Ist, wogegen der Emitter el durch den an den Klemmen der Batterie B liegenden Spannungsteiler R1, R2 eine negative Vorspannung erhält. Daher ist der Transistor Tri vollständig gespent, mit Ausnah- me jener Zeitabschnitte, in welchen ein von einer nicht näher bezeichneten Einrichtung T stammendes und dem Eingang EI der Stufe zugeführtes Zeichen einen entsprechenden Stromdurchgang in der Basis- elektrode bl des Transistors Tri hervorruft und letzteren dabei entsperrt. Auf die Wirkungsweise dieser
Stufe wird hier nicht nochmals näher eingegangen, da diese bereits beschrieben wurde. Die an Hand der Fig.4 geschilderten Schaltungsmassnahmen können auch bei dieser Art des EntschlUsslers mit Vorteil ange- wendet werden.
Das eingangs genannte elektronische Entschlttwelungsverfahren und die den Gegenstand der vorlie- genden Erfindung darstellende Anordnung finden interessante Anwendungsgebiete in den drahtgebundenen Femsprecbsystemen mit Wahlruf der einzelnen Teilnehmer, da die vorgeschlagene Anordnung für ihre Verwirklichung keiner komplizierten, elektromechanischen Elemente, wie Wähler, Relaisketten 11. dgl. bedarf. Im Vergleich zu den Induktivwahl-Systemen erfordert die erfindungsgemässe Anordnung für die längeren Leitungsabschnitte keine kostspieligen Impulsübertragungen, die in bedeutend billigerer Weise durch übliche niederfrequente Verstärker ersetzbar sind, die in der Lage sind, sowohl die Zeichen des Rufes, als auch die Sprechströme zu verstärken.
Weitere interessante Anwendungsmöglichkeiten sind durch Funknetz gegeben, 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 Te1lneJunerstellen sich auch ohne Mitwirken der Hauptstelle miteinander in Verbindung setzen können, wobei im letzteren Falle mehrere Paare von Funkkanälen vorgesehen sind.
Eine weitere bedeutende Anwendungsmöglichkeit 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 über einen eigenen Empfänger verfügt. Da in diesem Falle die Kosten der Anlage in einem Ausmass von SO-90 durch die Kosten der Empfänger gegeben sind, fällt die durch die vorliegende Erfindung gebotene Möglichkeit besonders ins Gewicht, dass die Entscblüssler für diese Empfänger mit besonders niedrigem Aufwand herstellbar sind.
Weitere bedeutende Anwendungsmöglichkeiten eröffnen sich im Rahmen der drabtgebundenen und insbesondere drahtlosen Fernsteuerungen, da die vorgeschlagene Anordnung die Durchgabe einer extrem hohen Anzahl von Feinsteuerungen mit Sicherheit und mit einfachen Mitteln ermöglicht. Bei einer solchen Anwendung wirkt die Leitung s nach den Fig. 1-4, anstatt auf ein Ruforgan, auf eine besondere Servosteuermg, und jeder einzelne, zwei oder mehrere Stufen umfassende Entschlüssler stellt eine Femsteuermöglichkeit dar. Verfügt der sendeseitige Verschlüssler beispielsweise aber zehn verschiedene Frequenzen, so können mit einem nur dreistelligen Kode bis zu 810 verschiedene Fernsteueruagen gebildet werden.
Diese Zahl ergibt sich aus der Formel :
Verfügbare Kanalzahl = n x (n-l) P', wobei n die Anzahl der Frequenzen des sendeseitigen Veischlüssles und p die Stellenzahl de ! Kode ; ist.
Sollen die Fernsteuenmgen innerhalb einer einzigen unbemannten und/oder unzugänglichen Station bzw. Stelle wirken, so kann der an sich bekannte Empfänger-Demodulator für sämtliche Entschlüssler ge-
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meinsam vorgesehen sein, wodurch sich eine wesentliche Verminderung der Kosten, des Platzbedarfes und des Gewichtes ergibt.
Unter den zahlreichen weiteren Anwendungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes sei das Gebiet der elektronischen Rechenmaschinen genannt.
Im einzelnen kann der mit einer ersten, im Ruhezustand gesperrten, und mit einem äusseren Zeichen entsperrbaren Stufe (vergl. Fig. 2 und 5) versehene Entschlüler dazu eingerichtet sein, um eine kodierte
Information nur während bestimmter Zeitabschnitte aufzunehmen, so dass eine noch grössere Betriebssi- cherheit erzielt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
L Schaltung gemäss Patent Nr. 206946, zur elektronischen Entschlüsselung einer Folge von Impulsen mit verschiedenen, gegebenenfalls wiederholten, jedoch bei unmittelbarer Wiederholung nicht gleichbleibenden Frequenzen, insbesondere für fahrbare Richtfunkgeräte und Personensuchanlagen, wobei 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 zwar 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, wobei jeder Empfänger aus einem selektiven Röhren- oder Transistorverstärker besteht, der einen eigenen im Ruhezustand geöffneten, elektronischen Schalter steuert, dadurch gekennzeichnet, dass mit Ausnahme des ersten Empfängers, der Eingangskreis eines jeden Empfängers sowohl dem Entsperrungskreis des eigenen Empfängers,
der durch den elektronischen Schalter des vorgeordneten Empfängers steuerbar ist, als auch dem Zeicheneingangskreis gemeinsam zugeordnet ist, und dass die Zeichen den entsprechenden Ein- gangskre1sen von sämtlichen Empfängern über zur Einkopplung der Zeichen selbst dienende Kopplungsmittel zugeführt sind, die gleichzeitig eine gleichstrommässige Entkopplung zwischen den einzelnen Empfängern gewährleisten.