Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Frequenzerkennung in selektiven Zeichenempfängern für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, bei dem die zeitlichen Abstände von Nulldurchgängen der Eingangsspannung mit einem Zäh ler gemessen werden, der dabei mit einer gegenüber der festzustellenden Zeichenfrequenz hohen Taktfrequenz angesteuert wird, und bei dem die Eingangsspannung nur dann als Zeichen gewertet wird, wenn der gemessene Wert zwischen einem die Bandbreite bestimmenden unteren und oberen Zäh.
lerstand liegt.
Derartige Zeichenempfänger sind beispielsweise durch die deutschen Auslegeschriften 2 145 886, 2 156 123 bekannt.
Bei diesen bekannten Zeichenempfängern wird bei jeder Messung der zeitliche Abstand zwischen zwei benachbarten Nulldurchgängen oder zwischen den Nulldurchgängen am Anfang und am Ende einer einzigen Periode der Eingangsspannung mit dem Zähler festgestellt. Am Eingang von Zeichenempfängern treten nun oft neben den Zeichenfrequenzen auch Störsignale auf, die die Nulldurchgänge der Eingangsspannung so stark verschieben, dass mit den bekannten digitalen Zeichenempfängern keine sichere Zeichenerkennung erfolgen kann. Deshalb ist bereits vorgeschlagen worden, für jeden Frequenzerkennungsvorgang mehrere Perioden der Eingangswechselspannung zu verwenden und den Zähler und dessen untere und obere Zählerstände an die verlängerte Messzeit anzupassen.
Bei derart arbeitenden Zeichenempfängern kann es vorkommen, dass Sprech- oder Musikspannungen auf den Eingang gelangen und anschliessend durch systemeigene Zeichenspannungen (z. B. Tastwahlzeichenspannungen) abgelöst werden.
Wird gleichzeitig mit dem Tastwahlzeichen ein Schlüsselzeichen, beispielsweise ein Gleichstrombegleitzeichen, gesendet, so kann der Beginn des Tastwahlzeichens festgestellt und abhängig davon der Frequenzerkennungsvorgang eingeleitet werden. In solchen Anlagen, die ohne Schlüsselzeichen arbeiten, ist der Beginn des Tastwahlzeichens jedoch nicht erkennbar. Hier ist es möglich, dass der aufgrund von Sprechoder Musikspannungen eingeleitete Zeichenfrequenzerkennungsvorgang über den Beginn des Tastwahlzeichens hinaus fortdauert und zur Feststellung führt, dass kein Tastwahlzeichen vorliegt. Für den anschliessenden Zeichenfrequenzerkennungsvorgang ist dann aber schon ein Teil der Dauer des Tastwahlzeichens verloren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Beginn eines systemeigenen Zeichens möglichst frühzeitig erkannt wird, so dass für den Zeichenfrequenzerkennungsvorgang möglichst viel Zeit zur Verfügung steht. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass für jeden Zeichenerkennungsvorgang eine Vielzahl von Perioden der Eingangsspannung verwendet wird und der Zähler und dessen untere und obere Zählerstände an die durch die Vielzahl von Perioden bedingte Messzeit angepasst sind und dass dieser als Hauptprüfung bezeichnete Zeichenerkennungsvorgang erst eingeleitet wird, wenn in einer vorausgehenden, eine oder wenige Perioden messenden Vorprüfung mit grösserer Bandbreite festgestellt ist, dass die Eingangsspannung eine Zeichenfrequenz haben könnte.
Die die Zeichen erzeugenden Generatoren benötigen, wenn sie zur Abgabe eines Zeichens eingeschaltet werden, eine gewisse Einschwingzeit für ihre frequenzbestimmenden Kreise; auch Filter, die den Zeichenempfängern vorgeschaltet sein können, benötigen eine solche Einschwingzeit. Als Beispiel für solche Filter können die Gruppenfilter angeführt werden, die bei dem mit einem Zweigruppencode arbeitenden Tastwahlverfahren in Fernsprechanlagen verwendet werden. Es kann nun der Fall eintreten, dass mit den bekannten Zeichenempfängern bzw. mit dem früher vorgeschlagenen Zeichenempfänger während solcher Einschwingzeiten zunächst auf ein benachbartes und somit falsches Zeichen erkannt wird.
Die vorliegende Erfindung hat zusätzlich den Vorteil, dass eine solche Erkennung falscher Zeichen vermieden wird, wenn die Dauer der für die Vorprüfung verwendeten Perioden mindestens der genannten Einschwingzeit entspricht. Sollte die Einschwingzeit vor Beginn der Hauptprüfung noch nicht beendet sein, so wird gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, mindestens eine weitere Vorprüfung der Hauptprüfung vorzuschalten, derart, dass die weitere Vorprüfung nur dann eingeleitet wird, wenn in der ersten Vorprüfung das mögliche Vorhandensein einer Zeichenfrequenz festgestellt wird, und die Hauptprüfung nur dann eingeleitet wird, wenn in der weiteren Vorprüfung das gleiche festgestellt wird.
Um das Verfahren einfach zu gestalten, ist eine weitere Ausbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass für die Hauptprüfung und die Vorprüfung(en) dieselben Einrichtungen verwendet werden und dass für die Hauptprüfung nur statt der für die Vorprüfung vorgesehenen unteren und oberen Zählerausgänge die für die Hauptprüfung vorgesehenen unteren und oberen Zählerausgänge wirksam geschaltet werden.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines gemäss der Erfindung ausgebildeten Zeichenempfängers für einen Zweigruppencode,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild für einen erfindungswesentlichen Teil einer Auswerteschaltung gemäss Fig. 1,
Fig. 3 ein Diagramm, welches die Bandbreite des Zeichenempfängers in Abhängigkeit von der Zahl der gemessenen Halbperioden angibt, und
Fig. 4 ein schematisch dargestellter Funktionsablauf in einem selektiven Zeichenempfänger, der mit zwei Vorprüfungen arbeitet.
Der Zeichenempfänger in Fig. 1 dient als Codewahlempfänger in Fernsprechanlagen. Bei der Wahl werden die Wählziffern durch Erzeugung und Aussendung von jeweils zwei verschiedenen Frequenzen gebildet, von denen die eine einer ersten Frequenzgruppe und die zweite einer zweiten Frequenzgruppe zugehört. Die Zeichenfrequenzen der ersten Frequenzgruppe können beispielsweise die Werte 697, 770, 852, 941 Hz aufweisen, während die zweite Frequenzgruppe aus den Frequenzen 1209, 1336, 1477, 1633 bestehen kann. Die Zweifrequenzzeichen werden in den Teilnehmerapparaten mittels Zeichengeneratoren erzeugt.
Die Zeichenfrequenz liegt aufgrund der Toleranzen der Zeichengeneratoren innerhalb eines Bereichs fO + AfJ2
Das am Eingang E empfangene Zeichen wird zuerst in einem Eingangsverstärker V verstärkt, über einen Wähltonfilter WF geführt und dann zur Trennung seiner beiden Frequenzgruppen den Gruppenfiltern GFI, GF2 zugeführt.
Setzt sich das empfangene Zeichen aus zwei Codewahlfrequenzen zusammen, so erfolgt die Trennung der beiden Frequenzen mittels dieser Gruppenfilter. Mit den diesen Frequenzen zugeordneten Zeichenspannungen wird jeweils ein Begrenzer B1, B2 angesteuert, der die sinusförmige Zeichenspannung in eine Rechteckspannung umformt. Die eine Recht eckspannung gelangt (über einen Eingang 11) in eine Auswerteschaltung Al, und die andere Rechteckspannung wird einer Auswerteschaltung A2 zugeführt. In den Auswerteschaltungen wird festgestellt, ob die Frequenz des empfangenen Zeichens innerhalb bestimmter, den Codewahlfrequenzen zugeordneter Bereiche liegt. Das Ergebnis der Auswerteschaltung wird über die vier Ausgänge (01) jeder Auswerteschaltung A1, A2 in eine Zeichenausgabeschaltung ZA übertragen, in der geprüft wird, ob in jeder Frequenzgruppe eine Zeichenfrequenz vorhanden ist.
Fällt diese Prüfung positiv aus, findet die Ausgabe des Codezeichens über den Ausgang A statt.
In Fig. 2 ist ein Prinzipschaltbild für einen Teil einer Auswerteschaltung, beispielsweise der Auswerteschaltung Al in Fig. 1, gezeigt. Die Rechteckspannung wird über den Eingang 11, an den noch weitere, nicht dargestellte Schaltungen zur Verbesserung des Sprachschutzes angeschlossen sind, einem Nullstellendetektor ND zugeführt, der bei jedem Durchgang der Rechteckspannung durch den Nullwert einen Nadelimpuls abgibt. Diese Nadelimpulse werden von einem Nulldurchgangszähler NZ gezählt, dessen Zählvolumen einstellbar ist. Der Nulldurchgangszähler NZ hat zwei Ausgänge AV, AH. Der Ausgang AV entspricht einer verhältnismässig niedrigen Zählstellung, beispielsweise der Zählstellung 6, während der Ausgang AH einer verhältnismässig hohen Zählendstellung, beispielsweise der Endstellung 32 entspricht.
Wird die eingestellte Endstellung AH des Nulldurchgangszählers NZ erreicht, so gibt dieser einen Rückstellimpuls R über eine ODER-Schaltung OR ab und stellt sich selbst und andere Schaltungen an den Rückstelleingängen R zurück.
Der erste Nadelimpuls des Nullstellendetektors ND stellt auch eine Flip-Flop-Schaltung NF ein, die darauf eine UND Schaltung TU für den Durchlauf von am Eingang T eintreffenden Taktimpulsen freigibt. Die von einem nicht dargestellten Taktgenerator stammenden Taktimpulse haben gegen über den festzustellenden Zeichenfrequenzen eine verhältnismässig hohe Frequenz und werden von einem Taktzähler TZ so lange gezählt, bis die Rückstellung durch den Nulldurchgangszähler NZ über einen seiner Ausgänge AV, AH erfolgt. Der Taktzähler TZ ist mit einer Reihe von Ausgängen versehen. Für jede Codezeichenfrequenz sind zwei untere Zählerstände und zwei obere Zählerstände abgreifbar.
Für die Frequenz f1 seien beispielsweise ein dem einen unteren Zählerstand zugeordneter Ausgang Zl 1 und ein dem zugehörigen oberen Zählerstand zugeordneter Ausgang Z21 vorgesehen. Der Ausgang Zll ist nun mit dem Einstelleing- ang einer Flip-Flop-Schaltung F11 verbunden, dessen Rückstelleingang an den Ausgang Z21 angeschlossen ist. In entsprechender Weise sind eine der Frequenz f2 zugeordnete Flip-Flop-Schaltung F22 und zwei weitere, nicht dargestellte Flip-Flop-Schaltungen mit zugehörigen Ausgängen des Taktzählers TZ verbunden. Die Ausgänge dieser Flip-Flop-Schaltungen führen über eine ODER-Schaltung OF an den einen Eingang einer UND-Schaltung UF, deren anderer Eingang mit dem Ausgang eines Sperrgatters SG verbunden ist.
Der Ausgang der UND-Schaltung UF ist einerseits an einen Eingang einer ODER-Schaltung OR und andererseits an dem Einstelleingang einer Flip-Flop-Schaltung SF angeschlossen.
Der bei der Einstellung ein 1-Signal abgebende Ausgang dieser Flip-Flop-Schaltung ist mit dem Sperreingang des Sperrgatters SG verbunden, dessen Einstelleingang mit dem Ausgang AV des Nulldurchgangszählers NZ gekoppelt ist.
Die nach der Rückstellung ein 1-Signal abgebenden Ausgänge der Flip-Flop-Schaltungen F11, F22 sind über eine UND-Schaltung UA an den einen Eingang einer UND-Schaltung UB angeschlossen, deren anderer Eingang mit dem Ausgang des Sperrgatters SG verbunden ist.
Für die Frequenz f, seien ferner beispielsweise ein dem anderen unteren Zählerstand zugeordneter Ausgang Z1 und ein dem zugehörigen oberen Zählerstand zugeordneter Ausgang Z2 vorgesehen. Der Ausgang Z1 ist mit dem Einstelleingang einer Flip-Flop-Schaltung F1 verbunden, dessen Rückstelleingang an den Ausgang Z2 angeschlossen ist. In entsprechender Weise sind eine der Frequenz f2 zugeord- nete Flip-Flop-Schaltung F2 und zwei weitere nicht dargestellte Flip-Flop-Schaltungen mit zugehörigen Ausgängen des Taktzählers TZ verbunden. Die Ausgänge dieser Flip Flop-Schaltungen führen zu den einen Eingängen individuell zugeordneter UND-Schaltungen U1, U2, usw.
Die anderen Eingänge dieser UND-Schaltungen, der Rückstelleingang der Flip-Flop-Schaltung SF und ein Eingang der ODER-Schaltung OR sind an den Ausgang AH des Nulldurchgangszählers NZ angeschlossen. Die Ausgänge dieser UND-Schaltungen führen zur Zeichenausgabeschaltung ZA, wie durch den Ausgang 01 der UND-Schaltung U1 in den Fig. 1 und 2 kenntlich gemacht ist.
Mit den Flip-Flop-Schaltungen F11, .2.... wird beim Auftreten eines Eingangssignales am Eingang Ii immer erst eine Vorprüfung unternommen, ehe mit den Flip-Flop-Schaltungen F1, F2... die Hauptprüfung, der eigentliche Frequenzerkennungsvorgang, erfolgen kann. Und zwar wird beispielsweise die Flip-Flop-Schaltung F11 in den Arbeitszustand gesteuert, wenn der in der nur wenige Perioden umfassenden Zeit zwischen der Einstellung der Flip-Flop-Schaltung NF und dem Auftreten eines Signals am Ausgang AV des Nulldurchgangszählers NZ gezählte Wert zwischen den Werten Zl 1 und Z21 liegt. In diesem Fall stellt die Flip-Flop Schaltung F11 über die Schaltungen OF, UF die Flip-Flop Schaltung SF ein, die anschliessend das Sperrgatter SG sperrt.
Gleichzeitig veranlasst die Flip-Flop-Schaltung F11 über die Schaltungen OF, UF, OR die Rückstellung des Nulldurchgangszählers NZ, der Flip-Flop-Schaltung NF, des Taktzählers TZ und, wie nicht dargestellt, der Flip-Flop-Schaltung F11. Nach dem darauf am Eingang I1 auftretenden nächsten Nulldurchgang der Eingangsspannung beginnen die Zähler NZ, TZ von neuem zu zählen. Dabei zählt der Nulldurchgangszähler NZ über seine Zählstellung AV hinaus weiter, weil über das gesperrte Sperrgatter SG keine Rückstellung erfolgen kann. Liegt der in der Zeit zwischen der Einstellung der Flip-Flop-Schaltung NF und dem Auftreten eines Signales am Ausgang AH des Nulldurchgangszählers NZ gezählte Wert zwischen den Werten Z1 und Z2, so befindet sich die Flip-Flop-Schaltung F1 im Arbeitszustand.
Über den Ausgang 01 wird dann als Kennzeichen, dass die Frequenz f, ermittelt worden ist, ein Ausgangssignal dann abgegeben, wenn die Endstellung AH des Nulldurchgangszählers NZ erreicht ist. Diese Hauptprüfung umfasst eine Vielzahl von Perioden der am Eingang I1 liegenden Wechselspannung. Die Anzahlen der Perioden für die Vorund Hauptprüfung sind durch Wahl der Zwischenstellung AV und Endstellung AH des Nulldurchgangszählers NZ fest vorgegeben. Der untere Zählerstand Zl 1 bzw. Z1 und der obere Zählerstand Z21, Z2 sowie die analogen Zählerstände für die anderen Frequenzen sind abhängig von der vorgegebenen Anzahl der Perioden, von den vorgegebenen Toleranzen der Zeichenfrequenzen und von zulässigen Störspannungsanteilen gewählt.
Der Einfluss einer Störspannung auf die Zeichenspannung am Eingang E (Fig. 1) geht aus folgendem hervor. Auf eine Zeichenspannung Uz wirkt eine Störspannung U5 derart ein, dass Nulldurchgänge der Summenspannung Uz+Us gegenüber Nulldurchgängen der Zeichenspannung Uz um den Winkel a verschoben sind.
Die maximale Verschiebung ergibt sich zu
EMI2.1
Wenn nun mehrere Perioden jeder Messung unterlegt werden, so zeigt sich, dass der absolute Fehler mit 2amaX konstant ist, dass aber der relative Fehler abhängig von der Anzahl der Perioden kleiner wird, und zwar beträgt der relative Fehler
EMI2.2
Die Bandbreiteneckwerte ergeben sich zu
EMI3.1
wobei f0 die Zeichennennfrequenz, AfO der auf die Zeichennennfrequenz bezogene, zulässige Frequenzabweichungsbereich, der im wesentlichen durch die zulässige Toleranz der Zeichenfrequenzgeneratoren bedingt ist, amax der Nullstellenverschiebungswinkel und pH die Anzahl der Halbperioden der zu messenden Eingangsspannung ist.
In Fig. 3 sind die Bandbreitenkurven zweier benachbarter Zeichenfrequenzen abhängig von der Anzahl der Halbperioden p, je Messung gezeigt, wobei bestimmte Werte für fO, Afo und amax zugrundegelegt sind. Sind beispielsweise die Zeichenfrequenzen f,=697 Hz und f2=770 Hz die benachbarten Zeichenfrequenzen, wird f,=1,8 10-2f, und Af2=1,8 lo-2f2 gewählt und geht man von einem typischen Geräuschabstand von 12 db aus, so dass
EMI3.2
ist, so zeigt Fig. 3, dass schon bei Zugrundelegung von sechs Halbperioden je Messung eine zur Frequenzerkennung ausreichende Bandbreite erzielt wird.
Wenn die Anzahl der Halbperioden weiter zunimmt, kann jedoch eine geringere Bandbreite erreicht werden oder/und ein kleinerer Geräuschabstand zugelassen werden; andererseits könnte auch der Abstand der benachbarten Frequenzen f,, f2 verringert werden.
Mit der Vorprüfung, die nur wenige Perioden der Eingangsspannung erfasst und mit grösserer Bandbreite (Z11-Z21) erfolgt, kann daher gemäss Fig. 2 festgestellt werden, dass die Eingangsspannung eine Zeichenfrequenz haben könnte, worauf dann die Hauptprüfung eingeleitet wird.
Ist nach Ablauf der wenigen Perioden der Eingangsspannung und der dabei erfolgenden Markierung des Ausgangs AV jedoch keine der Flip-Flop-Schaltungen F11, F22... ein- gestellt, so spricht die UND-Schaltung UA an, so dass über die Schaltungen UB, OR die Rückstellung der Zähler NZ, TZ und der Flip-Flop-Schaltung NF erfolgt und damit ein neuer Vorprüfungsvorgang NF eingeleitet wird. Eine Rückstellung dieser Schaltungen erfolgt auch dann, wenn während der Hauptprüfung sich keine der Flip-Flop-Schaltungen F1, F2. . im Arbeitszustand befindet, und zwar durch das am Ausgang AH auftretende und über die ODER-Schaltung OR geleitete Signal.
Die Fig. 2 zeigt auch, dass für die Hauptprüfung und die Vorprüfung dieselben Schaltungen ND, NZ, NF, TZ verwendet werden und dass für die Hauptprüfung statt der für die Vorprüfung verwendeten unteren und oberen Zählerausgänge Zoll, Z21 des Taktzählers TZ die für die Hauptprüfung verwendeten unteren.und oberen Zählerausgänge Z1, Z2 wirksam geschaltet werden. Die Wirksamschaltung der anderen und teils nicht dargestellten Zählerausgänge erfolgt in derselben Weise.
In analoger Weise, wie in Fig. 2 gezeigt ist, kann der Hauptprüfung mindestens eine weitere Vorprüfung vorgeschaltet sein. Der Funktionsablauf der zugeordneten Steuerung ist in Fig. 4 dargestellt, die für beide Zeichenfrequenzgruppen gilt.
Wenn in der ersten Vorprüfung keine Zeichenfrequenzen festgestellt wurden, erfolgt wie bei der Anordnung gemäss Fig. 2 die Rückstellung der Zähler in den Auswerteschaltungen Al und A2 (Fig. 1), entweder durch die Auswerteschaltung Al oder durch die Auswerteschaltung A2 veranlasst. Ist jedoch in der ersten Vorprüfung eine Zeichenfrequenz festgestellt worden, so wird eine Markierung gesetzt, die angibt, dass eine erste Vorprüfung positiv verlaufen ist und die Zähler werden zurückgesetzt, um den zweiten Vorprüfvorgang beginnen zu lassen. Wenn jetzt beim zweiten Vorprüfvorgang wieder festgestellt wird, dass es eine Zeichenfrequenz sein kann, führt dieses Ergebnis zusammen mit der gesetzten Markierung dazu, dass der Zähler weiterlaufen kann und damit die Hauptprüfung durchgeführt wird.
Das Ergebnis der zweiten Vorprüfung wird ausserdem dazu verwendet, aus der Gruppe der Flip-Flop-Schaltungen F1 bis F4 diejenigen zu sperren, die nicht der erkannten Zeichenfrequenz zugeordnet sind.
Die Ausgänge des Zählers TZ (Figur) sind so beschaltet, dass z. B. zwischen den Ausgängen Z1 und Z2 ein engeres Frequenzband ausgewertet wird als zwischen den Ausgängen Zll und Z21.
Aus Sprachschutzgründen kann noch eine Periodenprüfung parallellaufen, wie sie auch am Eingang Ii in Fig. 2 angel deutet wurde.
Die zweite Vorprüfung kann deshalb vorgesehen sein, um die Einschwingzeiten der Zeichengeneratoren und der Gruppenfilter zu überdecken.