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System zum Empfang von tonfrequenten Signalen
Die Erfindung betrifft ein System zum Empfang von tonfrequenten Signalen, die aus Grundwelle und bzw. oder Kombination mit ihren entsprechenden Oberwellen mehrerer Signalfrequenzen gebildet werden.
Es ist. bekannt, tonfrequente Signale auf der Basis der Frequenzselektion mittels Tonfrequenzempfän- gern mit entsprechend dimensionierten Filterkreisen auszuwerten. Diese Filter haben eine Bandbreite, die umso kleiner ist, je mehr Frequenzen in einem vorgegebenen Frequenzband unterzubringen sind. Je klei- ner aber die Bandbreite wird, desto grösser wird die Einschwingzeit. Damit wird also die Signalgeschwin- digkeit reduziert. Bekannte Signalsysteme sehen deshalb vor, weniger Signalfrequenzen zu verwenden und die Anzahl der Signale durch entsprechende Codierung zu erreichen. So können z. B. schon bei gleichzeitigem Aussenden von zwei aus fünf Frequenzen zehn verschiedene Signale gebildet werden.
Die
Bandbreite pro Empfänger kann daher doppelt so gross sein, wie bei einem Verfahren mit zehn Einzelfre- quenz-Signalen. Im allgemeinen ist also nicht nur weniger Aufwand an tonfrequenten Einrichtungen er- forderlich, sondern dabei wird noch eine Erhöhung der Signalgeschwindigkeit erreicht.
In manchen Fällen ist ein derartig codiertes System jedoch nicht vorteilhaft, besonders dann, wenn sehr viele Sendestellen und nur wenige Empfangsstellen vorhanden sind. Da ein Signal sich stets aus zwei Frequenzen zusammensetzt, muss in der Sendestelle ein Generator vorgesehen werden, der zwei Frequenzen gleichzeitig erzeugen kann. Aus diesem Grunde wird in diesen Fällen einem System mit nur einer
Frequenz pro Signal der Vorzug gegeben. Der Aufwand in den Sendestellen kann dann klein gehalten werden. Ausserdem erlaubt ein derartiges System die Auswertung der Signale auf der Basis der Zeitselektion.
Damit lässt sich die Signalgeschwindigkeit zusätzlich erhöhen. Beim Empfang eines Signales wird nur die
Zeit gemessen, die zwischen zwei Nulldurchgängen der Signalspannung liegt. Diese Zeit ist ja ein Mass für die Frequenz und damit auch für das Signal. Dabei empfiehlt es sich, die Tonfrequenzspannung über einen Begrenzer hoher Verstärkung zu leiten, damit man am Ausgang eine Rechteckspannung gleicher Frequenz erhält, die dann durch einen Zähler höherer Frequenz ausgezählt wird. Da sich die Frequenzen des Generators in einem bestimmten Bereich ändern können, muss für die Zeitmesseinrichtung ebenfalls eine entsprechende Toleranz eingeräumt werden.
Wenn eine grössere Anzahl von Frequenzen in einem vorgegebenen Band untergebracht werden muss, dann stösst dieses System der Signalauswertung auf Schwie- rigkeiten, da sich die Zeitbereiche der einzelnen Signale überlappen, so dass keine eindeutige Signalzuordnung mehr möglich ist.
Um mehr Signale in einem vorgegebenen Frequenzband unterzubringen, ist auch schon vorgeschlagen worden, die Signale dadurch zu bilden, dass die verschiedenen Grundfrequenzen direkt über eine Einwegoder Doppelweggleichrichterschaltung ausgesendet werden. Die Signale sind dann aus Grundwelle und bzw. oder Kombination der entsprechenden Oberwellen gebildet. Auf diese Weise lassen sich mit vier Grundfrequenzen schon zwölf Signale übertragen. Ausserdem bleibt der Vorteil erhalten, dass nur ein Generator benötigt wird, der eine Frequenz aus mehreren auszusenden hat.
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gemacht, für derartig aufgebaute Signale ein System zur Auswertung anzugeben, das auf der Basis der Zeitselektion arbeitet. Sie erreicht dies dadurch, dass die Leitung über eine Schalteinrichtung parallel an eine Polaritätskontrolleinrichtung oder eine den Richtungssinn der Spannungsänderung ermittelnde Einrichtung und eine Messeinrichtung angeschlossen ist, deren Ausgänge an eine Auswerteeinrichtung angeschaltet sind, so dass tonfrequente Signale nach Polarität oder nach dem Richtungssinn der Spannungsänderung und nach Frequenz auswertbar sind, die dann in Form von Markierzeichen in die Auswerteeinrichtung gelangen, in der eine Umwandlung der Markierzeichen erfolgt.
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Die Erfindung wird nun an Hand der Fig. 1-6 näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und 2 die Zeitverhältnisse bei Signalen aus zwei verschiedenenGrundfrequenzen f1 bzw. f2, Fig. 3,4 und 5 die Polaritätsverhältnisse bei den drei verschiedenen Signalen einer Grundfrequenz und Fig. 6 im Prinzip das Zusammenwirken von Zeitmess-und Polaritätskontrolleinrichtung.
In Fig. l ist eine Sinuswelle der Grundfrequenz f1 dargestellt. Wird diese Frequenz über eine Einwegoder Doppelweggleichrichterschaltung geleitet, dann ergeben sich die beiden andern Kurvenformen der Fig. 1. Daraus ist zu ersehen, dass die Zeit Tl zwischen zwei Spannungsnulldurchgängen dabei nicht ver- ändert wird. Dies gilt in gleicher Weise für die Zeit T2 der Grundfrequenz f2 in Fig. 2. Diese Zeit kann also für die Kennzeichnung der Grundfrequenz in'den verschiedenen Kurvenformen verwendet werden. Innerhalb dieser Zeiten ändert sich die Spannung vom Wert Null ansteigend bis zum Scheitelwert und dann wieder auf den Wert Null abfallend. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, kann die Zeitmessung auch nur bei einem bestimmten Richtungssinn der Spannungsänderung vorgenommen werden.
Daraus ergeben sich die Zeiten Tl'bzw. T2'oder Tl"bzw. T2". In allen Fällen lässt sich daraus die Grundfrequenz des Signals ermitteln.
In den Fig. 3,4 und 5 sind die Polaritätsverhältnisse der drei aus einer Grundfrequenz gebildeten Signale dargestellt. Je nach der Phasenlage kann, wie Fig. 3 zeigt, bei reiner Sinusspannung die Auswertung mit der positiven oder negativen Halbwelle beginnen. Unabhängig davon zeigt sich jedoch stets ein Polaritätswechsel zwischen den beiden Halbwellen. Die Polarität (p = 1) kann also für die reine Sinuswelle lauten"-"nach"-t."oder"+"nach"-". Bei der in Fig. 4 dargestellten Kurvenform (Einweggleichrichtung) ergeben sich je nach Phasenlage vier Polaritätsvarianten, die alle diese Kurvenform kennzeich-
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"0" nach "+" bzw. "+" nach "0" oder "0" nach "-" bzw. "-" nach "0"annehmen. Bei der in Fig. 5 dargestellten Kurvenform (Doppelweggleichrichtung) ergibt sich in den beiden Halbwellen Polaritätsgleichheit (p = 3).
Diese Kurvenform ist also durch "+" nach "+" oder "-" nach gekennzeichnet.
Wird mit dem ersten Spannungsnulldurchgang des Signals die Auswertung begonnen, dann genügt es, wenn innerhalb der ersten Halbperiode (d. h. bis zum nächsten Spannungsnulldurchgang) die Zeitmessung erfolgt ist und die Polarität festgehalten wird. Zu Beginn der zweiten Halbperiode braucht dann nur noch die Polarität ermittelt werden. Damit ist dann jedes Signal eindeutig definiert.
Wird zur Feststellung der Kurvenform der Richtungssinn der Spannungsänderung verwendet, dann kann auch der Zustand "keine Spannungsänderung" mit zur Auswertung herangezogen werden. Zur Zeitmessung werden wieder die Nulldurchgänge der Signalspannung ausgenutzt. Wird abnehmende Spannung mit"-", zunehmende Spannung mit "+" und keine Spannungsänderung mit "0" bezeichnet, dann ergeben sich für die Kurvenformen die folgenden Polaritätsvarianten : p=l-t.-- - ++ -- + ++p=2 +-0 - 0 0
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0+p=3 +-+ - +Daraus ist zu ersehen, dass auch in diesem Falle eine eindeutige Bestimmung der Kurvenform der verschiedenen Signale möglich ist.
In Fig. ss ist im Prinzip das Zusammenwirken der Auswerteorgane wiedergegeben. Die über die Leitung ankommenden Signale gelangen auf einen Schalter S, der nach dem ersten Nulldurchgang der Signalspannung öffnet und die Zeitmesseinrichtung D sowie die Polaritätskontrolleinrichtung P mit der Leitung Ltg verbindet. (Die gesamte Empfangseinrichtung wurde bereits vorher durch den Suchwähler SW an- geschaltet.) Die Zeitmesseinrichtung D bestimmt nun die Zeit bis zum nächsten Nulldurchgang und markiert den der Frequenz, z. B. f2, zugeordneten Ausgang f = 2. Während dieser Zeit wird in der Polaritätskontrolleinrichtung P die Polarität der Signalspannung festgehalten und nach dem zweiten Nulldurchgang
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erneut kontrolliert. Steht z.
B. eine einweggleichgerichtete Signalspannung an, dann wird der Ausgang p = 2 der Polaritätskontrolleinr chtung markiert. Dadurch wird die Auswerteeinrichtung A veranlasst, die Umsetzung auf den entsprechenden Signalausgang f = 2, p = 2 vorzunehmen.
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System for receiving audio-frequency signals
The invention relates to a system for receiving audio-frequency signals which are formed from a fundamental wave and / or a combination with their corresponding harmonics of a plurality of signal frequencies.
It is. known to evaluate audio-frequency signals on the basis of the frequency selection by means of audio-frequency receivers with appropriately dimensioned filter circuits. These filters have a bandwidth that is smaller, the more frequencies are to be accommodated in a given frequency band. But the smaller the bandwidth, the longer the settling time. The signal speed is thus reduced. Known signal systems therefore provide for fewer signal frequencies to be used and for the number of signals to be achieved by appropriate coding. So z. B. ten different signals can be formed even with the simultaneous transmission of two out of five frequencies.
The
The bandwidth per receiver can therefore be twice as large as with a method with ten single-frequency signals. In general, therefore, not only is less expenditure on audio-frequency devices required, but an increase in the signal speed is achieved.
In some cases, however, a system encoded in this way is not advantageous, especially if there are a large number of transmitting points and only a few receiving points. Since a signal is always composed of two frequencies, a generator must be provided in the transmitting station that can generate two frequencies at the same time. For this reason, in these cases a system with only one
Frequency per signal given preference. The effort in the broadcasting stations can then be kept small. Such a system also allows the signals to be evaluated on the basis of the time selection.
This can also increase the signal speed. When a signal is received, only the
Time measured between two zero crossings of the signal voltage. This time is a measure of the frequency and thus also of the signal. It is advisable to pass the audio frequency voltage through a high gain limiter so that a square wave voltage of the same frequency is obtained at the output, which is then counted by a higher frequency counter. Since the frequencies of the generator can change within a certain range, a corresponding tolerance must also be allowed for the timing device.
If a larger number of frequencies has to be accommodated in a given band, this system of signal evaluation encounters difficulties, since the time ranges of the individual signals overlap, so that a clear signal assignment is no longer possible.
In order to accommodate more signals in a given frequency band, it has also already been proposed to form the signals by transmitting the various basic frequencies directly via a one-way or full-wave rectifier circuit. The signals are then formed from the fundamental wave and / or a combination of the corresponding harmonics. In this way, twelve signals can be transmitted with four basic frequencies. In addition, the advantage remains that only one generator is required, which has to send out one frequency out of several.
The invention has now set itself the task of specifying a system for evaluation for signals constructed in this way, which system operates on the basis of the time selection. It achieves this in that the line is connected via a switching device in parallel to a polarity control device or a device that determines the direction of the voltage change and a measuring device, the outputs of which are connected to an evaluation device so that audio-frequency signals according to polarity or according to the direction of the voltage change and can be evaluated according to frequency, which then arrive in the form of marking characters in the evaluation device, in which the marking characters are converted.
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The invention will now be explained in more detail with reference to FIGS. 1-6. 1 and 2 show the time relationships for signals from two different basic frequencies f1 and f2, FIGS. 3, 4 and 5 the polarity relationships for the three different signals of a basic frequency and FIG. 6 in principle the interaction of the time measuring and polarity control device.
In Fig. 1, a sine wave of the fundamental frequency f1 is shown. If this frequency is passed through a half-wave or full-wave rectifier circuit, then the other two curve shapes in FIG. 1 result. It can be seen from this that the time T1 between two voltage zero crossings is not changed. This applies in the same way to the time T2 of the basic frequency f2 in FIG. 2. This time can therefore be used to identify the basic frequency in the various curve shapes. Within these times, the voltage changes from the value zero increasing to the peak value and then decreasing again to the value zero. As shown in FIGS. 1 and 2, the time measurement can also only be carried out when the voltage change is in a certain direction.
This results in the times Tl 'and T2 'or Tl "or T2". In all cases, the fundamental frequency of the signal can be determined from this.
In FIGS. 3, 4 and 5 the polarity relationships of the three signals formed from a fundamental frequency are shown. Depending on the phase position, as FIG. 3 shows, in the case of a pure sinusoidal voltage, the evaluation can begin with the positive or negative half-wave. Regardless of this, however, there is always a polarity change between the two half-waves. The polarity (p = 1) for the pure sine wave can be "-" to "-t." Or "+" to "-". In the curve shape shown in Fig. 4 (half-wave rectification) there are four polarity variants depending on the phase position, all of which characterize this curve shape.
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Accept "0" to "+" or "+" to "0" or "0" to "-" or "-" to "0". In the curve shape shown in FIG. 5 (full wave rectification), polarity equality (p = 3) results in the two half waves.
This curve shape is identified by "+" after "+" or "-" after.
If the evaluation is started with the first voltage zero crossing of the signal, then it is sufficient if the time measurement has taken place and the polarity is recorded within the first half cycle (i.e. until the next voltage zero crossing). At the beginning of the second half period, only the polarity then needs to be determined. Each signal is then clearly defined.
If the direction of the voltage change is used to determine the curve shape, the "no voltage change" status can also be used for the evaluation. The zero crossings of the signal voltage are again used to measure the time. If decreasing voltage is designated with "-", increasing voltage with "+" and no voltage change with "0", then the following polarity variants result for the curve forms: p = according to - - ++ - + ++ p = 2 + -0 - 0 0
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0 + p = 3 + - + - + From this it can be seen that in this case, too, the curve shape of the various signals can be clearly determined.
In Fig. 5s the interaction of the evaluation organs is shown in principle. The signals arriving via the line reach a switch S which opens after the first zero crossing of the signal voltage and connects the timing device D and the polarity control device P to the line Ltg. (The entire receiving device was already switched on beforehand by the search selector SW.) The time measuring device D now determines the time until the next zero crossing and marks that of the frequency, e.g. B. f2, associated output f = 2. During this time, the polarity of the signal voltage is recorded in the polarity control device P and after the second zero crossing
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checked again. Is z.
B. a one-way rectified signal voltage, then the output p = 2 of the polarity control device is marked. This causes the evaluation device A to carry out the conversion to the corresponding signal output f = 2, p = 2.