Empfänger für Mehrfrequenz-Codesignale mit Wahlbegleitzeichen Die Erfindung betrifft einen durch ein Wahlbegleit- zeichen einschaltbaren Empfänger für ein aus mehreren gleichzeitig gesandten Frequenzen aus je einem Fre quenzband bestehendes Codesignal.
Derartige Empfänger befinden sich beispielsweise in Fernsprechzentralen und dienen zur Aufnahme der von einem Teilnehmer mit Hilfe einer Wähltastatur zum Amt gesendeten Wahlinformation. Ein bekanntes Ver fahren zur Übertragung dieser Information besteht dar in, dass der vom System übertragene Frequenzbereich in Frequenzbänder aufgespalten ist und dass gleichzeitig mehrere Signalfrequenzen, eine aus jedem Frequenz band, gesendet wird. Mit zwei Frequenzbändern, die je vier Signalfrequenzen enthalten, lassen sich 16 verschie dene Signale übertragen.
Besonders einfache und betriebssichere Empfänger lassen sich bauen, wenn der Empfänger jeweils nur zum Empfang eines Codezeichens eingeschaltet wird. Dieses erfolgt in bekannter Weise durch das zu Beginn oder während der Übertragung gesendete Wahlbegleitzeichen, welches beispielsweise aus einer Absenkung des Schlei- fenstromes bestehen kann. Zur Unterscheidung der Fre quenzen eines jeden Bandes wurden bisher stets elektri sche oder mechanische Resonanzkreise verwendet. Diese sind jedoch teuer in der Herstellung und nehmen ver- hältnismässig viel Raum ein.
Die Erfindung gibt Mittel an, die diese Nachteile beseitigen. Sie ist gekennzeichnet durch eine Frequenz- diskriminator-Schaltung für jedes Frequenzband mit je einem Bandpass für das betreffende Frequenzband, je einem Impulsformer zur Umwandlung des ausgesiebten sinusförmigen Signals in ein Rechteck-Signal gleicher Frequenz, je einem mit Tor-Schaltungen verbundenen ersten Zähler, der an seinem Ausgang einen einzelnen Impuls abgibt, dessen Dauer gleich der Dauer einer bestimmten Anzahl von Perioden des Rechteck-Signals ist, je einem Zeitdiskriminator, be stehend aus einem zweiten Zähler,
der durch den Be ginn des einzelnen Impulses gestartet und durch dessen Ende gestoppt wird und der die Impulse eines Takt- gebers zählt, dessen Taktzeiten wiederum abhängig vom Stand des zweiten Zählers und so bestimmt sind, dass die Endpunkte des genannten Einzel-Impulses für die verschiedenen vorgesehenen Code-Frequenzen in die Mitte von Taktzeiten des Taktgebers fallen, und durch einen Codewandler, welcher nach dem Ende des läng sten möglichen einzelnen Impulses ein von der Stellung der zweiten Zähler der Frequenzdiskriminator-Schal- tungen abhängiges Signal abgibt.
Im folgenden wird anhand der Zeichnungen eine beispielsweise Ausführung der Erfindung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschema eines Empfängers, Fig. 2 ein Impuls-Zeitdiagramm, Fig. 3 eine in der Schaltung nach Fig. 1 verwendete Verzögerungsschaltung und ihre Verwendung als Takt geber.
Der Empfänger nach Fig. 1 ist für den Empfang eines Codesignals vorgesehen, das aus zwei gleichzeitig gesendeten Frequenzen besteht, deren eine einem unte ren Frequenzband, das vier Signal-Frequenzen in dem Band von 650 bis 1000 Hz enthält und einem zweiten Frequenzband, das vier Signal-Frequenzen im Band von 1140 bis 1750 Hz enthält.
Die Schaltung besteht aus drei Teilen: einem ge meinsamen Teil 1, einem Frequenzdiskriminator 2 für das untere Frequenzband und einem Frequenzdiskrimi- nator 3 für das obere Frequenzband. Bis auf die Ab weichungen, die durch die Verschiedenheit der Frequen zen gegeben sind, sind die Frequenzdiskriminatoren 2 und 3 gleich aufgebaut. Von ihnen ist nur der Frequenz- diskriminator 2 ausführlich gezeichnet.
An dem Eingang 4 des gemeinsamen Teiles 1 er scheint das Wahlbegleitzeichen, welches durch die Ver zögerungsschaltung 5 um etwa 5 Millisekunden verzö gert wird. Am Ende dieser 5 Millisekunden sind die durch Kontaktprellungen und andere Erscheinungen hervorgerufenen Einschwingvorgänge abgeklungen, und die beiden am Eingang 6 erscheinenden Frequenzen werden durch sie nicht mehr gestört.
Der am Ausgang des Verzögerers 5 erscheinende Spannungssprung wird im Impulsformer 7 in einen kurzen Impuls umgewandelt, der den beiden Frequenzdiskriminatoren 2 und 3 zuge führt wird und diese in später zu beschreibender Weise startet.
Die am Eingag; 6 crsclieinenden Tonfrequenzspan- nungen werden in dem Tontreqtienzvi-suirker 8 ver stärkt und ebenfalls den beiden Frequenzdiskriminato- ren zugeführt. Am Ein < _an@, des Frequenzdiskriminators '_ befindet sich ein Bandpass 11,
welcher nur das diesem Frequenzdiskriminator zugeordnete Frequenzband von 650 bis 1000 Hz liindtirclilässt. Die am Ausgang des Bandpasses erscheinende sinusförmige Frequenz wird durch den Begrenzer 12 in eine Rechteckspannung glei cher Frequenz umgewandelt und üb; r ein Und-NiCht- Tor 13 dem Zähler 14 zugeführt.
Dieser Zähler hat 8 verschiedene Stellungen. in der Stellung 0 erscheint eine Spannung dem Zählerausgang 15 und#sperrt das Und- Nicht-Tor über seinen Sperreingang.
Durch den vom Impulsformer 7 kommenden Im puls wird der Zähler 14 auf die Stellung 1 gestellt, das Signal auf der Leitun; 15 geht auf 0 und sperrt nun nicht mehr das Und-Nicht-Tor 13. Infolgedessen be ginnt der Zähler 14 die Perioden der am Ausgang des Tores erscheinenden Rechteckspannung zti zählen.
Während seiner Stellungen 3 bis 7, also während Genau 5 Perioden, erscheint an seinem Ausgang 16 der Zu stand 1. Anschliessend acht der Zähler wieder auf die Stellung 0, wodurch das Und-Nicht-Tor 13 wieder ge sperrt wird und die Zählung aufhört. 17 ist eine Ver- zögerun;sschalt:inQ, die für die Funktion des Diskrimi- nators nicht unbedingt notwendig ist und von der wir deswegen zunächst annehmen, dass sie das auf der Lei tung 16 auftretende Signal nicht verändert. Dieses geht zu dem Takteber 18 und startet ihn mit seinem Be ging und stoppt ihn mit seinem Ende.
Die Spannung vom Ausgange des Taktebers 18 @-,elit über ein Und- Nicht-Tor 19 zu seinem zweiten Zähler 20. Dieser Zäh ler hat 9 Stellungen; in seiner Stellung 0 erscheint an dem finit 0' bezeichneten Ausgang der Zustand 1 und sperrt das Und-Nicht-Tor <B>19.</B> Durch den vom Impuls former 7 abgegebenen Impuls wird der Zähler 20 auf 1 gestellt, wodurch der Zustand 1 am Ausoana 0' be endet wird und der Zähler nunmehr die vom Taktgeber 18 über das Und-Nicht-Tor 19 abgegebenen Impulse zählt.
Die Zahl der vom Taktleber 18 abgegebenen Im pulse hängt von der Län<U>g</U>e des Einzelimpulses an sei nem Ein-,am, ab und dic#er wi;;derum von der Perio dendauer der Rechteckspannung am Ausgange der Be- grenzunL>ssclialtuno 12.
Die Dauer des Impulses auf der Leitung @16 ist somit umgekehrt proportional der Fre quenz am Ausgange von 12. Da in dem Frequenzband, das vom Bandpass durchgelassen wird, 4 Frequenzen vorgesehen sind, kann der Impuls auf Leitung 16 vier verschiedene Längen haben. Der Taktgeber 18 ist nun so abgestimmt, dass das Ende des kürzesten der 4 möglichen Impulse in die Nlitte der Zeit 2 des Zählers 20 fällt, die Enden der weiteren Impulse in die Mitte der Zeiten 4, 6 und 8 des Zählers 20.
Da die Differenzen der Impulslängen jedoch nicht konstant sind, sondern mit länger werdenden Zeiten zunehmen (weil nämlich die Frequenzen so gewählt sind, dass das Verhältnis zweier benachbarter Frequenzen konstant ist), wird die Geschwindigkeit des Taktgebers durch eine Rückkopp- lungs-Leitung 21, welche von dem Zähler 20 zum Takt- geber 18 zurückführt, derart beeinflusst, dass die an gegebenen Zeiten erreicht werden. Am Ende des Im pulses auf Leitung 16 steht der Zähler 20 still und auf seinen Leitungen 2', 4', 6' oder 8' besteht der Zustand 1, während alle anderen Ausgänge den Zustand 0 haben.
Der von der Verzö;@erungssclialtung 5 abgegebene Impuls wird in der Verzögerungsschaltung 9 weiter ver- zöaert, und zwar so lange. dass auch beim Empfang der niedrigsten Frequenz der Zähler <B>'-0</B> zum Stillstand ge kommen ist. Am Ende dieser Zeit @-,ibt die V2rzöge- run2sschaltunQ 9 über den Impulsformer 10 einen Im puls, welche die Tore 21 öffnet. die die Ausgänge des Zählers 20 mit Eingängen des Codewandlers 2? ver binden.
Gleichzeitig werden die entsprechenden Tore 23 geöffnet, die von einem (lern Zähler 20 entsprechen den Zähler in dem Frequenzdiskriminator 3 zum Code wandler 22 führen. An seinem Ausgang 24 gibt der Codewandler in bekannter, nicht näher ybeschriebener Weise ein Signal ab, das von der Kombination der Eingangssignale abhängt.
Da sich die kleinste Länge des Impulses auf Lei tung 16 zu der grössten Länge wie etwa 2:3 verhält, müsste der erste Schritt des Taktgebers 18 sehr lang sein. Deswegen ist zwischen dem Zähler 14 und dem Taktgeber 18 eine Verzögerun#;sschaltunQ 17 eingefügt, welche den Beginn des Impulses auf Leitung 16 um ein konstantes Mass verzögert.
F12. 2 zeigt einen Zeitplan für die Unterscheidung von vier Frequenzen eines Bandes. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen. Zur Zeit t 1 a kommt der Impuls vom Impulsformer 7 und stellt den Zähler 20 auf die Stellung 1. Eine nicht genau definierte Zeit später, nämlich zum Zeitpunkt tlb beginnt der Impuls auf Lei tung 16. Der Abstand tla-tlb hängt ausser von der Frequenz auch von der Phasenlage der Signalfrequenz- spannung zum Beginn des Wahlbegleitzeichens ab. Der Impulsbeginn wird durch die Verzögcrunassclialtung 17 bis zum Zeitpunkt tlc verzögert.
Die Abstände von tla bis tlb und von tlb zii tlc sind auf der Zeichnung im Verhältnis zu den übrigen Zeitabständen nicht mass- stäblich gezeichnet. Im Zeitpunkt tlc be#--innt der Takt geber 18y seinen ersten Takt, der bis zum Zeitpunkt t2a dauert. Mit dem Ende des ersten Taktes beginnt der zweite Takt, der bis 13a dauert usw.
Die weiteren Takte sind mit den Ziffern 3-8 bezeichnet. Die Zeit tlc-t'a und die Takte 3, 5 und 7 haben alle die gleiche Zeitdauer. Die Takt.- 2. 4, 6 und 8 sind demgegenüber in später zu beschreibender Weise um einen bestimmten Faktor verlängert. Die Breite der schraffierten Recht ecke gibt die zul'tis@_e z;;itliel@e Toleranz für die Takt impulse an.
Die Laae der Zeitimpulse ist so berechnet, dass das Ende des Impulses auf Leitung 16 für die vier verschie denen Signalfrequenzen jeweils in die Mitte (z. B. t2b) der Takte 2, 4, 6 oder 8 fällt. Die Zeit von tlb bis t2b entspricht also der Dauer von fünf Perioden der höch sten Signalfrequenz, die Zeit von tlb-t8b entspricht fünf Perioden der niedrigsten Signalfrequenz dieses Bandes. Die Breite der nicht ausgefüllten Rechtecke zeigt die Toleranzen, die diese Zeiten bei einer vorgegebenen zu lässigen Frequenzabweichung haben können.
Die Grenzen dieser Rechtecke müssen innerhalb der Zeiten zwischen zwei schraffierten Rechtecken liegen. Bei der Abtastung des Zählers durch den vom Im pulsformer 10 kommenden Impuls steht der Zähler also auf einer der Stellungen 2, 4, 6 oder B. Befindet sich bei der Abtastung durch den vom Impulsformer 10 gege- benen Impuls der Zähler 20 in einer Stellung, die durch eine ungerade Zahl gegeben ist (1, 3, 5 oder 7) oder in Stellung 0, so geht daraus hervor, dass bei der Messung ein Fehler unterlaufen ist, sei es durch eine falsche Frequenz- oder Zeiteinstellung, durch grosse einge streute Störungen oder aus einem anderen Grund. Der Decoder gibt in diesem Falle ein Fehlersignal ab.
Es wäre natürlich möglich, die Zeiten 3, 5 und 7 fortzulassen und den Zähler statt von 0-8 nur von 0-5 zählen zu lassen. Dieses würde aber bei Fehlern einen unmittelbaren Übergang von einer Anzeige zu einer an deren bedeuten, ohne dass dazwischen eine Sicherheits zone läge, bei der ein: Fehleranzeige erfolgt.
Fig.-3 gibt eine detailliertere Darstellung' des Takt gebers 18 und der Rückkopplung vom Zähler auf diesen Taktgeber über die Leitung 21. Der Taktgeber 18 ent hält eine Verzögerungsschaltung 31. Es sei zunächst deren Wirkungsweise beschrieben, ohne Rücksicht auf äussere Verbinduncen. Sie findet ausser für den Taktge ber 18 auch für die Verzögerungsschaltungen 5, 9 und 17 Verwendung.
Die Verzögerungsschaltung 31 enthält einen Schmitt-Trigger 37 mit hochohmigem Differentialein gang, der aus zwei einzelnen Eingängen besteht, einem Signaleingang 38 und einem Vergleichseingang 39.
Das Potential am letzteren ist durch den aus den Widerständen 40 und 41 gebildeten Spannungsteiler ge geben. Durch Parallelschalten eines Widerstandes zum Widerstand 41 kann dieses Potential verändert werden. Wenn das Potential des Signaleinganges 38 höher ist als das Potential des Vergleichseinganges 39, befindet sich der Ausgang 32 auf dem Bezugspotential, im anderen Falle auf einem positiven Potential. Der Übergang des Ausganges von einem zu dem anderen Zustand geht sehr schnell vonstatten, auch bei langsamer Änderung der Signaleingangsspannung.
An den Signaleingang 38 ist der Nlittelabgriff eines RC-Gliedes, bestehend aus dem Kondensator 42 und dem Widerstand 43, angeschlossen.
Der Kondensator 42 kann durch den Transistor 44 über einen kleinen Strombegrenzungs-Widerstand 45 kurzgeschlossen werden, indem die Spannung an der Transistorbasis negativer als die Spannung an dem mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbundenen Emitter gemacht wird. Wird nun dieser Eingang auf ein genügend positives Potential umgeschaltet, so sperrt der Transistor 44 und der Kondensator 42 ladet sich all mählich auf, während der Eingang 38 der Schmitt-Trig- ger-Schaltung 37 langsam negativer wird. Wenn das Po tential des Punktes 39 unterschritten wird, wird der Aus gang 32 plötzlich positiv, oder, mit anderen Worten, geht in den Zustand 1.
Einem Wechsel der Eingang spannung im Punkt 33 in negativer Richtung folgt je doch der Ausgang 32 sehr rasch, da die Entladung des Kondensators 42 über den Transistor 44 sehr schnell vor sich geht.
Die Verzögerungsschaltung 31 wird zum Taktgeber 18 durch Hinzufügen einer Rückkopplung vom Aus gang zum Eingang über den Inverter 46 und die Diode 34 und durch Einfügen einer Diode 35 zwischen Ein gang 33 der Verzögerungsschaltung 31 und Eingang 36 des Taktgebers 18. Solange der Eingang 36 negativ ist, ist der Taktgeber in Ruhe. Ein positiver Spannungs sprung erscheint verzögert am Ausgang 32, dadurch wird der Ausgang des Inverters 46, der bisher positiv war, und deswegen die Diode 34 sperrt, negativ; der Transistor 44 wird leitend, entlädt den Kondensator 42 und das Spiel beginnt von neuem.
Das Zurückschalten des Schmitt-Triggers 37 in den Ruhezustand ist so weit verzögert, dass der Kondensa tor 42 mit Sicherheit ganz entladen ist. So gibt der Takt geber an seinem Ausgang einzelne positive Taktimpulse, die den Zähler 20 jeweils um einen Schritt weiterschal ten.
Beim Ende des positiven Taktimpulses wird der Transistor 44 leitend, der Kondensator 42 wird entla den, es werden am Ausgang 32 keine weiteren Zählim pulse abgegeben und der Zähler 20 bleibt auf der er reichten Stellung stehen.
Um die Verlängerung der Taktzeiten 2, 4, 6 und 8 zu erreichen, wird je nach Stellung des Zählers 20 einer der Widerstände 47 parallel zum Widerstand 41 ge schaltet, indem der Zähler jeweils einen der mit 2", 4", 6" und 8" bezeichneten Ausgänge an Nasse legt. Dadurch ist der betreffende Widerstand über die zu gehörige Diode 48 an den Signaleingang 39 des Schmitt- Triggers 47 angeschlossen und somit zu dem Wider stand 41 parallel geschaltet. An den drei anderen Aus gängen, und während den übrigen Zeiten an allen Aus gängen, liegt ein positives Potential, welches die ent sprechenden Dioden 48 sperrt. Die Widerstände 47 sind voneinander verschieden und so ausgewählt, dass jeweils die gewünschte Verlängerung des Impulstaktes erreicht wird.