DE1163403B

DE1163403B - Procedure for receiving audio-frequency signals

Info

Publication number: DE1163403B
Application number: DEST16947A
Authority: DE
Inventors: Georg Vogel; Dipl-Ing Horst Schneider
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1960-09-27
Filing date: 1960-09-27
Publication date: 1964-02-20

Description

Verfahren zum Empfang von tonfrequenten Signalen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfang von tonfrequenten Signalen, die aus einer von mehreren Signalfrequenzen gebildet sind und auf der Senderseite direkt oder über eine Einweggleichrichterschaltung oder über eine Doppelweggleichrichterschaltung auf die Leitung gegeben werden.Method for receiving audio-frequency signals The invention relates to a method for receiving audio-frequency signals consisting of one of several Signal frequencies are formed and on the transmitter side directly or via a half-wave rectifier circuit or via a full-wave rectifier circuit on the line.

Es ist bekannt, tonfrequente Signale auf der Basis der Frequenzselektion mittels Tonfrequenzempfängern mit entsprechend dimensionierten Filterkreisen auszuwerten. Diese Filter haben eine Bandbreite, die um so kleiner ist, je mehr Frequenzen in einem vorgegebenen Frequenzband unterzubringen sind. Je kleiner aber die Bandbreite wird, desto größer wird die Einschwingzeit. Damit wird also die Signalgeschwindigkeit reduziert. Bekannte Signalverfahren 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 Einzelfrequenzsignalen. Im allgemeinen ist also nicht nur weniger Aufwand an tonfrequenten Einrichtungen erforderlich, sondern dabei wird noch eine Erhöhung der Signalgeschwindigkeit erreicht.It is known to produce audio-frequency signals on the basis of frequency selection to evaluate by means of audio frequency receivers with appropriately dimensioned filter circuits. These filters have a bandwidth that is smaller, the more frequencies in are to be accommodated in a given frequency band. But the smaller the bandwidth becomes, the longer the settling time will be. So this is the signal speed reduced. Known signaling methods therefore provide for fewer signal frequencies to use and to achieve the number of signals by appropriate coding. So z. B. even when sending two out of five frequencies at the same time ten different signals can be formed. The bandwidth per recipient can therefore twice as large as with a method with ten single frequency signals. in the in general, not only is less effort required for audio-frequency equipment, but an increase in the signal speed is achieved.

In manchen Fällen ist ein derartig codiertes Verfahren 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 Verfahren mit nur einer Frequenz pro Signal der Vorzug gegeben. Der Aufwand in den Sendestellen kann dann klein gehalten werden. Außerdem erlaubt ein derartiges Verfahren die Auswertung der Signale auf der Basis der Zeitselektion. Damit läßt sich die Signalgeschwindigkeit zusätzlich erhöhen. Beim Empfang eines Signals 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 Verfahren der Signalauswertung auf Schwierigkeiten, da sich die Zeitbereiche der einzelnen Signale überlappen, so daß keine eindeutige Signalzuordnung mehr möglich ist.In some cases, however, such a coded method is not advantageous, especially if there are a large number of sending points and only a few receiving points available. Since a signal is always composed of two frequencies, must A generator can be provided in the transmitter station, which generates two frequencies at the same time can generate. For this reason, in these cases a procedure with only one Frequency per signal given preference. The effort in the broadcasting stations can then can be kept small. Such a method also allows evaluation of the signals based on the time selection. This allows the signal speed increase additionally. When a signal is received, only the time between two zero crossings of the signal voltage. This time is a measure of that Frequency and thus also for the signal. It is recommended to use the audio frequency voltage through a high gain limiter to get a square wave voltage at the output receives the same frequency, which is then counted by a higher frequency counter will. Since the frequencies of the generator can change in a certain range, must also allow a corresponding tolerance for the timing device will. When a larger number of frequencies are accommodated in a given band must be, then this method of signal evaluation runs into difficulties, because the time ranges of the individual signals overlap, so that no unambiguous Signal assignment is more possible.

Um eine einfache Sendeeinrichtung zu erhalten, ist auch schon ein Signalverfahren vorgeschlagen worden, das eine von mehreren Signalfrequenzen verwendet, die dann direkt oder über eine Einweg- oder über eine Doppelgleichrichterschaltung auf die Leitung gegeben werden. Mit einer Signalfrequenz können dann drei verschiedene Kurvenformen erzeugt werden. Es entstehen also unterschiedliche Frequenzspektren, die mit zwei Empfängern ausgewertet werden können. Es genügt jeweils der Empfänger für die Signalfrequenz und ihre erste Oberwelle: Die höheren Harmonischen brauchen nicht berücksichtigt zu werden. Eine derartige Empfangsschaltung auf der Basis der Frequenzselektion benötigt nicht nur viele Tonfrequenzempfänger, sondern besitzt auch keine große Signalgeschwindigkeit.In order to get a simple transmission device, there is already a Signaling method has been proposed that uses one of several signal frequencies, which then directly or via a one-way or via a double rectifier circuit to be given on the line. With one signal frequency, three different Curve shapes are generated. So there are different frequency spectra, which can be evaluated with two receivers. The recipient is sufficient in each case for the signal frequency and its first harmonic: the higher harmonics need not to be considered. Such a receiving circuit based on the Frequency selection not only requires many audio frequency receivers, it also has also not a great signal speed.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, für derartige Signalverfahren eine Empfangsschaltung anzugeben, die auf der Basis der Zeitselektion arbeitet und daher größere Signalgeschwindigkeit ergibt. Sie erreicht dies dadurch, daß beim Empfang des Signales nach dem ersten Spannungsnulldurchgang für die Dauer einer Periode die Zeitdauer- des Spannungsanstieges und/oder Spannungsabfalles ermittelt und für beide Halbperioden die Polarität der Spannung ausgewertet werden und da.ß ein der gemessenen Zeit und der ermittelten Polaritäten entsprechendes Ausgangssignal gebildet wird. Die Zeitmeßeinrichtung wird besonders einfach, wenn die Zeitdauer zwischen zwei Spannungsnulldurchgängen gemessen und gleichzeitig dazu die Polarität ermittelt wird und zu Beginn der nachfolgenden Halbwelle nur noch die Polarität kontrolliert wird. An Stelle der Polarität der Spannung kann auch der Richtungssinn der Spannungsänderung ermittelt werden. Die Auswertung der Signale wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß beim ersten Spannungsnulldurchgang ein Schalter geöffnet wird, der eine Zeitmeßeinrichtung und eine Polaritätskontrolleinrichtung an die Leitung anschaltet, und daß in Abhängigkeit von dem anstehenden Signal jeweils an einem Ausgang dieser Einrichtungen Markierzeichen entstehen, die von der Auswerteeinrichtung in die entsprechenden Signale umgewandelt werden.The invention has set itself the task for such signaling methods specify a receiving circuit that operates on the basis of time selection and therefore gives greater signal speed. You achieve this in that the Receipt of the signal after the first voltage zero crossing for the duration of one Period determines the duration of the voltage rise and / or voltage drop and the polarity of the voltage are evaluated for both half-periods and da.ß an output signal corresponding to the measured time and the determined polarities is formed. The timing device is particularly simple when the time between two voltage zero crossings is measured and at the same time the polarity is determined and only at the beginning of the following half-wave the polarity is controlled. Instead of the polarity of the voltage can also the direction of the voltage change can be determined. The evaluation of the signals is expediently carried out in such a way that a Switch is opened, a timing device and a polarity control device to the line, and that depending on the pending signal at an output of these devices, marking characters are produced by the evaluation device converted into the corresponding signals.

Die Erfindung wird nun an Hand der F i g. 1 bis 6 näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 und 2 die Zeitverhältnisse bei Signalen aus zwei verschiedenen Grundfrequenzen f 1 bzw. f 2, F i g. 3, 4 und 5 die Polaritätsverhältnisse bei den drei verschiedenen Signalen einer Grundfrequenz und F i g. 6 im Prinzip das Zusammenwirken von Zeitmeß- und Polaritätskontrolleinrichtung.The invention will now be described with reference to FIGS. 1 to 6 explained in more detail. It shows F i g. 1 and 2 the time relationships for signals from two different Fundamental frequencies f 1 or f 2, F i g. 3, 4 and 5 the polarity relationships in the three different signals of a fundamental frequency and F i g. 6 in principle the interaction of timing and polarity control device.

In F i g. 1 ist eine Sinuswelle der Grundfrequenz f 1 dargestellt. Wird diese Frequenz über eine Einweg-oder Doppelweggleichrichterschaltung geleitet, dann ergeben sich die beiden anderen Kurvenformen der F i g. 1. Daraus ist zu ersehen, daß die Zeit T 1 zwischen zwei Spannungsnulldurchgängen dabei nicht verändert wird. Dies gilt in gleicher Weise für die Zeit T2 der Grundfrequenz f 2 in F i g. 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 F i g. 1 und 2 gezeigt wird, kann die Zeitmessung auch nur bei einem bestimmten Richtungssinn der Spannungsänderung vorgenommen werden. Daraus ergeben sich die Zeiten T 1' bzw. T 2' oder T 1" bzw. T2". In allen Fällen läßt sich daraus die Grundfrequenz des Signals ermitteln.In Fig. 1 shows a sine wave of the fundamental frequency f 1. If this frequency is passed through a one-way or full-wave rectifier circuit, the other two curve shapes in FIG. 1. It can be seen from this that the time T 1 between two voltage zero crossings is not changed. This applies in the same way to the time T2 of the fundamental frequency f 2 in FIG. 2. This time can therefore be used to identify the fundamental frequency in the various waveforms. Within these times, the voltage changes from the value zero to the peak value and then decreases again to the value zero. As shown in Figs. 1 and 2, the time measurement can only be carried out with a certain sense of direction of the voltage change. The times T 1 ' or T 2' or T 1 " or T2" result from this. In all cases, the fundamental frequency of the signal can be determined from this.

In den F i g. 3, 4 und 5 sind die Polaritätsverhältnisse der drei aus einer Grundfrequenz gebildeten Signale dargestellt. Je nach der Phasenlage kann, wie F i g. 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 » + « oder » + « nach » - «. Bei der in F i g. 4 dargestellten Kurvenform (Einweggleichrichtung) ergeben sich je nach Phasenlage vier Polaritätsvarianten, die alle diese Kurvenform kennzeichnen. Die Polarität (p =2) kann »0« nach »+« bzw. » + « nach »-0« oder »0« nach » - « bzw. » - « nach »0« anehmen. Bei der in F i g. 5 dargestellten Kurvenform (Doppelweggleichrichtung) ergibt sich in den beiden Halbwellen Polaritätsgleichheit (p = 3). Diese Kurvenform ist also durch » + « nach » + « oder » - « nach » - « gekennzeichnet.In the F i g. 3, 4 and 5 are the polarity relationships of the three Signals formed from a fundamental frequency are shown. Depending on the phase position, like F i g. 3 shows, with a pure sinusoidal voltage, the evaluation with the positive or start negative half-wave. Regardless of this, however, there is always a change in polarity between the two half waves. The polarity (p = 1) can therefore be used for the pure sine wave are "-" after "+" or "+" after "-". In the case of the in FIG. 4 shown Curve shape (half-wave rectification) there are four polarity variants depending on the phase position, all of which characterize this curve shape. The polarity (p = 2) can be changed from »0« to »+« or Accept »+« after »-0« or »0« after »-« or »-« after »0«. In the case of the in F i G. 5 shown curve shape (full wave rectification) results in the two Half-wave polarity equality (p = 3). This curve shape is therefore by "+" after "+" Or "-" marked after "-".

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 zu werden. Damit ist dann jedes Signal eindeutig definiert.With the first voltage zero crossing of the signal, the evaluation started, then it is sufficient if within the first half period (i.e. until the next Voltage zero crossing) the time measurement has taken place and the polarity is recorded will. At the beginning of the second half period, only the polarity then needs to be determined to become. Each signal is then clearly defined.

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 wiederum 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=1 + - T 4- p =2 + - 0 «0 0 0 -r 0 0 -- -- + 0 0 0 p=3 + - + - 1 - Daraus ist zu ersehen, daß auch in diesem Falle eine eindeutige Bestimmung der Kurvenform der verschiedenen Signale möglich ist.If the direction of the voltage change is used to determine the curve shape, then the status “no voltage change” 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", the following polarity variants result for the curve shapes: p = 1 + - T 4- p = 2 + - 0 «0 0 0 -r 0 0 - - + 0 0 0 p = 3 + - + - 1 - It can be seen from this that in this case, too, a clear determination of the curve shape of the various signals is possible.

In F i. g. 6 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 angeschaltet.) Die Zeitmeßeinrichtung D bestimmt nun die Zeit bis zum nächsten Nulldurchgang und markiert den der Frequenz, z. B. f 2, zugeordneten Ausgang f = 2. Während dieser Zeit wird in der Polaritätskontrolleinrichtung P die Polarität der Signalspannung festgehalten und nach dem zweiten Nulldurchgang erneut kontrolliert. Steht z. B. eine einweggleichgerichtete Signalspannung an, dann wird der Ausgang p = 2 der Polaritätskontrolleinrichtung markiert. Dadurch wird die Auswerteeinrichtung A veranlaßt, die Umsetzung auf den entsprechenden Signalausgang f = 2, p = 2 vorzunehmen.In F i. G. 6 is in principle the interaction of the evaluation organs reproduced. The incoming signals over the line. get on a switch S, which opens after the first zero crossing of the signal voltage, and the timing device D and the polarity control device P connects to the line Ltg. (The The entire receiving device has already been switched on 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. f 2, associated output f = 2. During this Time becomes the polarity of the signal voltage in the polarity control device P recorded and checked again after the second zero crossing. Is z. B. a one-way rectified signal voltage, then the output p = 2 of the polarity control device marked. This causes the evaluation device A to carry out the implementation on the corresponding signal output f = 2, p = 2.

Claims

Claims: 1. Method for receiving audio-frequency signals, which are formed from one of several signal frequencies and on the transmitter side directly or via a half-wave rectifier circuit or via a full-wave rectifier circuit be given on the line, d u r c h g e - indicates that when receiving of the signal after the first voltage zero crossing for the duration of one period Duration of the voltage rise and / or voltage drop determined and for both Half-periods the polarity of the voltage are evaluated and that one of the measured Time and the determined polarities corresponding output signal is formed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the period between two Voltage zero crossings measured and at the same time the Polarity is determined and that at the beginning of the following half-wave only the polarity is controlled.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that instead of the polarity of the voltage the sense of direction - the voltage change is determined and that not only the voltage zero crossing, but also none Voltage change can be used as a start sign.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at the first voltage zero crossing a Switch (S) is opened, which has a timing device (D) and a polarity control device (P) switches on the line, and that depending on the pending signal Markers appear at one output of these devices (D and P), which are converted into the corresponding signals by the evaluation device (A). Considered publications: »Signal- und Fernmeldepraxis«, 1959, June, No. 8, pp. 144 to 146.