DE1255144B

DE1255144B - Pilot receiver with automatic function monitoring for communication systems

Info

Publication number: DE1255144B
Application number: DE1964S0090872
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Markus Gauss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-04-30
Filing date: 1964-04-30
Publication date: 1967-11-30
Also published as: SE310002B; BE663301A; DK112885B

Description

Pilotempfänger mit selbsttätiger Eigenfunktionsüberwachung für Nachrichtenübertragungssysteme Die Erfindung betrifft einen Pilotempfänger mit selbsttätiger Eigenfunktionsüberwachung für Nachrichtenübertragungssysteme, bei dem für eine als überwachungsschwingung dienende zusätzliche Hilfsschwingung eine über den bzw. die Verstärker des Pilotempfängers, einen Amplitudenbegrenzer und einen Rückkopplungsvierpol geführte Rückkopplungsschleife vorgesehen ist, deren Rückkopplung so eingestellt ist, daß bei Normalverstärkung des Pilotempfängers die Rückkopplungsbedingungen gerade erfüllt sind, und bei dem eine Alarmierungssehaltung vorgesehen ist, in welcher abhängig vom Ausgangsstrom einer mit einem Transistor aufgebauten Verstärkerstufe für die überwachungsschwingung ein Relais gesteuert wird.Pilot receiver with automatic self-function monitoring for message transmission systems The invention relates to a pilot receiver with automatic intrinsic function monitoring for message transmission systems, in which for one as a monitoring vibration Additional auxiliary oscillation serving via the amplifier (s) of the pilot receiver, an amplitude limiter and a feedback quadrupole guided feedback loop is provided, the feedback is set so that with normal gain of the pilot receiver the feedback conditions are just met, and in which an alarm circuit is provided in which, depending on the output current an amplifier stage constructed with a transistor for the monitoring oscillation a relay is controlled.

Bei mehrstufigen Pilotempfängem für Regelzwecke muß häufig eine Eigenfunktionsüberwachung vorgesehen werden, um zu vermeiden, daß bei einem unkontrollierten Abwandern der Verstärkung des Empfängers eine Falschregelung des über den pilotgeregelten Übertragungsweg übertragenen Kanalbündels eintritt. Ein bekannter Pilotempfänger mit Eigenfunktionsüberwachung ist so aufgebaut, daß eine durch Rückkopplung des gesamten Pilotempfängers gewonnene überwachungsschwingung, die in gleicher Weise wie die Pilotspannung und gleichzeitig mit der Pilotspannung verstärkt wird, als Kriterium für die Betriebsbereitschaft des Pilotempfängers dient. Die Rückkopplung ist knapp über dem Schwingungseinsatz eingestellt. Bei geringfügigem Nachlassen der Verstärkung des Pilotempfängers ist die Rückkopplungsbedingung nicht mehr erfüllt, die Überwachungsschwingung reißt ab, und eine eigens hierfür am Ausgang des Pilotempfängers angeordnete Signalisierungseinrichtung gibt Alarm und schaltet zugleich den im Zuge der übertragungsleitung liegenden, vom Pilotempfänger gesteuerten Regler ab.In the case of multi-stage pilot receivers for control purposes, self-function monitoring is often necessary be provided in order to avoid that in an uncontrolled migration of the Amplification of the receiver a wrong regulation of the over the pilot-regulated transmission path transmitted channel bundle occurs. A well-known pilot receiver with intrinsic function monitoring is constructed so that one obtained by feedback from the entire pilot receiver monitoring oscillation in the same way as the pilot voltage and at the same time is amplified with the pilot voltage, as a criterion for operational readiness of the pilot receiver is used. The feedback is just above the start of the oscillation set. If there is a slight decrease in the gain of the pilot receiver the feedback condition is no longer met, the monitoring oscillation breaks from, and a signaling device specially arranged for this at the output of the pilot receiver gives an alarm and at the same time switches the controller controlled by the pilot receiver.

Bei Pilotempfängern mit Eigenfunktionsüberwachung ist es erforderlich, daß die Amplitude der zusätzlichen Überwachungsschwingung zur Vermeidung von Unstabilitäten auf einen bestimmten Wert begrenzt wird. Weiterhin muß bei Abfall der Amplitude der überwachungsschwingung unterhalb eines bestimmten Sollwertes ein Alarm ausgelöst werden, der ein Kriterium für den Ausfall des Pilotempfängers bei Trägerfrequenzsystemen ist.In the case of pilot receivers with intrinsic function monitoring, it is necessary that the amplitude of the additional monitoring oscillation to avoid instabilities is limited to a certain value. Furthermore, when the amplitude drops the monitoring oscillation below a certain setpoint triggers an alarm which is a criterion for the failure of the pilot receiver in carrier frequency systems is.

Im allgemeinen wurde dieses Problem bisher derart gelöst, daß in den Rückkopplungsweg für die überwachungsschwingung ein eigener Amplitudenbegrenzer eingesetzt worden ist. Dieser wurde meistens am Ausgang des letzten zu überwachenden Verstärkers des Pilotempfängers angeordnet. Zugleich war es erforderlich, ausgehend von diesem vorstehend genannten letzten Verstärker, eventuell über einen weiteren Verstärker, an eine eigene Gleichrichteranordnung zu gehen, die ihrerseits den Anzugstrom für das ihr nachgeschaltete Alarrnrelais liefert.In general, this problem has been solved so far that in the Feedback path for the monitoring vibration has its own amplitude limiter has been used. This was mostly at the exit of the last to be monitored Arranged amplifier of the pilot receiver. At the same time it was necessary starting out from this last amplifier mentioned above, possibly via another Amplifier to go to its own rectifier arrangement, which in turn controls the starting current for the alarm relay connected downstream.

Das heißt also, daß die aus Alarmierungs- und Begrenzungsbaugruppen bestehende Signaleinrichtung drei Funktionen erfüllen soll. Sie soll nämlich die ihr zugeführte überwachungsfrequenz gleichrichten, verstärken und begrenzen. Wie vorstehend beschrieben, werden diese drei Funktionen im allgemeinen durch getrennte Baugruppen vorgenommen. Dadurch wird sowohl der Bauelementeaufwand als auch der Platzbedarf verhältnismäßig groß.That means that from alarming and limiting assemblies existing signaling device should fulfill three functions. She is supposed to rectify, amplify and limit the monitoring frequency supplied to it. As described above, these three functions are generally separated by separate Assemblies made. As a result, both the component cost and the Relatively large space requirement.

Eine derartige Anordnung hat ferner den Nachteil, daß zum einen keine direkte Proportionalität zwischen der begrenzten überwachungsspannung und der gleichgerichteten Alarmspannung herzustellen ist und daß zum anderen dadurch, daß die Begrenzung und Gleichrichtung sowie die eventuell hierfür notwendige Verstärkung in verschiedenen Baugruppen und Stromkreisen erfolgen, eine gewisse Hysterese zwischen dem zeitlich etwas früher erreichten Wert der überwachungsgrenzspannung und der Alarmierung durch das Relais auftritt. Eine derartige Hysterese ist sehr störend und führt vor allem bei den modernen breitbandigen Vielkanalträgerfrequenzsystemen zu einem nicht mehr vertretbaren großen Toleranzbereich beim Ansprechen der Alarmierung.Such an arrangement also has the disadvantage that on the one hand no direct proportionality between the limited monitoring voltage and the rectified Alarm voltage is to be produced and that on the other hand by the fact that the limitation and Rectification as well as the possibly necessary amplification in different Assemblies and circuits take place, a certain hysteresis between the time the value of the monitoring limit voltage reached a little earlier and the alarm through the relay occurs. Such a hysteresis is very annoying and, above all, leads with the modern broadband multichannel carrier frequency systems to one no more reasonable large tolerance range when responding to the alarm.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1119 344 ist ein Signalempfänger für Mehrfrequenzsignalsysteme bekannt, bei dem ein Transistor, in dessen Kollektorkreis ein Signalrelais liegt, als Richtverstärker verwendet wird. Wenn das Eingangssignal einen vorbestimmten Wert erreicht, fließt ein starker Kollektorausgangsstrom des Transistors, und der Ausgangsstrom ist damit praktisch unabhängig vom Eingangspegel.From the German Auslegeschrift 1119 344 a signal receiver for multi-frequency signal systems is known in which a transistor, in whose collector circuit a signal relay is located, is used as a directional amplifier. When the input signal reaches a predetermined value, a large collector output current flows from the transistor, and the output current is thus practically independent of the input level.

Auch aus der deutschen Auslegeschrift 1110 234 ist ein Signalempfänger für Fernsprechsysteme bekannt, bei dem ein Transistor mit vorgeschaltetem Schwingkreis als Amplitudenbegrenzer dient.A signal receiver for telephone systems is also known from German Auslegeschrift 1110 234, in which a transistor with an upstream resonant circuit serves as an amplitude limiter.

Darüber, daß diese bekannten Signalempfänger in vorteilhafter Weise bei Pilotempfängern mit Eigenfunktionsüberwachung eingesetzt werden können, ist jedoch diesen Auslegeschriften nichts zu entnehmen.In addition, that this known signal receiver in an advantageous manner can be used in pilot receivers with intrinsic function monitoring however, nothing can be derived from these interpretative documents.

Bei der Erfindung wird für einen Pilotempfänger mit Eigenfunktionsüberwachung in der Signalisierungseinrichtung ein vom bisherigen abweichender Weg eingeschlagen.The invention is for a pilot receiver with intrinsic function monitoring in the signaling device taken a different path from the previous one.

Der Pilotempfänger gemäß der Erfindung wird derart ausgebildet, daß der Transistor der Alarmierungsschaltung für eine an einem Schwingkreis infolge eines durch die überwachungsschwingung eingeprägten Wechselstromes entstehende Wechselspannung, wie an sich bekannt, als Richtverstärker geschaltet ist, daß dieser Transistor im Normalbetrieb abhängig von dem Erreichen eines Sollwertes des eingeprägten Wechselstromes in den Sättigungsbereich gesteuert ist, wodurch die Wechselspannungsamplitude auch in der Rückkopplungsschleife begrenzt wird, und daß der Ausgangskreis des Transistors mit einem Kondensator überbrückt ist.The pilot receiver according to the invention is designed such that the transistor of the alarm circuit for one on a resonant circuit as a result an alternating voltage generated by the monitoring oscillation, as is known per se, is connected as a directional amplifier that this transistor in the Normal operation depends on reaching a setpoint of the impressed alternating current is controlled in the saturation range, whereby the alternating voltage amplitude also is limited in the feedback loop, and that the output circuit of the transistor is bridged with a capacitor.

Durch diese Maßnahmen wird nunmehr in überraschender Weise der vorstehend genannte nachteilige Hystereseeffekt vermieden bei gleichzeitiger Vereinfachung des Pilotempfängers, wodurch die Betriebsbereitschaft und die Qualität dieses Pilotempfängers gegenüber bekannten Pilotempfängern mit Eigenfunktionsüberwachung vergrößert wird.As a result of these measures, the above is now surprisingly called disadvantageous hysteresis effect avoided with simultaneous simplification of the pilot receiver, which increases the operational readiness and quality of this pilot receiver compared to known pilot receivers with intrinsic function monitoring is enlarged.

Ferner erhält man eine einfach aufgebaute Signalisierungseinrichtung, die lediglich aus einer Baugruppe besteht, in der zugleich eine Gleichrichtung und Begrenzung der überwachungsspannung und eine Verstärkung des für das Relais benötigten Betriebsstromes erfolgt. Der Bauteileaufwand und der Platzbedarf verringern sich gegenüber bekannten Signalisierungseinrichtungen erheblich. Durch die Begrenzerwirkung der Signalisierungseinrichtung wird ein Aufschaukeln der selbsterregten überwachungsschwingung auf Werte, die den Pilotverstärker übersteuern können, vermieden. Da die Be-0 -"renzung der überwachungsschwingung am Aus gang des Pilotempfängers stattfindet, also an der Höchstpegelstelle, läßt sich sogar der Pegel der überwachungsschwingung unterhalb demjenigen der Pilotspannung im Pilotverstärker halten, so daß sowohl die Pilotspannung als auch die Spannung mit der überwachungsfrequenz im Pilotempfänger linear und unabhängig voneinander verstärkt werden.In addition, a simply structured signaling device is obtained, which only consists of an assembly, in which at the same time a rectification and Limitation of the monitoring voltage and an amplification of what is required for the relay Operating current takes place. The number of components and the space required are reduced considerably compared to known signaling devices. By the limiting effect the signaling device is a build-up of the self-excited monitoring vibration to values that could overdrive the pilot amplifier. Because the limitation the monitoring oscillation takes place at the output of the pilot receiver, i.e. on the maximum level point, the level of the monitoring vibration can even be below keep that of the pilot voltage in the pilot amplifier so that both the pilot voltage as well as the voltage with the monitoring frequency in the pilot receiver linear and can be amplified independently of each other.

An Hand des Ausführungsbeispiels nach den F i g. 1 und 2 sowie des Diagramms nach F i g. 3 wird die Erfindung näher erläutert.On the basis of the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 as well as the diagram according to FIG. 3 the invention is explained in more detail.

F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Pilotempfängers, bei dem die Signalisierungseinrichtung nach der Erfindung verwendet ist. Der Pilotempfänger ist so aufgebaut, daß die empfangene Pilotwechselspannung Pt- mit der Frequenz ft vom Pilotverstärker 1 verstärkt und anschließend durch den Gleichrichter 2 gleichgerichtet wird. Die gleichgerichtete Pilotspannung Pt = wird dem Gleichstromverstärker 3 zugefährt, an dessen Ausgang die pegelrichtige Pilotei 13 eichspannung entnehmbar ist. Am Eingang des Pilotverstärkers 1 und am Ausgang des Gleichstromverstärkers 3 sind Meßbuchsen MA- bzw. MA= zur Messung der Piloteingangs- und der Pilotausgangsspannung vorgesehen. Gleichzeitig wird im Pilotverstärker 1 nach einem als Eigenfunktionsüberwachung bekannten Verfahren eine am Eingang vorhandene Überwachungsschwingung mit der Frequenz f. in gleicher Weise wie die Pilotspannung verstärkt, selektiv weitergeführt, im Gleichstromverstärker 3 weiter verstärkt, an die Signalisierungseinrichtung 4 mit Begrenzer und Relais 6 geleitet und über den Rückkopplungsvierpol 5 wieder an den Eingang des Pilotverstärkers 1 zurückgeführt. Die Rückkopplung ist so eingestellt, daß gerade Selbsterregung der Cberwachungsfrequenz fä eintritt. Sinkt die Verstärkung des Pilotverstärkers und des Gleichstromverstärkers aus irgendwelchen Gründen so weit ab, daß die bekannte Bedingung der Selbsterregung nicht mehr erfüllt ist, so reißt die überwachungsschwingung ab, und die Signalisierungseinrichtung 4 setzt zum einen den im Zuge der übertragungsleitung liegenden Regler still und löst zum anderen einen Alarm aus. Ein Abreißen der überwachungsschwingung und Ansprechen der Signalisierungseinrichtung 4 erfolgt auch dann, wenn infolge einer unzulässigen Pegelabweichung die Dämpfung eines im Rückkopplungsweg liegenden, von der Pilotgleichspannung Pt= gesteuerten übertragungsgliedes 7 entsprechend zunimmt.F i g. 1 shows the block diagram of a pilot receiver in which the signaling device according to the invention is used. The pilot receiver is constructed in such a way that the received pilot alternating voltage Pt- is amplified with the frequency ft by the pilot amplifier 1 and then rectified by the rectifier 2. The rectified pilot voltage Pt = is fed to the direct current amplifier 3 , at the output of which the correct level pilot voltage can be obtained. Measuring sockets MA- and MA = for measuring the pilot input and the pilot output voltage are provided at the input of the pilot amplifier 1 and at the output of the DC amplifier 3. At the same time, in the pilot amplifier 1, according to a method known as intrinsic function monitoring, a monitoring oscillation at the input with the frequency f. Is amplified in the same way as the pilot voltage, selectively continued, further amplified in the direct current amplifier 3 , passed to the signaling device 4 with limiter and relay 6 and transferred the feedback quadrupole 5 is fed back to the input of the pilot amplifier 1 . The feedback is set in such a way that self-excitation of the monitoring frequency fä occurs. If the gain of the pilot amplifier and the DC amplifier drops so far for any reason that the known condition of self-excitation is no longer met, the monitoring oscillation stops and the signaling device 4 stops the controller located in the transmission line and triggers it sound an alarm to others. The monitoring oscillation is torn off and the signaling device 4 responds if, as a result of an impermissible level deviation, the attenuation of a transmission element 7 located in the feedback path and controlled by the pilot DC voltage Pt = increases accordingly.

In F i g. 2 ist die Signalisierungseinrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt. Der Gleichstromverstärker 3 verstärkt die überwachungsspannung mit der Frequenz f. zugleich wechselstrommäßig und liefert sie über den primärseitig entsprechend abgestimmten übertrager 13 mit genügender Leistung an den Eingang der Signalisierungseinrichtung 4. Die Signalisierungseinrichtung enthält den Transistor 8, der als Verstärker in Emitterschaltung arbeitet. Die negativen Halbwellen der Überwachungsspannung an der Basis haben einen gleichgeforinten und starken Kollektorstrom aus der Speisequelle UB zur Folge, so daß dessen Gleichstromanteil das Signalrelais A im Regelfall angezogen hält. Der Kondensator 9 schließt alle Wechselkomponenten der Kollektorspannung kurz. Die Signalisierungseinriehtung arbeitet wie folgt: Steigt der vom Ausgangstransistor des Gleichstromverstärkers 3 abgegebene Überwachungswechselstrom ii, von Null aus an, so wird der Kollektorstrom des Transistors 8 und der Spannungsabfall am Relais immer größer. Die Kollektorspannung wird daher kleiner. Der Eingangswiderstand der Schaltung ist dabei relativ hoch. Er wird durch die Widerstände 10 und 11 im Emitter-Basis-Kreis des Transistors 8 linearisiert und stabilisiert. Wächst der Überwachungswechselstrom ia weiter an, so spricht das Relais an. Wenn die Kollektorspannung infolge des weiter wachsenden Spannungsabfalls am Relais zusammengebrochen ist, dann wirkt der Transistor 8 nur noch als Diode. Seine Basis-Emitter-Strecke wird niederohmig, da jede weitere Emitterstromerhöhung von der Basis voll aufgebracht werden muß. Wird die Schaltung aus einer hochohmigen Quelle, wie beispielsweise dem Gleichstromverstärker 3, gespeist, so steigt die Spannung am Eingang von diesem Augenblick ab praktisch nicht mehr an. Der Charakter der Begrenzung ist sehr ausgeprägt und der Knick der Begrenzerkurve sehr scharf. Von der Anzapfung der Sekundärwicklung 12 des Koppelübertragers 13 zweigt der Rückkopplungsweg ab, der, wie aus F i g. 1 ersichtlich, an den Kopplungsvierpol 5 führt.In Fig. 2 the signaling device according to the invention is shown schematically. The direct current amplifier 3 amplifies the monitoring voltage with the frequency f. At the same time in alternating current terms and delivers it to the input of the signaling device 4 with sufficient power via the correspondingly matched transformer 13 on the primary side. The signaling device contains the transistor 8, which works as an amplifier in an emitter circuit. The negative half-waves of the monitoring voltage at the base result in an equally shaped and strong collector current from the supply source UB , so that its direct current component usually keeps the signal relay A attracted. The capacitor 9 short-circuits all alternating components of the collector voltage. The signaling device works as follows: If the monitoring alternating current ii output by the output transistor of the direct current amplifier 3 rises from zero, the collector current of the transistor 8 and the voltage drop across the relay become greater and greater. The collector voltage therefore becomes smaller. The input resistance of the circuit is relatively high. It is linearized and stabilized by the resistors 10 and 11 in the emitter-base circuit of the transistor 8. If the monitoring alternating current continues to grow, the relay responds. If the collector voltage has collapsed as a result of the increasing voltage drop across the relay, the transistor 8 only acts as a diode. Its base-emitter path becomes low-resistance, since every further increase in the emitter current must be fully applied by the base. If the circuit is fed from a high-resistance source, such as, for example, the direct current amplifier 3, the voltage at the input practically no longer increases from this moment on. The character of the limitation is very pronounced and the kink of the limiter curve is very sharp. From the tap on the secondary winding 12 of the coupling transformer 13 , the feedback path branches off, which, as shown in FIG. 1 can be seen, leads to the coupling quadrupole 5 .

In F i g. 3 ist die Begrenzercharakteristik für die Signalisierungseinrichtung nach F i g. 2 gezeigt. Die strichliert ausgezogene Kurve zeigt den Verlauf des Relaisgleichstromes I in Abhängigkeit von dem überwachungswechselstrom i". Mit I"" und Iab sind die Werte des Relaisgleichstromes für das Anziehen bzw. Abfallen des Relais bezeichnet. Den Verlauf der überwachungswechselspannung uij in Abhängigkeit vom Überwachungswechselstrom iii gibt die stark ausgezogene Kurve wieder.In Fig. 3 is the limiter characteristic for the signaling device according to FIG. 2 shown. The dashed curve shows the course of the relay direct current I as a function of the monitoring alternating current i ". I""and Iab denote the values of the relay direct current for pulling up and dropping out of the relay the strongly drawn out curve again.

Claims

Claim: Pilot receiver with automatic intrinsic function monitoring for communication systems, in which for an additional auxiliary vibration serving as monitoring vibration, a feedback loop is provided via the amplifier (s) of the pilot receiver, an amplitude limiter and a feedback quadrupole, the feedback loop of which is set in such a way that the pilot receiver receives normal amplification Feedback conditions are just met, and in which an alarm circuit is provided in which, depending on the output current of an amplifier stage constructed with a transistor for the monitoring oscillation, a relay is controlled, characterized in that the transistor (8) of the alarm circuit for an oscillating circuit as a result an alternating voltage (uü) generated by the monitoring oscillation (fü) impressed alternating current (iü), as is known per se, is connected as a directional amplifier so that this transistor (8) i m normal operation depends on the reaching of a nominal value of the impressed alternating current (ij is controlled into the saturation range, whereby the alternating voltage amplitude is also limited in the feedback loop, and that the output circuit of the transistor is bridged with a capacitor (9) (F i g. 2 and 3). Considered publications: Deutsche Auslegesehriften Nr. 1110 234, 1119344.