DE2045144A1 - Frequenzselektiver Signalempfänger - Google Patents

Frequenzselektiver Signalempfänger

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DE2045144A1
DE2045144A1 DE19702045144 DE2045144A DE2045144A1 DE 2045144 A1 DE2045144 A1 DE 2045144A1 DE 19702045144 DE19702045144 DE 19702045144 DE 2045144 A DE2045144 A DE 2045144A DE 2045144 A1 DE2045144 A1 DE 2045144A1
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DE
Germany
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receiver according
frequency
frequencies
filters
evaluation circuit
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Pending
Application number
DE19702045144
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Dipl.-Ing. 8191 Höhenrain Postl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q1/00Details of selecting apparatus or arrangements
    • H04Q1/18Electrical details
    • H04Q1/30Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents
    • H04Q1/44Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current
    • H04Q1/444Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies
    • H04Q1/45Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies using multi-frequency signalling
    • H04Q1/453Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies using multi-frequency signalling in which m-out-of-n signalling frequencies are transmitted
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/30Systems using multi-frequency codes wherein each code element is represented by a combination of frequencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Description

  • Frequenzselektiver Signalempfänger Die Erfindung betrifft einen frequenzselektiven Signalempfänger, an dessen Eingang ein Signalgemisch aus Schwingungen unterschiedlicher Frequenz anliegt, der das Signalgemisch mittels Filtern auf das Vorhandensein einer oder mehrerer bestimmter Frequenzen überprüft und ermittelte Frequenzen an seinem Ausgang anzeigt.
  • Das Signalgemisch dient der Verschlüsselung von Nachrichten oder der Adressierung durch die gleichzeitige Übertragring einer Auswahl von beispielsweise m aus n Sinusschwingungen bestimmter Frequenz. Die Verschlüsselung einer bestimmten Nachricht durch eine bestimmte Auswahl von Frequenzen wird auch als Mehrfrequenzcode bezeichnet.
  • Empfängerseitig besteht das Hauptproblem darin, in mUglichst kurzer Zeit und mit hinreichender Zuverlässigkeit festzustellen, ob das ankommende Signal überhaupt ein Codçsignal ist und wenn ja, welche Frequenzen es enthält.
  • Ein bekannter Signalempfänger enthält konventionelle, aus Spulen und Kondensatoren bestehende Bandfilter, die auf die Codefrequenzen abgestimmt sind.
  • Die Einschwingzeit sowie der Platz- und Materialbedarf der Bandpässe begrunden die Forderung nach einer besseren Lösung. Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche zu realisieren.
  • Ausgehend von einem frequenzselektiven Signalenipfänger der einleitend geschilderten Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf wenigstens eine bestimmte Frequenz abgestimmte Sperrfilter vorgesehen sind, und daß eine Auswerteschaltung zur Ermittlung des oder der Sperrfilter vorgesehen ist, an dem oder an denen das kleinste Ausgangssignal auftritt.
  • Für einen m-aus-n-Code werden höchstens (n) Sperrfilter, und zwar eines für jedes Codewort, benötigt. Bei einem 2-aus-6-Code sind demnach fünfzehn Sperrfilter erforderlich, von denen jedes auf zwei Codefrequenzen abgestimmt ist. Als übertragen gelten jene Prequenzkombinationen, denen das Sperrfilter mit kleinstem Ausgangssignal entspricht, wobei die Messung der Ausgangssignale entweder in einem diskreten Zeitpunkt oder durch eine geeignete Mittelbildung erfolgen kann.
  • Besonders einfach ist eine Lösung, die n Sperrfilter verwendet, von denen jedes auf eines der Codefrequenzen abgestimmt ist, wobei die Empfangsschaltung diejenigen beiden Sperrfilter mit den kleinsten Ausgangssignalen auswählt.
  • Gegenüber dem bekannten Mehrfrequenzempfänger mit Bandfiltern hat die Erfindung den Vorteil einer besseren Selektivität bei kleinerem Aufwand. Im oben genannten Fall, bei dem sechs auf je eine Frequenz abgestimmte Sperrfilter vorhanden sind, ist im eingeschwungenen Zustand bei Abwesenheit von Störungen der für die Entscheidung maßgebende Signalpegelabstand unendlich groß, weil an den Ausgängen der Sperrfilter, die auf die gesendeten Frequenzen abgestimmt sind, und nur an diesen, kein Signal auftritt.
  • Wollte man den Pegelabstand wunendlichn mit sechs Bandpässen erreichen, deren Mittenfrequenzen in bekannter Weise auf die sechs Codefrequenzen abgestimmt sind, so müßte jeder Bandpaß bei den fianf im Sperrbereich liegenden Frequenzen unendliche Dämpfung haben, was viel aufwendiger wäre.
  • Für die praktische Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Signalempfängers ist es vorteilhaft, wenn eine die Pegeldifferenzen zwischen dem Frequenzgemisch oder der Summe der Ausgangssignale aller Sperrfilter und den Ausgangssignalen der auf die bestimmten Frequenzen abgestimmten Sperrfilter bildende iifferenzbildnerstufe vorgesehen ist und wenn dieser zur Glättung. des zeitlichen Anstiegs der Pegeldifferenz ein Tiefpaß vorgeschaltet ist.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn eine Auswerteschaltung vorgesehen ist, deren Entscheider anspricht, wenn die Pegeldifferenz nach einer vorgegebenen Zeit nach Beginn ihres Anstiegs einen bestimmten Wert überschreitet oder wenn die Steilheit des Pegeldifferenzanstiegs einen vorgegebenen Wert unterschreitet und die Anstiegskurve gleichzeitig nach unten gekrümmt ist. Im letzteren Pall wird das Entscheidungskriterium auch bei beliebig starker Störung erreicht.
  • Vorteilhaft ist es schließlich, wenn ein Amplitudenhochpaß mit nachgeschalteter Warneinrichtung vorgesehen ist, die anspricht, wenn die Pegeldifferenz bei der Entscheidung der nach einer vorgegebenen Zeit nach Beginn ihres Anstiegs zu klein ist.
  • Für die praktische Ausführung des erfindungsgemäßen Signalempfingers ist es weiter vorteilhaft, die Sperrfilter aus Spulen und Kondensatoren oder unter Vermeidung von Spulen aus Widerständen, Kondensatoren und Transistoren zu realisieren.
  • Liegt das ankommende Signalgemisch als Folge von Abtastwerten vor, so ist es vorteilhaft, wenn als Sperrfilter ein Abtastfilter vorgesehen ist. Ein solches Abtastfilter kann eine oder mehrere Sperrfrequenzen aufweisen.
  • Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend naher erläutert.
  • Fig.i zeigt eine Frequenzskala mit sechs ausgewählten Frequenzen; Fig.2 zeigt eine Tabelle mit diesen Frequenzen für einen 2-aus-6-Code; Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Empfängers für den 2-aus-6-Code mit sechs bei jeweils einer Frequenz sperrenden Sperrfiltern; Fig.4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Empfängers mit fünfzehn bei jeweils zwei Frequenzen sperrenden Sperrfiltern; Fig.5 zeigt Einzelheiten einer Auswerteschaltung; Fig.6 zeigt den Pegeldifferenzanstieg über der Zeit in der Auswerteschaltung; Fig.7 zeigt ein für einen Empfänger nach Fig.3 geeignetes Abtastfilter; Fig.8 zeigt den Verlauf des Ubertragungsfaktors über der Frequenz für das Abtastfilter nach der Fig.7; Fig.9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines für den Empfänger nach Fig.5 geeigneten Abtastfilters.
  • Die Fig.1 zeigt eine Frequenzskala mit sechs ausgewählten Frequenzen f1 bis f6. Aus diesen Frequenzen soll ein 2-a-us-6-Code gebildet werden, d.h. daß jeweils ein Signalgemisch aus zwei dieser Frequenzen ausgesendet und empfangen wird.
  • Die Tabelle nach Fig.2 zeigt die fünfzehn Möglichkeiten, die sich aus einem 2-aus-6-Code ergeben.
  • Die Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen frequenzselektiven Signal empfängers mit sechs Sperrfiltern Sp1 bis Sp6, die jeweils eine der Frequenzen nach Fig.1 sperren, sowie eine Auswerteschaltung AS1.
  • Wird an den Eingang E ein Signalgemisch ausbeispielsweise den Frequenzen 1 und £3 an gelegt, so tritt lediglich an den Ausgängen der Sperrfilter Sp2, Sp4, Sp5 und Sp6 eine Spannung auf. Die Auswerteschaltung ASX ermittelt dieses Ergebnis und meldet am Ausgang A, daß das Frequenzgemisch £1,3 nach der Pig.2 empfangen wurde.
  • Die Fig.4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen frequenzselektiven Signalempfängers. Die Anordnung enthält fünfzehn Sperrfilter Sp1' bis Sp15', die jeweils zwei Frequenzen nach der Fig.1 gleichzeitig sperren, sowie eine Auswerteschaltung AS2.
  • Wird an den Eingang E dieses Empfängers'ebenfalls ein Signalgemisch aus den Frequenzen 1 und f) angelegt, so tritt lediglich am Sperrfilter Sp2' keine Ausgangsspannung auf. Die Auswerteschaltung AS2 ermittelt dies und meldet an ihrem Ausgang A, daß ebenfalls die Frequenzen des Falles f1,3 der Tabelle nach der Fig.2 empfangen wurden.
  • Die Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Auswerteschltung AS2 nach der Fig.4. Die Auswerteschaltung enthält eine Differenzbildnerstufe D, einen Tiefpaß T, einen Entscheider E, einen Schalter Sch, einen Amplitudenhochpaß AH und eine Warneinrichtung W.
  • Wird ein Signalgemisch empfangen, so bildet die Differenzbildnerstufe D eine Pegeldifferenz PD aus der Summe der Ausgangssignale f1,2 bis f5,6 aller Sperrfilter Spi' bis Sp15' und dem Ausgangssignal des Sperrfilters Sp2 entsprechend dem anhand der Fig.4 erläuterten Frequenzbeispiels. Der Anstieg der Pegeldifferenz PD wird im Tiefpaß T geglättet. Die Ausgangsepannung des Tiefpasses T ist in der Fig.6 anhand eines Beispiels für schwache Störung I und starke Störung II durch unerwtlnschte Frequenzen über die Zeit t dargestellt. Unterschreitet die Steigung tan a nach einer vorgegebenen Mindestzeit to einen minimalen Wert, und ist gleichzeitig die Kurve der Pegeldifferenz über der Zeit nach unten gekrümmt, d.h.
  • ist ihre zweite Ableitung nach der Zeit negativ, so spricht der Entscheider E an und gibt am Ausgang A ein Kriterium für das empfangene Codewort ab. Im Entscheidungszeitpunkt, spätestens aber nach einer vorgegebenen Zeit t1 nach Beginn des Pegeldifferenzanstiege, wird der Schalter Sch geschlossen. Ist dann die Pegeldifferenz zu klein, so tritt am Ausgang des Amplitudenhochpasses AH keine Spannung auf, wodurch die Warneinrichtung W ausgelöst wird.
  • Die Fig.7 zeigt ein Abtastfilter, das jeweils als Sperrfilter für eine Frequenz in den erfindungsgemäßen frequenzeelektiven Signalempfänger nach der Fig.3 eingesetzt werden kann. Das Abtastfilter enthält einen mit der Schaltfrequenz 1/T betriebenen Schalter S, drei mit der Frequenz #1 = 2#/3T betriebene Drehschalter S1, S2 und S3, Kondensatoren CO bis C2, Potentiometer RO bis R2, eine Summierschaltung Su, sowie einen Eingang e und einen Ausgang a. Die Drehschalter S1, S2 und S3 werden in der Praxis durch Halbleiterschaltungen realisiert.
  • An den Eingang e wird eine harmonische Schwingung s(t)=A cos (2sft+a) angelegt. Diese Schwingung wird durch den Schalter S abgetastet. Die erhaltenen Abtastwerte werden während einer Zeitspanne 2T gespeichert, indem die Kondensatoren CO bis a2 über die Drehschalter S1, S2 und S3 aufgeladen werden. Aus den so entstandenen drei Signalen wird eine Linearkombi- -nation sa(t)=aos(t)+a1s(t-T)+a2sit-2T) gebildet, indem die Potentiometer RO bis R2 entsprechen den Linearfaktoren aO, a1 und a2 eingestellt werden und die abgegriffenen Spannungen dem Summierer Su zugeführt werden, dessen Ausgang der Filterausgang d ist. Die drei Paktoren aO, a1, a2 können so gewählt werden, daß eine bestimmte Frequenz gesperrt wird.
  • Hat einer der Faktoren ein negatives Vorzeichen, so kann dies dadurch berücksichtigt werden, daß der entsprechende Potentiometerausgang einem zweiten gestrichelt dargestellten Eingang des Summierers Su zugeführt wird, der eine Umpolung des zugeführten Signals bewirkt.
  • Fig.6 zeigt den Betrag des Übertragungsfaktors für das Abtastfilter nach der Fig.7 mit einem Dämpfungspol bei f2=2 kHz und dem Abtastintervall T=O,lms. In diesem Fall sind die Koeffizienten gegeben durch: a0=a2=c a1 = -2c cos 720= -0,618c c beliebig für eine beliebige Frequenz f2 gilt: a1= -2c cos(2itf2T).
  • Fig.9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Abtastfilters, das zwei der Codefrequenzen sperrt. Zu diesem Zweck ist es im Gegensatz zu dem nach der Fig.7 mit fünf Drehschaltern, die mit einer Frequenz #2 = 2# betrieben werden, 5T und jeweils fünf Kondensatoren und Potentiometern ausgerostet. Auf diese Weise können die fünf erforderlichen Linearfaktoren a0, a1, a2, a3 und a4 gebildet werden.
  • 9 Patentansprüche 9 Figuren

Claims (9)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e Oi Frequenzselektiver Signalempfänger, an dessen Eingang ein Signalgemisch aus Schwingungen unterschiedlicher Frequenz anliegt, der das Signalgemisch mittels Filtern auf das Vorhandensein einer oder mehrerer bestimm--ter Frequenzen überprüft und ermittelte Frequenzen an seinem Ausgang anzeigt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß auf wenigstens eine bestimmte Frequenz abgestimmte Sperrfilter vorgesehen sind, und daß eine Auswerteschaltung zur Ermittlung des oder der Sperrfilter vorgesehen ist, an dem oder an denen das kleinste Ausgangssignal auftritt.
  2. 2. Empfänger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine die Pegeldifferenzen zwischen dem Frequenzgemisch oder der Summe der Ausgangsaignale aller Sperrfilter (S1 bis Sp6; Sp1', bis Sp15') und den Ausgangssignalen der auf die bestimmten Frequenzen abgestimmten Sperrfilter (Spi,Sp3; Sp2') bildende Differenzbildnerstufe (D) vorgesehen ist.
  3. 3. Empfänger nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Differenzbildnerstufe (D) ein Tiefpaß (T) nachgeschaltet ist.
  4. 4. Empfänger nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine Auswerteschaltung (AS1,AS2) vorgesehen ist, deren Entächeider (E) anspricht, wenn die Pegeldifferenz nach einer vorgeebenen Zeit nach Beginn ihres Anstiegs in.n bestimiten Wert überschreitet.
  5. 50 Empfänger nach Anspruch 1 oder 29 d a d u r c h -g e -k e n n t e i c h n e t , daß eine Auswerteschaltung (S1,ÄS2) vorgesehen ist, deren Entscheider (E) anspricht, wenn die Steilheit des Pegeldifferenzanstiego einen vorgegebenen Wert unterschreitet und die Anstiegskurve gleichzeitig nach unten gekrümmt ist.
  6. 6. Empfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Amplitudenhochpaß (AH) mit nachgeschalteter Warneinrichtung (W) vorgesehen ist, die anspricht, wenn die Pegeldifferenz bei der Entscheidung oder nach einer vorgegebenen Zeit nach Beginn ihres Anstiegs zu klein ist.
  7. 7. Empfänger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß aus Spulen und Kondensatoren bestehende Sperrfilter vorgesehen sind.
  8. 8. Empfänger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß aus Widerständen, Kondensatoren und Transistoren bestehende Sperrfilter vorgesehen sind.
  9. 9. s pfänger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Abtastfilter ausgebildete Sperrfilter vorgesehen sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3126981A1 (de) * 1980-07-09 1982-03-11 ITALTEL Società Italiana Telecomunicazioni S.p.A., 20149 Milano "signalisierungskontrolleinheit fuer eine pcm-fernmeldevermittlungsstelle"
DE19716323A1 (de) * 1997-04-18 1998-10-22 Alsthom Cge Alcatel Modulationseinrichtung zur Modulation digitaler Signale

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3126981A1 (de) * 1980-07-09 1982-03-11 ITALTEL Società Italiana Telecomunicazioni S.p.A., 20149 Milano "signalisierungskontrolleinheit fuer eine pcm-fernmeldevermittlungsstelle"
DE19716323A1 (de) * 1997-04-18 1998-10-22 Alsthom Cge Alcatel Modulationseinrichtung zur Modulation digitaler Signale
US6246664B1 (en) 1997-04-18 2001-06-12 Alcatel Modulator for modulating digital signals

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