DE1960407C3

DE1960407C3 - Schaltungsanordnung zur Feststellung der Frequenz jeweils eines aus mehreren möglichen jeweils anliegenden Signalen

Info

Publication number: DE1960407C3
Application number: DE1960407A
Authority: DE
Inventors: Joseph John Freehold Township N.J. Friend (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1968-12-05
Filing date: 1969-12-02
Publication date: 1979-04-05
Also published as: NL167074B; GB1221890A; NL167074C; DE1960407A1; NL6918250A; DE1960407B2; FR2025426A1; BE742628A; US3537001A; SE345056B

Description

sie als gültige Frequenz zugelassen.

Die folgende Tabelle zeigt acht typische festzustellende Wählzeichenfrequenzen sowie die Grenzfrequenzen einer 5%igen Erkennungsbandbreite (Randspalten= Grenzfrequenz, mittlere Spalte = Wählzeichenfrequenz),

Untere Gruppe

680 697 "Ί4

751 770 789

831 852 873

917 941 965

Obere Gruppe

1179 1209 1239

1303 1336 1369

1440 1477 1514

1592 1633 1674

Bei der unteren Frequenzgruppe tritt die längste Periode bei der niedrigsten interessierenden Frequenz, nämlich bei der Grenzfrequenz 680 Hz, auf. Eine volle Periodenlänge beträgt bei dieser Frequenz 1471 Mikrosekunden (usec). Die obere Grenzfrequenz >o 714 Hz dieser Wählzeichenfrequenz von 697 Hz hat eine Periodenlänge von 1400 ^ec. Wenn somit das Auftreten eines Null-Durchgangs einen Zeitmesser in Tätigkeit setzt und ein nachfolgender Null-Durchgang den Zeitmesser stillsetzt kann man sagen, daß eine >-> gültige Wählzeichenfrequenz empfangen wird, wenn der Zeitmesser zu einer Zeit zwischen 1400 und 1471 u^ec angehalten wird.

Wenn der Zeitmesser zwischen der Zeit von 1036 und 1091 u^ec angehalten wird, kann man schließen, daß «> eine Wählzeichenfrequenz zwischen 917 und 965 Hz, dem oberen Erkennungsfrequenzband in der unleren Gruppe, empfangen wird. Offensichtlich kann ein einziger Zeitmesser verwendet werden, um alle vier Frequenzen der einen Gruppe zu messen, da bei einem r> gültigen Ziffernsignal nur eine Wählzeichenfrequenz jeder Gruppe zu einer gegebenen Zeit vorhanden ist. Wenn aus der einen Gruppe zwei Wählzeichenfrequenzen benutzt wurden oder auftreten oder wenn eine starke Störfrequenz die gültige Wählzeichenfrequenz begleitet, sind ο·ε Null-Durchgangsintervalle weder (constant noch von zulässiger Dauer, und die Auswertung als gültige Frequenz wird gesperrt Die folgende Tabelle zeigt die Periodenlänge, die den Grenzfrequenzen der unteren Gruppe entsprechen. 4 -.

W^hl/eichcnfrequcn/, Hz

Zulässige Periodenlange. ;isec

1400 1471

1267 1332

1145 1203

1036 1091

Zur Messung citi Periodenlänge wird ein mehrstufiger Binärzähler 22 verwendet, dem eine Impulsfrequenz aus einer Taktimpulsquelle 10 zugeführt wird. Die Genauigkeit der Messung im Hinblick auf die zulässige Periodenlänge wird von der Impulsfrequenz bestimmt, d. h., die »Feinheit« der gewünschten Messung bestimmt die Anzahl der Unteilungen des Zeitmaßslabes. Für den beabsichtigten Zweck wird eine angemessene Genauigkeit erreicht, wenn der Zeitmaßstab 256 Unterteilungen (2⁸) aufweist. Eine volle Zählung von 256 entspricht der 'Engsten zu messenden Peiiude, d.h. 1471 jisec, Die

bO

Impulsfrequenz der Taktimpulsquelle 10 ist somit

₁₁_².⁵⁶ = 174,OkH/. 1471 —

Die Unterteilung beträgt 5,746 μβεΰ, die somit als Zeitmeßeinheit anzusehen ist

Die folgende Tabelle gibt die Anzahl der Zeitmeßeinheiten für die zulässigen Periodenlängen an.

Wählzeichenfrequenz, Hz

Anzahl der Zeitmeßeinheiten in den zulässigen Frequenzbändern

244	7.56
220	232
199	209
180	100

Diese Tabelle zeigt vier Bereiche oder »Bänder« mit zulässiger Anzahl der Zeitmeßeinheiten, und diese Bänder entsprechen den Erkennungsbandbreiten für die vier Wählzevhenfrequenzen der unteren Gruppe.

Da die gleichen geometrischen Beziehungen zwischen den Frequenzen der oberen und der unteren Gruppe bestehen, ist die zulässige Anzahl der Zeitmeßeinheiten für beide Gruppen identisch, wenn die Impulsfrequenz der Taktimpulsquelle passend gewählt wird, nämlich zu 3013 kHz.

Die beim Teilnehmer erzeugten Wählzeichenfrequenzen werden im Amt empfangen, die beiden Gruppen werden mit Hilfe von (nicht dargestellten) Bandpaßfiltern getrennt und zu je einer Wählzeichener kennungsschaltung geliefert, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist

Eine ankommende Wählzeichenfrequenz von x.t allgemeinen sinusförmiger Gestalt liegt an einem Begrenzer-Verstärker 11 an und wird in annähernde Rechtecform gebracht Die Null-Durchgänge werden durch eine RC-Schaltung 12 in Form von Spannungsspitzen markiert Die positiven oder negativen Spannungsspitzen — die Wahl bleibt dem Entwerfen der Schaltung überlassen — gelangen als Schaltsignale zu einer Steuerschaltung oder -einrichtung 13, welche die Taktimpulse der Taktimpulsquelle 10 zu Synchronisierzwecken benutzt. Wie vorher angegeben wurde, ist die Impulsfrequenz hoch im Vergleich zu den Wählzeichen frequenzen. Eine Spannungsspitze der RC-Schaltung 12 schaltet die Steuereinrichtung 13 ein, so daß kurzzeitig danach der erste Taktimpuls der Taktimpulsquelle 10 durchgeladet wird. Der danach kommende Taktimpuls sperrt die Steuereinrichtung 13. bis sie durch eine an den Eingang angelegte posL'we Spannungsspitze wiechrum eingeschaltet wird. Die von der Steuereinrichtung 13 durchgelassenen Impulse (als Leseimpulse bezeichnet) sind somit synchron zu den Impulsen der Taktimpulsequelle 10. Wie dem Facnmann bekannt, kann die durch die Steuereinricljtung 13 erzielte Impuissynchronisierung auf mehreren, verhältnismäßig einfachen Weg;n erhalten werden.

Die Leseimpulse der Steuereinrichtung 13 werden zur Ablesung der Zustände von vier Vorspeichereinrichtungen 14 bis 17 verwendet, deren Ausgänge über UND-Verknüpfungsglieder 18,19 mit einer Anzeigeeinrichtung in Verbindung stehen, die von Halteschaltung

gen 24 bis 27 gebildet werden. Die Vorspeichereinrichtungen und Halteschaltungen können lypischerweise aus bekannten Flip-Flop-Schalttmgen bestehen. Die Ablesung erfolgt durch Ansteuern der UND-Verknüpfungsglieder 18, 19. Als Ausgangszustand kann angenommen werden, daß die Vorspeichereinrichtungen 14 bis 17 leer sind, so daß sämtliche Halteschaltungen 24 bis 27 durch die Ablese-Operation in den Zustand »0« eingestellt werden.

Die Leseimpulse der Steuereinrichtung 13 werden um einen Taktimpuls in einer Verzögerungsschaltung 21 verzögert und dann verwendet, um alle Stufen des achtstiifigen Binärzählers 22 und alle Vorspeichereinrichtungen 14 bis 17 frei zu machen. Die Vorspeichereinrichtungen 14 bis 17 werden in den Zustand »0« eingestellt, indem die Lösch-lmpulse an die Rückstellklemmen Ri der Vorspeichereinrichtungen angelegt werden. Die Verzögerungsschaltung 21 stellt sicher, daß die Information in den Vorspeichereinrichtungen vor deren Rückstellung abgelesen wird.

Der Binärzähler 22 wird durch einen Lösch-Impuls in seinen Nullzustand zurückgestellt, danach wird er weitergeschaltet und zählt in typischer binärer Zählweise die an seinen Eingang angelegten Taktimpulse. Der Binärzähler 22 besteht aus acht Stufen, er zählt somit bis 255, geht auf 0 zurück und beginnt wieder, wenn er nicht zurückgestellt oder gesperrt wird.

Kür jedes Wählzeichen ist eine Erkennungsschaltung vorgesehen, die jeweils aus zwei Decodiercrii (»179« und »189«, »198« und »208« usw.) und dem Vorspeicher 14 bis 17 besteht, wobei die Kennziffer der Anzahl der Zeitmeßeinheit minus 1 entspricht, die den Grenzfrequenzen der Erkennungsbandbreite entsprechen. Die Decodierer sind als UND-Gatter mit acht Eingängen ausgebildet. Die angeschriebene Ziffer an jedem Eingang gibt an, mit welcher Zählerstufe eine Verbindung besteht, wobei der Querstrich über der Ziffer angibt, daß die Verbindung mit dem zweiten Ausgang der Zählerstufe existiert. Die beiden Ausgänge jeder Zählerstufe sind in bekannter Weise komplementät erregt. Zum Beispiel besteht der Ausgang der ersten Stufe des Zählers aus einem Leiter Eins (1) und einem Leiter nicht-Eins (T). Wenn diese Stufe in ihren Zustand »1« eingestellt ist, wird der Ausgangslciter (1) erregt, während bei Einstellen der Stufe in den Zustand »0« der Ausgangsleiter (T) erregt wird. Wegen der Verzögerung um einen Taktimpuls zwischen den Lese- und Lösch-Impulsen ist der Zählstand des Zählers 22 stets um Eins kleiner als die Gesamtanzahl der Taktimpulse, die in eine Periode des Wählzeichens hineinpassen, d. h. zwischen die Null-Durchgänge mit positiven Vorzeichen, wie durch die ÄC-Schaltung 12 markiert. Hierdurch wird die offensichtliche Zählungsdiskrepanz (von einem Taktimpuls) zwischen der Anzahl der Zeitmeßeinheiten der letzten Tabelle und den Kennziffern der Decodierer verständlich.

Wenn man ein gültiges Wählzeichen annimmt, wird der Zähler 22 auf 0 zurückgestellt und beginnt dann wiederum die Zählung der angelegten Eingangstaktimpulse. Wenn der Zähler 179 Taktimpulse gezählt hat. versetzt der Decodierer »179« den Vorspeicher 14 in den Zustand »1«. Wenn nachfolgend ein zweiter Impuls von der Steuereinrichtung 13 ausgeht, bevor der Zähler 22 den Zählstand 189 erreicht, wird die »1« des Vorspeichers 14 infolge des leitenden UND-Gliedes 18 in die ί lalteschaiiung 24 eingelesen. Arn Ausgangsleiter (1) der Halteschaltung 24 erscheint somit ein Ausgangssignal, welches anzeigt, daß ein Null-Durchgangsintervall von zugelassener Dauer empfangen wurde, (läitilicl ein Tonsignal von 941 Hz.

Wenn der Zähler 22 den Zählstand 189 erreicht, bevo der nächst Null-Durchgang eintritt, dient der Decodie rer »189« dazu, den Vorspeicher 14 in seinen Zustan< »0« zurückzustellen. Der Zähler 22 läuft weiter durcl die folgenden Frequenzbänder, wobei entsprechend! Arbeitsweise der Erkennungschaltungen stattfindet. Be Anliegen eines gültigen Wählzeichens wird erreicht, dal nur einer der Vorspeicher zu der von der Steuereinrich tung 13 bestimmten Ablesezeit in dem Zustand »1«ist.

Die Ausgangsleiter der Decodierer »189«, »208<< »231« und »255« sind unmittelbar mit den Rückstell klemmen der zugehörigen Vorspeicher 14,15.16 und Γ und außerdem mit den Rückstellklemmen der Halte schaltungen 24, 25, 26 und 27 verbunden. Wem demgemäß der Zähler 22 den Zählerstand 189, 208, 231 bzw. 255 erreicht, werden die betreffenden Vorspeicbr und Halteschaltungen nnmittp!h:ii /uriirkcrpctpllt Da Ausgangssignal der erregten Halteschaltung 24, 25, 2( oder 27 beendet, wenn die verantwortliche Eingangsfre quenz aufbort. Ein einzelnes Eingangs-UND-Glied 2< im Ausgangsleiter des Decodierers »255« dient zi Trennzwecken.

Wenn der Zähler 22 einen Zählstand von 255 erreicht bevor der nächste Null Durchgang eintritt, stellt dei Decodierer »255« den Vorspeicher 17 und di( Halteschaltung 27, wie vorher beschrieben, zurück ferner verhindert er den Weiterlauf des Zählers 22 indem er die ersten beiden Zählerstufen direkt auf »l< einstellt und festhält. Auf diese Weise wird der Zählei gegenüber den Taktimpulsen blickiu l, d. h., kann dies« erst dann zählen, wenn er erneut gelöscht worden ist Dieses Verfahren verhindert eine mögliche fälscht Anzeige bei gewissen Frequenzen, die niedriger als die interessierenden Frequenzen sind, z. B. bei gewisser Subharmonischen.

Es ergibt sich somit, daß die vorliegende Schaltungs anordnung eine bestimmte Ausgangsanzeige aufgrünt des jeweiligen Eingangssignals unmittelbar nach dei Feststellung des ersten Intervalls zwischen Null-Durch gänge erzeugt, wenn die Intervalle zulässiger Dauei sind. Diese Ausgangsanzeige erscheint als Spannung aul einem und nur auf einem der Ausgangsleiter der Kaiteschaitungen 24 bis 27. Die Ausgangsanzeigt dauert an, solange das Wählzeichen im Band empfangen wird, wobei die Ausgangsanzeige nicht später als etwa eine Periode nach dem Aufhören des Wählzeichen; beendet wird.

In Fernsprechanlagen mit Tastenwahl wird die Wählziffern-Information durch Kombination z' iier Schaltungen der beschriebenen Art gewonnen, und zwar werden die Ausgangsspannungen der verschiedenen Halteschaltungen schließlich einem Wählzeichenregister zugeführt, wo sie gesammelt und gespeichen werden, bis die Wählziffernfolge vollständig ist. Das Register bewirkt dann zusammen mit den anderer Amtseinrichtungen die Herstellung der gewählten Gesprächsverbindung.

Die Erkennungsschaltungen mit Blockieren des Zählers 22 dienen dazu, die Störsignale zu sperren, die nicht in den interessierenden Frequenzbändern liegen.

Die Erkennungsbandbreite (d. h. die Frequenzselektivität) kann sehr schmal gemacht werden, wobei die Genauigkeit von dem Taktgeber bestimmt wird. Die Schärfe der Bandgrenze kann nach Belieben gewähii werden, und zwar nimmt die Schärfe exponentiell mit weiteren Zählstufen und mit der Taktfrequenz zu. Die

vorliegende Schaltung besitzt eine hervorragende Die Anwendung in der Fernsprech-Tastenwahl mit

Unterscheidungsmöglichkeit gegenüber Störsignalen, acht Wählzeichenfrequenzen in entsprechenden Erken-

denn Frequenzen mit dem richtigen Intervall zwischen nungsbandbreitengrenzen gemäß erster Tabelle ist nur

den Null-Durchgängen stellen nur eine kleine Gruppe zur Erläuterung angeführt; andere Anwendungen der

von möglichen Frequenzen dar. > Erfindung sind möglich.

Hierzu I IiIaIt Zeichnungen

•09 614/72

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Feststellung der Frequenz jeweils eines aus mehreren möglichen, jeweils anliegenden Signalen, insbesondere von Wechselstrom-Wählzeichenfrequenzen für Fernsprech-Tastenwahl, mit einem vielstufigen Zähler, mit einer Taktimpulsquelle, deren Impulsfrequenz hoch im Vergleich zu der des Frequenzsignals ist und ι ο die mit dem Zähler verbunden ist, mit einer die Nulldurchgänge des Meßfrequenzsignals mit jeweils einem Taktimpuls synchronisierenden Steuereinrichtung, die den Zähler durch einen definiert verzögerten, aus Taktimpulsen abgeleiteten Löschimpuls rücksetzt, mit Decodierschaltungen, die mit dem Zähler verbunden sind und die entsprechend von Taktimpuls-Zählständen jeweils einem Frequenzband zugeordnet sind, wobei die Bandbreite die maximale >o zulässige Frequeazabweichung des Frequenzsignals darstellt, und

mit Vorspeichereinrichtungen, welche die Decodiererschaltungen mit einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige des Anliegens eines Frequenzsignals verbinden und zusammen mit zugehörigen Decodierschaltungen jeweilige Erkencingsschaltungen bilden, dadurchgekennzeichnet, daß die Taktimpulsquelle (10) ein- und denselben Taktimpulszug unmittelbar an den Zähler (22) und in die Steuereinrichtung (13) liefert und daß beim Aufti nen eines Nulldurchgangs des Frequenzsignals die Steuereinrichtung (13) durchlässig geschaltet wird und einen Impuls der Taktimpulsquelle (10) hindurchläßt, der als I eseimpuls die J3 Übergabe des Zustands der Vorspeionereinrichtung (14 bis 17) an die Anzeigeeinrichtung (24 bis 27) — mit sofortiger Anzeige für jedes vorgesehene Frequenzband — und als ausreichend für das Auslesen verzögerter Löschimpulse die Löschung des Zählers (22) und der Vorspeichereinrichtung (14 bis 17) bewirkt, wonach die Steuereinrichtung (13) gesperrt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Zähler (22) zuletzt ή angesteuerte Decodierer (255) den Weiterlauf des Zählers (22) sperrt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13) die Dauer der Anzeige der Anzeigeeinrichtung w (24 bis 27) steuert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13) die Ausgangsanzeige der Anzeigeeinrichtung (24 bis 27) innerhalb einer Frequenzperiode nach Aussetzen v, des Frequenzsignals beendet.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodierschaltungen (179, 189, 198, 208, 219, 231, 243, 255) aus jeweils einem UND-Glied mit bo mehreren Eingängen besteht, die jeweils mit bestimmten Ausgängen des Zählers (22) verbunden sind und die Ausgänge von jeweils zwei Decodierern auf einem Vorspeicher (14,15,16,17) geschaltet sind und so die Erkennungsschaltung für das betreffende μ Frequenzband bilden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Feststellung der Frequenz jeweils eines aus mehreren möglichen jeweils anliegenden Signalen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art (FR-PS 15 Il 133) werden die Taktimpulsquelle mit zwei Impulszügen, zwei Sätze von Decodierern in den Erkennungsschaltungen für Rücksetzen der Vorspeicher sowie Integratoren benötigt, um die Anzeigeschaltungen zu betreiben. Dies macht komplizierte Phasenschaltungen notwendig, ferner muß die zu messende Frequenz wegen der Integratoren während einer gewissen längeren Dauer anliegen, was für manche Anwendungen, beispielsweise als Signalelement von Wählzeichen in der Fernsprechtechnik, unerwünscht ist, schließlich ist die Schaltung raumaufwendig und nicht vollständig in integrierter Technik realisierbar.

Bei einem weiteren bekannten Frequenzmesser (DE-PS 12 72 446) soll die Frequenz von einem oder mehreren Stromgeneratoren, d. h. also eine Sollfrequenz, überwacht werden. Unterschiedliche Frequenzen in verschiedenen, zulässigen Frequenzbändern sollen nicht festgestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß eine genaue und rasche Erkennung von gültigen Frequenzen in den vorgesehenen Frequenzbändern erzielt wird una daß die Herstellung kostengünstig und raumsparend möglich ist

Die gestellte Aufgabe wird bei der oberbegrifflichen Schaltungsanordnung aufgrund der zusätzlichen Maßnahmen des Kennzeichens des Hauptanspruches gelöst

Der erste Null-Durchgang des Frequenzsignals löst also eine Zeitmessung bis zum Zweiten Null-Durchgang aus, und wenn die Zeitdauer in einen Zulässigkeitsbereich (von mehreren Zulässigkeitsbereichen) fällt, ist das Frequenzsignal »gültig«. Der zweite Null-Durchgang wird aber auch zur Auslösung einer erneuten Zählung verwendet, d. h, die nachfolgenden Impulse des Taktimpulszugs werden als Zählinipulse ν dem Zähler so lange gezählt, bis der dritte Null-Durchgang des Frequenzsignals zu einem erneuten Zahlzyklus führt, usw.

Die Unteransprüche beziehen sich auf Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben, die eine Blockschaltung einer Wählzeichenerkennungsschaltung für mehrere Frequenzen zeigt.

In Femsprechanlagen mit Tastenwahl ist die Wählzifferninformation in Form von zwei Frequenzen im Sprachfrequenzbereich codiert, die jeweils aus einer bestimmten Frequenzgruppe ausgewählt sind und die gleichzeitig zum Fernsprechamt übertragen werden. Die Gesamtanzahl der Wählzeichenfrequenzen beträgt acht, geteilt in zwei Vierergruppen (d. h., eine untere Frequenzgruppe und eine obere Frequenzgruppe), wobei ein gültiges Ziffernsignal aus je einer Frequenz jeder Vierergruppe besteht, also zwe^; gültige Frequenzen umfaßt.

Infolge von Herstellabweichungen, Temperatureffekten usw. weichen die erzeugten Wählzeichenfrequenzen von Fernsprecher zu Fernsprecher etwas voneinander ab. Um dies zu berücksichtigen und trotzdem eine hinreichende Unterscheidung gegenüber Störfrequenzen aufrechtzuerhalten, wurde eine 5°/oige Erkennungsbandbreite festgelegt. Wenn eine empfangene Wählzeichenfrequenz in diese begrenzte Bandbreite fällt, wird