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Verfahren und Einrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins eines
Signals bestimmter Frequenz oberhalb des Frequenzbandes eines Gemisches anderer
Signale Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Feststellung
des Vorhandenseins eines Signals bestimmter Frequenz, das oberhalb des Frequenzbandes
eines Gemisches anderer Signale und zwischen einer oberen und unteren Gren«-frequenz
(fo, fu) liegt, wobei das Verhältnis der Grenzfrequenzen kleiner als 2 ist, insbesondere
für die elektrisehe Nachrichtenübertragungstechnik.
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In der Nachrichtentechnik werden neuerdings im Zusammenhang mit der
zunehmenden Miniaturisierung der Bauelemente und Baugruppen insbesondere unter Verwendung
integrierter Schaltkreise Verfahren und Einrichtungen benötigt, die die Verwendung
von Bauelementen, die einer Miniaturisierung weniger leicht zugänglich sind, z.B.
von Induktivitäten, vermeiden.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung
dieser Art zur Signalfeststellung zu schaffen, das besonders geeignet ist, um in
einem Trägerfrequenzsystem eine relativ große Anzahl von Nachrichtenkanälen zentral
auf das Auftreten von Signalen hin zu überwachen, wobei außer einer einzigen zentralen
Einrichtung nur geringfügige, den einzelnen Kanälen zugeordnete zusätzliche Einrichtungen
benötigt werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art gemäß der Erfindung folgende Verfahrensschritte vorgesehen:
a)
dem Signalgemisch werden Abtastproben entnommen, deren Folgefrequenz (fT) doppelt
so groß wie die obere Grenzfrequenz (fo) ist ; b) die amplitudenmodulierten Abtastproben
werden in entsprechend längenmodulierte Pulse umgewandelt; c) aufeinanderfolgende
längenmodulierte Pulse erden in der Weise verglichen, daß jeweils ein Impuls erster
Art erzeugt wird, wenn von zwei aufeinanderfolgenden längenmodulierten Pulsen der
zweite Impuls länger als der erste ist und ein Impuls zweiter Art, wenn der zweite
Impuls aufeinanderfolgender längenmodulierter Pulse kürzer als der erste ist; d)
wenn im Takt der Abtastfrequenz auf einen Impuls erster Art ein Impuls zweiter Art
oder umgekehrt unmittelbar folgt, wird jeweils ein Impuls dritter Art erzeugt; e)
die Impulse dritter Art werden einer oder mehreren Trennstufen zugeführt, die jweils
nur dann einen Impuls abgeben, wenn an ihrem Eingang zwei Impulse im Takt der Abtastfrequenz
nacheinander eintreffen, wobei sich die Anzahl n der Trennstufen aus der Bedingung
n = fu/fo-fu ergibt; f) die von der letzten Trennstufe abgegebenen Impulse werden
in einer integrierenden Auswerteschaltung summiert.
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Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung derart ausgebildet, daß zum Vergleich
der längenmodulierten Pulse eine Pulsvergleichsstufe zwei UND-Tore mit jeweils zwei
Eingängen in der Weise aufweist, daß die längenmodulierten Pulse dem einen UND-Tor
einerseits unverzögert, andererseits
über ein invertierendes Verzögerungsglied
mit der Verzögerungszeit #=1/f#, dem anderen UND-Tor einerseits unverzögert und
invertiert, andererseits über ein Verzögerungsglied mit der Verzögerungszeit #=
1/f# zugeführt werden, daß ferner eine Gatterschaltung mit zwei UND-Toren mit jeweils
zwei Eingängen in der Weise vorgesehen ist, daß über diese Eingänge jeweils jedem
dieser UND-Tore einerseits die Ausgangspulse des einen UND-Tors der Vergleichsstufe
unverzögert und invertiert, andererseits die Ausgangspulse des anderen UND-Tors
der Vergleichsstufe über ein Verzögerungsglied mit der Zeitverzögerung #=1/fT und
invertiert zugeführt werden, daß die UND-Tore der Gatterschaltung ausgangsseitig
über ein ODER-Gatter und ein in Serie zu dem ODER-Gatter angeordnetes Inversionsglied
an den Eingang einer ersten Impulstrennstufe angeschlossen sind und daß die erste
und weitere Trennstufen jeweils ein UND-Gatter mit zwei Eingängen enthalten, dessen
einem Eingang jeweils ein Verzögerungsglied vorgeschaltet ist, dessen Laufzeit gleich
der reziproken Abtastfrequenz (fT) ist.
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Selbstverständlich kann diese Einrichtung zur Signalfeststellung nach
der Erfindung mit Vorteil auch zur Überwachung einer Vielzahl von Leitungen bzw.
Signalquellen verwendet werden, indem die Einrichtung jeweils nur kurzzeitig an
die einzelnen zu überprüfenden Leitungen bzw. Signalquellen angeschlossen wird.
Die einzelnen Abtastproben werden dabei der Einrichtung nach dem Zeitmultiplexverfahren
zeitlich gegeneinander versetzt zugeführt Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus einem nachfolgend an Hand einer Figur näher erläuterten Ausführungsbeispiel.
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In der Figur ist eine Einrichtung zur simultanen Überwachung mehrerer
Signalquellen dargestellt. Die einzelnen Signalquellen,
in der Figur
mit 1 bezeichnet, sind über vorzugsweise elektronisch ausgebildete Abtastschalter
2 an eine Sammelschiene 4 angeschlossen, die zugleich den Eingang 5 der eigentlichen
Signalfeststellungseinrichtung, die für sämtliche Signalquellen nur einmal vorhanden
ist, bildet.
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Ein Taktgenerator 3 liefert für die Abtastschalter 2 den Schalttakt,
indem die einzelnen Schalter zeitlich gegeneinander versetzt jeweils schließen.
Um das von einer der Signalquellen 1 jeweils gesendete Frequenzband eines Gemisches
von Signalen auf ein frequenzmäßig oberhalb dieser Signale und zwischen einer oberen
und einer unteren Grenzfrequenz (fo, fu) liegendes Signal hin zu untersuchen, entnimmt
jeder der Schalter 2 seiner zugeordneten Signalquelle (z.B. Kanal eines TF-Systems)
Abtastproben mit einer Folgefrequenz fT, die doppelt so groß ist sie die obere Grenzfrequenz
fo. Die von den Schaltern 2 den Signalquellen 1 entnommenen Amplitudenproben 6 werden
dann zunächst einer Schaltungsanordnung zugeführt, die die amplitudenmodulierten
Proben 6 in entsprechend längenmodulierte Pulse 7 transponiert. Beispielsweise kann
dies derart erfolgen, daß aus den Amplitudenproben 6 zunächst durch eine Anordnung
9 sägezahnförmige Impulse 8 gewonnen werden, welche eine Triggerschaltung 10 zur
ausgangsseitigen Abgabe entsprechend längenmodulierter Pulse steuern Die aufeinanderfolgenden,
aus den Amplitudenproben gewonnenen längenmodulierten Pulse 7 werden dann einer
UND-Schaltung 11 zugeführt, über deren zweiten Eingang 12 vom Taktgenerator 3 her
Taktimpulse an die UND-Schaltung gelangen. Während eines jeden Taktschrittes kann
daher ein längenmodulierter Impuls für seine Dauer ein Ausgangssignal der UND-Schaltung
erzeugen.
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Da der vom Taktgenerator 3 her der UND-Schaltung zugeführte Taktimpuls
stets zeitlich länger sein muß als ein von der Triggerschaltung 10 her der UND-Schaltung
zugeführter längenmodulierter Impuls, ergibt sich aus der entsprechenden Abstimmung
dieser Impulse zueinander und der Zeitdauer eines Taktimpulses im Verhältnis zur
Abtastfrequenz die größtmögliche
Anzahl der mit einer solchen Einrichtung
abtastbaren Signalquellen. Die von der UND-Schaltung 11 her kommenden längenmodulierten
Pulse gelangen nun einerseits unverzögert, andererseits über ein invertierendes
Verzögerungsglied 12 mit der Verzögerungszeit # # = 1/f an eine UND-Schaltung 13
und einer-1T seits unverzögert über ein Inversionsglied 14, andererseits über ein
Verzögerungsglied 15 mit der Verzögerungszeit #= 1/f an eine UND-Schaltung 16.
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Folgt nun z.B. einem längenmodulierten Impuls im Takt der Abtastfrequenz
ein längenmodulierter Impuls größerer Breite, so wird die UND-Schaltung 13 lediglich
während der Differenzzeit der beiden Impulse ausgangsseitig ein Signal abgeben,
während die UND-Schaltung 16 nur dann ein ähnliches Signal abgeben kann, wenn einem
längenmodulierten Impuls im Takt der Abtastfrequenz ein längenmodulierter Impuls
kleinerer Breite folgt. Ein Ausgangssignal der UND-Schaltung 13 gelangt einerseits
unverzögert und durch eine Inversionsstufe 19 invertiert an den Eingang einer weiteren
UND-Schaltung 17, andererseits über ein Verzögerungsglied 21 mit der Zeitverzögerung
#= 1/Tf und invertiert an eine UND-Schaltung 18. Ausgangssignale der UND-Schaltung
16 gelangen einerseits unverzögert und von einem Inversionsglied 20 invertiert an
die UND-Schaltug 18, andererseits über ein-Verzögerungsglied 22 mit der Zeitverzögerung
#= 1 und invertiert an die UND-T Schaltung 17. Auf Grund dieser Schaltungskonfiguration
geben daher die UND-Schaltungen 17 und 18 ständig husgangsßignale ab, ausgenommen
es folgt einem Ausgangssignal der UND-Schaltung 13 im Takt der Abtastfrequenz ein
Ausgangssignal der UND-Schaltung 16 oder umgekehrt. Im ersteren Fall wird die UND-Schaltung
18 ihre Signalgabe unterbrechen, im zweiten Fall die UND-Schaltung 17. Da die Ausgänge
der UND-Schaltungen 17 und 18 über ein ODER-Gatter 23 und eine Inversionsstufe 24
mit einer signalleitung 25 verbunden sind, tritt auf dieser
Signalleitung
immer dann eine Signalunterbrechung auf, wenn eine der UND-Schaltungen 17 oder 18
kein Signal abgibt. Auf der Signalleitung 25 im Takt der Abtastfrequenz aufeinanderfolgende
Signalunterbrechungen werden von einer Trennstufe 26 festgestellt, die aus einer
UND-Schaltung besteht, der einerseits die Signalunterbrechungen unverzögert und
andererseits über ein Zeitglied mit der Zeitverzögerung # = 1/f# zugeführt werden.
Im Takt der Abtastfrequenz aufeinanderfolgende Signalunterbrechungen auf der Signalleitung
25 bewirken daher jeweils das Auftreten eines Ausgangssignales hinter einer der
UND-Schaltung der Trennstufe 26 nachgeschalteten Inversionsstufe.
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An den Ausgang der Trennstufe 26 können weitere Trennstufen angeschlossen
werden. Die Anzahl n der insgesamt benötigten Trennstufen ergibt sich aus der Bedingung
Je größer also die Trennschärfe der Einrichtung bezüglich der festzustellenden Signalfrequenz
sein soll, um so größer wird die Anzahl der benötigten Trennstufen. An den Ausgang
der letzten Trennstufe 27 sind jeder Signalquelle zugeordnete integrierende Auswerteschaltunglen
28 über Schalter 29 angeschlossen, die vom Taktgenerator 3 her im Takt der Abtastfrequenz
immer dann geschlossen werden, wenn die der jeweiligen Signalquelle 1 zugeordnete
Auswerteschaltung an die letzte Trennstufe 27 angeschlossen werden soll. Eine integrierende
Auswerteschaltung kann z.B. aus einem von den verstärkten Ausgangssignalen der Trennstufe
27 gespeisten Kondensator bestehen, dessen verstärkte Ausgangsspannung ein Signalrelais
betätigt. Zur Frequenzanzeige können aber auch andere bekannte Anordnungen, wie
z.B. digital arbeitende Einrichtungen benutzt werden, beispielsweise ein Zähler,
der die Anzahl der von der letzten Trennstufe abgegebenen Impulse während einer
ausreichend langen Zeitspanne zählt.
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Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der beschriebenen Einrichtung sind
Trägerfrequenz systeme mit Außerband-Signalübertragung.
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Hierbei wird zur Übertragung vermittlungstechnischer Zeichen eine
Signal schwingung verwendet, deren Frequenz beispielsweise 3850 Hz beträgt, also
oberhalb des übertragenen Sprachbandes 300 bis 3400 Hz liegt. Wird als Abtastfrequenz
fT = 10 kHz gewählt, so ergibt sich bei Verwendung von zwei Trennstufen eine untere
Grenzfrequenz fu = 3333 Hz. Die Sprachschwingungen werden also praktisch unterdrückt
und beim Auftreten der Signalschwingung fs = 3850 Hz erscheinen am Ausgang der zweiten
Trennstufe Impulse mit einer mittleren Folgefrequenz von 3100 Hz. Die Auswerteschaltunglen
enthalten ein empfindliches Gleichstromrelais, das anzeigt, ob die Signalschwingung
vorhanden ist oder nicht. Eine solche zentrale Signal-Auswerteeinrichtung auf der
Empfangsseite eines Trägerfrequenzsystems kann beispielsweise 120 Kanälen zugeordnet
sein; bei einer Abtastfrequenz von 10 kHz ist dann die Summen-Impulsfolgefrequenz
1,2 MHz. Die zentrale Auswerteeinrichtung ersetzt die in bekannten Trägerfrequenzsystemen
jedem einzelnen Kanal zugeordneten aufwendigen Signalempfänger, die jeweils ein
Filter und einen Verstärker zum Aussieben und Verstärken der Signal schwingung enthalten
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Übertragung von Daten in einer Vielzahl von
Kanälen eines Trägerfrequenzsystems, wobei nicht sämtliche Kanäle gleichzeitig belegt
sind; es genügt also eine kleinere Anzahl von Datenempfängern, als Kanäle vorhanden
sind. Wird festgestellt, daß in einem Kanal Daten übertragen werden, wird die Weiterschaltung
des betreffenden Kanals auf einen Datenempfänger veranlaßt.
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Schließlich kann die beschriebene Einrichtung auch in Zeitmultiplex-Vermittlungssystemen
verwendet werden, bei denen durch das periodische Anschalten von Leitungen an eine
Multiplexschiene die benötigten Abtastproben bereits vorhanden sind.
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Durch eine geeignete Erweiterung der Einrichtung z.B. durch eine Serienschaltung
mehrerer der zur Verwirklichung des Verfahrensschrittes d) vorgesehenen Schaltungsteile
kann die Einrichtung auch zur Analyse eines einzigen beliebigen Kurvenzuges verwendet
werden, bei der durch die mittels der Einrichtung gewonnenen Ergebnisse: "Kurvenzug
steigt oder "Kurvenzug fällt', eine Spannung erhalten werden kann, die je nach Anzahl
der verwendeten Schaltungsteile jeweils der ersten bis n-ten Ableitung des untersuchten
Kurvenzuges entspricht. Die Genauigkeit der ermittelten Werte hängt dabei noch von
der Höhe der .Abtastfrequenz ab.
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8 Patentansprüche 1 Figur