DE1487973B2

DE1487973B2 - Schaltungsanordnung für einen sprachgeschützten Ein- oder Mehrfrequenz-Signalempfänger

Info

Publication number: DE1487973B2
Application number: DE19661487973
Authority: DE
Inventors: Otto 7000 Stuttgart Baade
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1966-05-12
Filing date: 1966-05-12
Publication date: 1970-10-08
Also published as: NO122318B; NL6706645A; AT299329B; BE698389A; DE1487973A1; GB1189164A; US3501703A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen sprachgeschützten Ein- oder Mehrfrequenzsignalempfänger, an dessen Eingang ein Vorverstärker mit einem Amplitudenbegrenzer angeschaltet ist.

Für die Übermittlung von Signalen, die den Aufbau von Fernsprechverbindungen betreffen, wird neben anderen Verfahren auch ein solches angewandt, bei dem die Signale aus einem oder einer Kombination von Wechselstromzeichen gebildet werden, wobei die Frequenz dieser Zeichen im Sprachbereich liegt.

Bei diesem Verfahren besteht die Gefahr, daß falsche Zeichen durch die Sprache entstehen, da Wählzeichen und Sprache auf den gleichen Verbindungsleitungen übertragen werden. Zwar wird üblicherweise bei der Aussendung des einzelnen Wählzeichens das Mikrofon der Teilnehmerstelle abgeschaltet; da aber das Mikrofon zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeichen wieder angeschaltet wird, besteht die erwähnte Imitationsgefahr.

Es ist aus den genannten Gründen notwendig, Maßnahmen zu treffen, die einen Schutz gegen eine Falschinformation dadurch gewährleisten, daß geprüft wird, ob neben der gerade auftretenden Zeichenfrequenz oder Zeichenfrequenzkombination noch andere Frequenzen vorhanden sind, die eine zugelassene Mindestspannung überschreiten.

Ist dies der Fall, so müssen die Empfänger für die Signale gesperrt werden, die sogenannte Sprachsperre muß wirksam werden.

In der deutschen Patentschrift 1 002 032 ist eine Anordnung bekanntgeworden, die eine Trennung der Frequenzen über eine Brückenschaltung vornimmt. Ein Brückenzweig ist aus einem auf die Signalfrequenz abgestimmten Reihenresonanzkreis gebildet. Aus diesem Brückenzweig wird auch die Signalfrequenz ausgekoppelt. Die Sperrspannung wird im Nullzweig der Brücke abgegriffen.

Die hohe Sprachsicherheit dieser Anordnung wird jedoch durch eine aufwendige Brückenschaltung, insbesondere durch die für die Auskopplung erforderlichen Übertrager erreicht.

In der deutschen Patentschrift 1 069 693 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, in der eine Resonanzgabel zur Trennung der Frequenzen des Eingangssignals dient, wobei die Signal- und Sperrfrequenzzeichen getrennten Übertragern zugeführt werden. An den Ausgängen der Übertrager werden die Spannungen über Graetz-Gleichrichter gleichgerichtet und als Differenzspannungen einem Schmitt-Trigger zugeführt. Nicht gezeigt ist die Ausführung der Resonanzgabel und ob eine Begrenzung des Eingangssignals vorgenommen wird.

Aus der F i g. 1 geht hervor, daß in der Schaltungsanordnung zwei getrennte Verstärker für die Signalbzw. Sperrfrequenz vorgesehen sind und außerdem noch, gemäß F i g. 2, zwei getrennte Übertrager t/l und i/2. Hierin wird ein gegenüber der vorliegenden Erfindung erhöhter Aufwand gesehen.

In der deutschen Auslegeschrift 1146 137 ist ein sprachgeschützter Signalempfänger gezeigt, der mit einem breitbandigen Vorverstärker als Regelverstärker sowie mit einer aus zwei Dioden bestehenden Begrenzerschaltung ausgerüstet ist. Der sich bei der praktischen Ausführung ergebende Nachteil dieser Schaltung ist eine je nach Höhe des Eingangspegels sich ändernde Kurvenform des Ausgangssignals, demzufolge sich bei der Begrenzung der Anteil der Grundwelle mit steigendem Eingangspegel verkleinert, was bezüglich des nachfolgenden selektiven Kreises praktisch eine Verkleinerung der Bandbreite bedeutet. Eine bestimmte, wirksame Bandbreite des Empfängers ist aber bei den unvermeidlichen Toleranzen der Signalsender unbedingt erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei der in einem weiten Pegelbereich des Eingangssignals der Anteil der Grundwelle des Ausgangssignals konstant bleibt.

ίο Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß parallel mit dem oder den frequenzselektiven Kreisen an den Ausgang des mit einem Amplitudenbegrenzer ausgerüsteten Vorverstärkers ein zweiter Amplitudenbegrenzer geschaltet ist, der eine vom Pegel der angelegten Signale abhängige Begrenzungsschwelle aufweist. Durch diese Maßnahme erreicht man den Vorteil einer konstanten Kurvenform des Ausgangssignals unabhängig vom Pegel des Signals. Dieser Vorteil wäre theoretisch auch mit einem Begrenzer möglich, bei der praktischen Ausführung ist man jedoch an die Verwendung von zwei Begrenzern etwa in der gezeigten Anordnung gebunden, wenn man einen gewissen Pegelbereich des Eingangssignals zuläßt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der parallel mit dem oder den frequenzselektiven Kreisen geschaltete Begrenzer aus einem Graetz-Gleichrichter mit einem i?C-Siebglied im Nullzweig besteht und daß die an dem i?C-Siebglied auftretende Gleichspannung zur Beeinflussung des Auswertegliedes als Schwellenspannung im Sinne einer Sperrung an den Eingang des Auswertegliedes angelegt ist.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Signalempfängers ;

F i g. 2 zeigt die Schaltungsanordnung des Signalempfängers ;

F i g. 3 zeigt die Ausbildung des Verstärkers mit dem zweiten Begrenzer;

F i g. 4 zeigt den Verlauf der Ausgangsspannungen in Abhängigkeit von der Eingangsspannung mit und ohne pegelabhängigen Begrenzer;
F i g. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der die dem Auswerteglied zugeführte Spannung als Differenzspannung der gleichgerichteten Gesamt- und der Signalspannung gewonnen wird.

Gemäß F i g. 1 und 2 werden die einlaufenden Signale einem Vorverstärker Vv zugeführt, der einen aus den Dioden Dl und Dl gebildeten ersten Begrenzer besitzt. Die Kurvenform des Ausgangssignals an diesem ersten Begrenzer hängt infolge der Kennlinie der Dioden stark von der Amplitude des Eingangssignals ab. Sie ändert sich von der Sinusform bei kleiner Amplitude über eine Trapez- bis zur Rechteckform; dabei ändert sich gleichzeitig der Anteil der Grundwelle, d. h., dieser Anteil wird mit steigendem Eingangspegel absolut kleiner.

Diese Nachteile lassen sich durch Hinzufügen eines weiteren Begrenzers mit einer von der Eingangsspannung abhängigen Schwelle vermeiden. Die Schaltungsanordnung ist in F i g. 3 einmal gesondert gezeigt. Der in dem Blockschaltbild F i g. 1 gezeigte Verstärker V wird in diesem Beispiel durch einen in Emitterschaltung betriebenen Transistor Tl gebildet, der über einen Übertrager i/l die Graetz-Gleichrichterschaltung aus den Dioden D2> bis D6 ansteuert. Das Siebglied besteht aus dem Widerstand R4 und dem

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Kondensator C3. An den Klemmen 3 und 4 ist der selektive Kreis R angeschlossen. Für den Widerstand der Wicklung Wl des Übertragers Ül gilt innerhalb des zu verarbeitenden Frequenzbandes die Forderung ωLi₀ ο > i?4.

Liegt an den Klemmen 1 und 2 eine Wechselspannung, so lädt sich der Kondensator auf eine Spannung U₀₃ auf, die von i?3 und von der Eingangsspannung an den Klemmen 1 und 2 abhängt.

Wenn der Wechselstromanteil des Kollektorstromes gerade den Augenblickswert Null hat, so sind die Dioden D 3 bis D 6 gesperrt, und als Kollektorvviderstand ist der hohe induktive Widerstand der Primärwicklung Wl des Übertragers Ül wirksam. Eine kleine Änderung des Kollektorwechselstromes ruft deshalb eine große Änderung der Kollektorspannung hervor, und zwar so lange, bis die Spannung an der Wicklung Wl größer ist als die Spannung U₀₃. Ist der Wert von U₀₃ erreicht, wird je nach Halbwelle das Diodenpaar D3 D6 oder D5 D4 leitend und schaltet den Kondensator C3 und den Widerstand R4 parallel zu Wl. Dadurch wird der Kollektorwiderstand bei geeigneter Wahl von C3 plötzlich niederohmig, und auch große Änderungen des Kollektorstromes bewirken nur kleine Änderungen der Kollektorspannung. Die Spannung an der Wicklung Wl wird auf den Wert der Spannung U_cz begrenzt. Dazu muß C3 jedoch so gewählt werden, daß innerhalb des gewünschten Frequenzbereiches —^j- <ζ R4 ist.

In F i g. 4 wird die Sprachschutzwirkung eines Begrenzers mit fester Schwelle mit der Sprachschutzwirkung des eben beschriebenen Begrenzers verglichen. Auf beide Begrenzer wurden zwei Frequenzen /1 und /2 gleicher Spannung gegeben. Im Ausgangskreis wurde die Grundwelle der Frequenz /1 gemessen, wenn /2 nicht vorhanden war, dann wurde die Grundwelle von /1 gemessen, wenn /2 mit gleichem Pegel angeschaltet war. Das Verhältnis dieser beiden Werte zeigt F i g. 4 in Abhängigkeit von der Eingangs- • spannung. Bei dem Begrenzer mit fester Schwelle läßt sich deutlich erkennen, daß die Sprachschutzwirkung erst bei einer bestimmten Mindesteingangsspannung einsetzt; bei dem Begrenzer mit pegelabhängiger Ansprechschwelle ist die Sprachschutzwirkung annähernd pegelunabhängig.

Die Kennlinie KLl wurde mit einem Begrenzer mit fester Schwelle gemessen, die Kennlinie KLIl mit einem Begrenzer mit pegelabhängiger Schwelle. Die Spannung ^.-I₁ ist die Spannung der Frequenz (/1) im Ausgangskreis, wenn die Eingangsspannung aus zwei gleichen Anteilen der Spannung Ue₁ der Frequenz /1 und TJζ« der Frequenz /2 besteht. Die Ausgangsspannung Ua₁O wurde gemessen, wenn allein die Spannung Ue₁ am Eingang des Empfängers anstand.

F i g. 5 zeigt die Gewinnung der Schwellenspannung Uschw, die von allen auf der Leitung eintreffenden Frequenzen gemeinsam erzeugt wird und die Gewinnung der Signalspannung Usign- Aus den beiden gleichgerichteten Spannungen wird eine Differenzspannung U₀ gebildet, die an das Auswerteglied gelegt ist. Wenn das nachfolgende Auswerteglied im Nulldiirchgang der Differenzspannung schaltet, so ist der Ansprechbereich nur von der Bandbreite des selektiven Kreises mit den Elementen C, r und L abhängig, jedoch nicht vom Pegel der Spannung. Zweckmäßig wird man aber, hier nicht dargestellt, eine Vorspannung einführen, da Schaltstufen im allgemeinen erst bei einer gewissen anliegenden Spannung schalten.

Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Empfänger für zwei Signalfrequenzen. Als Schaltstufe des Auswertegliedes wird ein Schmitt-Trigger verwendet, für beide Frequenzen gemeinsam. Er steuert eine Einrichtung zur Zeitprüfung Z an, die die Ausgänge Af₁ und Af₂ erst freigibt, wenn eine Signalfrequenz eine bestimmte Zeit

ίο vorhanden war. Die weiter oben genannte Vorspannung für die Schaltstufe wird an dem aus den Widerständen R5 und R6 bestehenden Spannungsteiler abgenommen und hat die gleiche Spannungsabhängigkeit wie die Ansprechwelle des Auswerteschaltgliedes.

Die Schwellenspannung kann erst wirksam werden, wenn das Potential des Punktes α am i?C-Glied positiver als das des Punktes b ist, dann wird die Diode Dl leitend. Das Erdpotential bildet das Sperrpotential. Dadurch wird erreicht, daß der Empfänger erst dann anspricht, wenn das Eingangssignal eine bestimmte Spannung erreicht hat.

Die selektiven Kreise Ll, C4, und Ll, C5 sind parallel an eine Anzapfung der Ausgangswicklung des Übertragers Ül geschaltet.

Die Sekundärwicklungen der Induktivitäten L1, Ll greifen mit einem Ende an Punkt b die Vorspannung ab, mit ihrem anderen Anschluß steuern sie die Gleichspannungsverstärker, bestehend aus den Transistoren T3 und TS bzw. T'4 und T'6, an, welche die Signal-

wechselspannung gleichrichten. Über die Emitter der Transistoren T5 und T6 werden das Siebglied C6, R9 und der Trigger angesteuert. Durch diese Ansteuerung wird der Kondensator C6 beim Auftreten eines Signals sehr schnell aufgeladen.

Eine Erweiterung auf weitere Frequenzen ist ohne weiteres möglich, jedoch kann der Empfänger nur eine Frequenz auf einmal erkennen, mehrere Frequenzen würden sich gegenseitig sperren.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen sprachgeschützten Ein- oder Mehrfrequenzsignalempfänger, an dessen Eingang ein Vorverstärker mit einem Amplitudenbegrenzer angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel mit dem oder den frequenzselektiven Kreisen an den Ausgang des mit einem Amplitudenbegrenzer ausgerüsteten Vorverstärkers ein zweiter Amplitudenbegrenzer geschaltet ist, der eine vom Pegel der angelegten Signale abhängige Begrenzungsschwelle aufweist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel mit dem oder den frequenzselektiven Kreisen geschaltete Begrenzer aus einem Graetz-Gleichrichter mit einem i?C-Siebglied im Nullzweig besteht und daß die an dem i?C-Siebglied auftretende Gleichspannung zur Beeinflussung des Auswertegliedes als Schwellenspannung im Sinne einer Sperrung an den Eingang des Auswertegliedes angelegt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom zweiten Begrenzer abgenommene gleichgerichtete Spannung einer am Ausgang des oder der frequenzselektiven Kreise abgenommenen gleichgerichteten Spannung entgegengeschaltet ist und daß die sich ergebende Differenzspannung an das Auswerteglied gelegt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen