DE1214744B

DE1214744B - Circuit arrangement for the selective reception of audio-frequency signals in telecommunications, in particular telephone systems

Info

Publication number: DE1214744B
Application number: DES88811A
Authority: DE
Inventors: Franz Thomas
Original assignee: TEKADE FERNMELDEAPP GES MIT BE
Current assignee: TEKADE FERNMELDEAPP GES MIT BE
Priority date: 1963-12-20
Filing date: 1963-12-20
Publication date: 1966-04-21

Description

Schaltungsanordnung zum selektiven Empfang tonfrequenter Signale in Fermnelde-, insbesondere Fernsprechanlagen In der elektrischen Nachrichtenübertragung werden tonfrequente Signale für verschiedene Zwecke verwendet. Im drahtlosen Nachrichtenverkehr mit beweglichen Stationen benutzt man sie beispielsweise zum selektiven Anruf der gewünschten Station; bei der Fernübertragung von Imformationen, z. B. Meßwerten, entspricht jeder verwendeten Tonfrequenz oder Kombination mehrerer Tonfrequenzen ein Informationsinhalt. Auf der Empfängerseite besteht die Aufgabe nun darin, diese tonfrequenten Signale selektiv auszuwerten. Eine besondere Schwierigkeit der Empfangsschaltung bietet die Einhaltung der Sprachsicherheit. Damit bezeichnet man die Eigenschaft, daß der Empfänger nicht auf Töne gleicher Frequenzlage aus einem Sprachfrequenzgemisch anspricht.Circuit arrangement for the selective reception of audio-frequency signals in Telecommunication systems, in particular telephone systems, in electrical communications audio frequency signals are used for various purposes. In wireless communications with moving stations they are used, for example, to selectively call the desired station; in the remote transmission of information, e.g. B. measured values, corresponds to each tone frequency or combination of several tone frequencies used an information content. On the receiving end, the task now is to do this selectively evaluate audio-frequency signals. A particular difficulty in receiving circuitry provides compliance with language security. This describes the property that the receiver does not respond to tones of the same frequency from a mixture of speech frequencies appeals to.

Bei den bekannten Tonrufempfängerschaltungen wird die Sprachsicherheit durch entsprechende Ansprechverzögerungen (etwa 0,5 bis 2 Sekunden) der Auswerteschaltung erreicht. Diese Anordnungen sind daher für schnell aufeinanderfolgende Signale ungeeignet und ergeben eine schlechte Ausnutzung des Übertragungskanals. Ferner müssen die Eingangspegel in engen Grenzen liegen, um ein sicheres Ansprechen der Anordnung zu erzielen.In the known ringer receiver circuits, the speech security is through corresponding response delays (approx. 0.5 to 2 seconds) of the evaluation circuit achieved. These arrangements are therefore unsuitable for signals in rapid succession and result in poor utilization of the transmission channel. Furthermore, the Input levels are within narrow limits to ensure that the arrangement responds reliably to achieve.

Bei einer anderen bekannten Anordnung wird die Sprachsicherheit dadurch erreicht, daß man die Differenzspannung von zwei Empfängerausgangsspannungen ausnutzt, wobei der eine Empfänger auf die Resonanzfrequenz und der andere Empfänger auf die Summenspannung aller übrigen Frequenzen des Übertragungskanals anspricht. Diese Anordnung ist aber sehr aufwendig und arbeitet nur in einem engbegrenzten Bereich der Eingangsspannungen sicher, da sie gegen Subharmonische empfindlich ist. Unter Subharmonischen sind hier Frequenzen verstanden, von deren Harmonischen eine auf die Resonanzfrequenz fällt.In another known arrangement, this improves speech security achieves that the differential voltage of two receiver output voltages is used, one receiver on the resonance frequency and the other receiver on the Total voltage of all other frequencies of the transmission channel responds. These However, the arrangement is very complex and only works in a narrowly limited area of the input voltages, as it is sensitive to subharmonics. Under Subharmonics are understood here to mean frequencies, one of whose harmonics is up the resonance frequency falls.

Es sind ferner.Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen ein Begrenzer einem Resonanzkreis nachgeschaltet ist. Der Begrenzer schützt in diesen Anordnungen lediglich die nachfolgenden Stufen vor übersteuerung, hat aber keinen Einfluß auf die Selektivität des Resonanzkreises. Dessen Ansprechbandbreite steigt daher mit zunehmender Eingangsspannung.There are also circuit arrangements known in which a limiter is connected downstream of a resonance circuit. The limiter protects in these arrangements only the following stages before override, but has no influence on the selectivity of the resonance circuit. Its response bandwidth therefore increases with it increasing input voltage.

Bei einer anderen bekannten Anordnung ist der Begrenzer mit einem Filter kombiniert, in dem das Bandpaßfilter in zwei Hälften aufgespalten und der Begrenzer zwischen diesen beiden Hälften angeordnet ist. Beim Einsetzen der Spannungsbegrenzung tritt bei dieser Anordnung eine Verstimmung des Bandfilters auf. Eine weitere bekannte Anordnung verwendet eine Transistorstufe als Spannungsbegrenzer und ein nachgeschaltetes Selektionsfilter. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß für die Transistorstufe eine Gleichspannung erforderlich ist, die zur Erzielung einer genauen reproduzierbaren Begrenzerwirkung stabilisiert sein müßte. Ferner hängt der Einsatz der Begrenzung stark vom verwendeten Transistorexemplar ab, dessen Kenngrößen sich mit zunehmender Begrenzung noch zusätzlich ändern. Auch in dieser Anordnung ändert sich die Ansprechbandbreite des Selektionsfilters mit zunehmender Begrenzerwirkung.In another known arrangement, the limiter is with a Filter combined in which the bandpass filter split in half and the Limiter is arranged between these two halves. When the voltage limitation is applied With this arrangement, the band filter is detuned. Another well-known Arrangement uses a transistor stage as a voltage limiter and a downstream one Selection filter. This arrangement has the disadvantage that for the transistor stage a DC voltage is required to achieve an accurate reproducible Limiting effect would have to be stabilized. It also depends on the use of the limitation strongly depends on the transistor specimen used, the characteristics of which change with increasing Change the limitation additionally. The response bandwidth also changes in this arrangement of the selection filter with increasing limiting effect.

Durch die Erfindung wird eine einfache Schaltung angegeben, die diese Nachteile vermeidet. Sie besteht aus einem Begrenzer mit nachgeschaltetem Selektionsfilter und ist gekennzeichnet durch einen an den Eingangsklemmen des Signalempfängers liegenden Spannungsteiler aus einem festen Widerstand und zwei antiparallelgeschalteten Dioden, denen ein auf die zu empfangende Tonfrequenz abgestimmter Serienresonanzkreis aus einer Induktivität und einem Kondensator parallel liegt. Die Induktivität kann auch als Transformator ausgebildet sein, an dessen Sekundärwicklung eine Auswerteschaltung angeschlossen ist.The invention provides a simple circuit that this Avoids disadvantages. It consists of a limiter with a downstream selection filter and is characterized by a connected to the input terminals of the signal receiver Voltage divider consisting of a fixed resistor and two anti-parallel connected diodes, which a series resonant circuit tuned to the audio frequency to be received an inductor and a capacitor in parallel. The inductance can also be designed as a transformer, on the secondary winding of an evaluation circuit connected.

Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert-A b b. 1 zeigt das Prinzipschaltbild der Empfangsanordnung. An den Eingangsklemmen a und b des Empfängers liegt ein Spannungsteiler aus dem Widerstand R 1 und den beiden antiparallelgeschalteten Dioden D 1 und D 2. Diesen Dioden ist ein auf die zu empfangende Tonruffrequenz abgestimmter Serienresonanzkreis aus der Indüktivität L und dem Kondensator.C parallel geschaltet. Die Induktivität ist in dem Beispiel als Transformator dargestellt, an den z. B. die Auswerteschaltung aus einer Diode D 3 und einem Relais R angeschlossen ist. Die Widerstände Rw 1 und Rw 2 stellen die spannungsabhängigen Ersatzwiderstände für die Dioden D 1 bzw. D 2 dar. Der Widerstand R 2 ist der Verlustwiderstand des Resonanzkreises.The invention is explained in more detail with reference to the figures for an exemplary embodiment - A b b. 1 shows the basic circuit diagram of the receiving arrangement. A voltage divider consisting of resistor R 1 and the two anti-parallel connected diodes D 1 and D 2 is connected to the input terminals a and b of the receiver. The inductance is shown in the example as a transformer to which z. B. the evaluation circuit consisting of a diode D 3 and a relay R is connected. The resistors Rw 1 and Rw 2 represent the voltage-dependent equivalent resistances for the diodes D 1 and D 2 , respectively. The resistor R 2 is the loss resistance of the resonance circuit.

Die Arbeitsweise der Anordnung läßt sich folgendermaßen erklären: Die beiden Dioden 131, D 2 wirken zusammen mit dem Widerstand R 1 als Begrenzer für die an den Klemmen a, b angelegte Eingangsspannung Ue, sofern diese die Kniespannung der Dioden übersteigt. Es ist zweckmäßig, für die Schaltüngsänotdnurig Dioden mit ausgeprägtem Knick der Durchlaßkenü= Linie, z. B. Siliziumdioden, zu verwenden. Die ursprüngliche Sinusform I der Eingangsspannung wird durch die Begrenzung zu einer Trapezkurve II verzerrt (s. A b b. 2). In analytischer Darstellung wird diese Trapezform nach F o u r i e r durch die Funktion s (t) angenähert: A bedeutet hierbei die »Amplitude« der Trapezform, a)1 die Kreisfrequenz des Grüridtönes üiid 2 a T die Umkippzeit des Trapezes (s. Abb.2) bezogen auf die Schwingungsdauer T der Grundwelle. Wird a sehr klein, was bei genügend höhen Eiiigängsspännungen; wie sie im Betriebsfall auftreten; der Fall ist, so kann angenähert sin 2 an = 2 an und entsprechend sin 6 an = 6 an usw. gesetzt wef= den: Die obige Funktion nimmt dann folgende Form an: Als Störfrequenzen, die die Schaltung zum A-n sprechen bringen könnten, kommen außer der Grundfrequenz noch die ungeradzahligen Harmonischen in Betracht, die in der Trapez- und Rechteckfunktion einer Frequenz enthalten sind, wenn sie der Resonanzfrequenz des Schwingkreises entsprechen. Die Harmonische mit der höchsten Amplitude ist dabei die Dritte. Sie erreicht ihren Maximalwert bei Rechteckfunktion; die Amplitude beträgt dabei nach obiger Formel ein Drittel des Wertes, der auftritt, wenn die Grundfrequenz der Resonanzfrequenz entspricht. Das gleiche gilt für eine Störfrequenz die z. B. aus efer Sprachübertragung stammt.The mode of operation of the arrangement can be explained as follows: The two diodes 131, D 2 act together with the resistor R 1 as a limiter for the input voltage Ue applied to the terminals a, b , provided that it exceeds the knee voltage of the diodes. It is useful for the Schaltüngsänotdnurig diodes with a pronounced kink of the Durchlaßkenü = line, z. B. silicon diodes to use. The original sinusoidal shape I of the input voltage is distorted to a trapezoidal curve II due to the limitation (see A b b. 2). In an analytical representation, this trapezoidal shape is approximated according to Fourier by the function s (t): A means the "amplitude" of the trapezoidal shape, a) 1 the angular frequency of the Grüridtönes üiid 2 a T the overturning time of the trapezoid (see Fig.2) related to the oscillation period T of the fundamental wave. If a becomes very small, which, if the longitudinal tension is sufficiently high; how they occur during operation; is the case, then approximately sin 2 an = 2 an and correspondingly sin 6 an = 6 an etc. can be set: The above function then takes the following form: In addition to the fundamental frequency, the odd harmonics that are contained in the trapezoidal and square wave functions of a frequency when they correspond to the resonance frequency of the resonant circuit can be used as interference frequencies that could cause the circuit to speak. The harmonic with the highest amplitude is the third. It reaches its maximum value with the rectangular function; According to the above formula, the amplitude is a third of the value that occurs when the fundamental frequency corresponds to the resonance frequency. The same applies to an interference frequency the z. B. comes from efer voice transmission.

Aus der Feststellung, daß die Grundtöne der menschlichen Sprache den Frequenzbereich bis etwa 1200 Hz umfassen und höhere Frequenzen nur als Obertöne mit entsprechend verminderter Amplitude auftreten, kann die angegebene Signalempfängsschaltung sprachsicher gemacht weiden, wenn als Signalfrequenzen nur Frequenzen über dieser Grenze, vorzugsweise über 1500 Hz verwendet werden und die Ansprechempfindlichkeit des Auswertekreises so eingestellt ist, daß sie durch die größten möglichen Amplituden der Störfrequenzen nicht mehr anspricht. Dies ist der Fall, wenn die Auswerteschaltung erst auf Amplituden anspricht, die größer sind als 0,33mal,.vorzugsweise gtößer als 0,6mal die im kesonanzkreis maximal auftretende Spannung des tonfrequenten Rufsignals.From the observation that the basic tones of human language are the Include frequency range up to about 1200 Hz and higher frequencies only as overtones occur with a correspondingly reduced amplitude, the specified signal receiving circuit made speech-safe graze when only frequencies above this are used as signal frequencies Limit, preferably above 1500 Hz can be used and the responsiveness of the evaluation circuit is set so that it goes through the largest possible amplitudes which no longer responds to interference frequencies. This is the case when the evaluation circuit only responds to amplitudes that are greater than 0.33 times, preferably greater than 0.6 times the maximum voltage of the audio-frequency ringing signal that occurs in the resonance circuit.

Sofern die Signaleingangsspannung die Kniespannung der Dioden b 1, h 2 übersteigt, ist infolge der Amplitudenbegrenzung die am Auswertekreis verfügbare Spannung nahezu unabhängig von der Eingangsspannung. Da die Innenwiderstände Rw 1 und Rw 2 der Dioden D 1 bzw. D 2 für die Resonanzfrequenz des LC-Kreises sehr viel kleiner sind als der Verlustwiderstand R 2 des Resonanzkreises, wird dieser durch die Eingangsschaltung nicht mehr bedampft., Da die Schaltungsanordnung nach der Erfindung bei der vorgeschlagenen Bemessung auf Harmonische der Eingangsspannung nicht mehr anspricht; ist die Forderung nach Sprachsicherheit erfüllt; und zwar unabhängig von der Höhe der Eingangsspannung: Gegenüber den bekannten Anordnungen weist die vorgeschlagene Schaltung neben ihrer Einfachheit den Vorteil auf, daß ihre Ansprechzeit nur durch die Einschwingzeit des Resonanzkreises bestimmt ist; die bei etwa 10 bis 20 ms liegt.If the signal input voltage is the knee voltage of the diodes b 1, h exceeds 2, the amplitude limitation means that the one available on the evaluation circuit Voltage almost independent of the input voltage. Since the internal resistances Rw 1 and Rw 2 of the diodes D 1 and D 2 for the resonance frequency of the LC circuit very are much smaller than the loss resistance R 2 of the resonance circuit, this will be no longer steamed by the input circuit., Since the circuit arrangement according to of the invention with the proposed dimensioning on harmonics of the input voltage no longer responds; the requirement for language security is met; in fact regardless of the level of the input voltage: Compared to the known arrangements In addition to its simplicity, the proposed circuit has the advantage that their response time is only determined by the settling time of the resonance circuit; which is around 10 to 20 ms.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for selective reception of audio frequencies Signals by means of a limiter circuit and a downstream selection filter, characterized by one connected to the input terminals (a, b) of the signal receiver Voltage divider consisting of a fixed resistor (R 1) and two anti-parallel connected Diodes (D 1, D 2), which are tuned to the ringing frequency to be received Series resonant circuit made up of an inductance (L1) and a capacitor (C) in parallel lies. 2 ,. Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that; that the Inductance is designed as Ttansformator, on the secondary winding a Evaluation circuit (D 3, R) is connected. 3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the evaluation circuit only responds to amplitudes which are greater than 0.33 times, preferably greater than 0.6 times the Maximum voltage of the tone-frequency ringing signal occurring at the resonance circuit. 4. Circuit arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the resonance frequency of the series circle is above 1500 Hz. 5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized that diodes are used with a pronounced kink in the forward characteristic are. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1098 550, 1099 586, 1110 234, 1119 344; »Radio und fernsehen«, 8/1963, p. 240.