DE2145955B1 - Sprachgeschuetzter frequenzselektiver zeichenempfaenger fuer fernmelde-, insbesondere fernsprechanlagen - Google Patents

Description

• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rechteckspannung einer an sich bekannten zyklisch arbeitenden, vorwärts und rückwärts zählenden Vorrichtung zugeführt wird, daß diese zyklisch arbeitende Zählvorrichtung zugeführte Taktimpulse nach einer in der einen Richtung ansteigenden Impulsfianke in Vorwärtsrichtung und nach einer in der entgegengesetzten Richtung ansteigenden Impulsflanke in Rückwärtsrichtung zählt, daß beim Durchlaufen zweier vorgegebener Zählerstände, die sich im gleichen Abstand, aber in verschiedener Richtung vom Nulldurchgang der Zählvorrichtung befinden, Steuerimpulse an eine logische Verknüpfungsschaltung weitergegeben werden, die abhängig von Art und Reihenfolge der Steuerimpulse entscheidet, wann ein Sperrkriterium abzugeben ist.
• Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß nur eine Zählvorrichtung benötigt wird. Es brauchen keine Zählerstände gespeichert zu werden, wodurch der Schaltungsaufwand gering gehalten wird. Da das Tastverhältnis mit Hilfe einfacher binärer Aussagen, die bei Überschreiten einer voreingestellten Differenz entstehen, überprüft wird, können ohne große Änderungen zulässige Unterschiede zwischen Impuls- und Pausendauer digital vorprogrammiert werden.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren eingehender beschrieben.
• F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung sprachgeschützten Zeichenempfängers für einen Zweigruppencode; F i g. 2 bis 9 zeigen die Funktionen der logischen Verknüpfungsschaltung; Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, bestehend aus einer zyklisch arbeitenden Zählvorrichtung und einer logischen Verknüpfungsschaltung.
• In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild eines Wählkennzeichenempfängers für Fernsprechanlagen dargestellt, der für einen Zweigruppencode ausgelegt ist.
• Das empfangene Zeichen gelangt zunächst zu einem Eingangsverstärker V, wonach es zur Trennung seiner beiden Frequenzgruppen den Gruppenziffern BA und BB zugeführt wird. Im Anschluß an die Gruppenfilter sind Begrenzerschaltungen L A und L B vorgesehen, die die jeweilige Zeichenspannung in eine Rechteckspannung konstanter Amplitude umformen. Diese Rechteckspannung gelangt an die KanalfilteranordnungenFA und F B, denen nicht dargestellte Nutzsignaldetektoren zugeordnet sind, die aus den Wechselspannungssignalen Gleichspannungssignale bilden. Bei einem echten Zeichen spricht in der oberen Kanalgruppe A und in der unteren KanalgruppeB jeweils nur ein Signaldetektor an, und einer der vier Nutzsignalausgänge pro Gruppe wird aktiviert. Gleichzeitig werden die am Ausgang der Begrenzerschaltungen L A und L B anliegenden Rechteckspannungen den Prüfschaltungen P A und P B zugeführt. Die Nutzsignalausgänge der beiden Kanalfilteranordnungen und die Ausgänge der Prüfschaltungen werden einem gemeinsamen Zeichenausgabeteil ZA zugeführt.
• Fig.2 zeigt ein echtes Zeichen ohne Störfrequenzen mit der Gesamtperiode T. Da keine Störfrequenzen vorhanden sind, ist die Länge der Halbperiode T 1 gleich der Länge der Halbperiode T 2.
• Fig. 3 zeigt die Arbeitsweise der Prüfschaltung für das in Fig.2 dargestellte Zeichen. Bei Beginn der Impulsdauer wird der Zähler gestartet und zählt in Vorwärtsrichtung, bis das Ende der Impulsdauer erreicht ist. Mit Beginn der Impulspause zählt der Zähler rückwärts bis zum Ende der Impulspause.
• Bei gleicher Länge von Impulsdauer und Impulspause erreicht der Zähler nach Ablauf der Gesamtperiode T wieder seinen Ausgangszustand. Durchläuft der Zähler also zweimal hintereinander die obere Auswerteschwelle G 1, so wird das zu prüfende Zeichen als echt erkannt. Die obere Auswerte- schwelle G 1 sowie die untere Auswerteschwelle G2 sind so gewählt, daß kleine Abweichungen vom Tastverhältnis 1:1 nicht zu einer Sperrung der Zeichenauswertung führen. Das Zeichen wird somit als echt erkannt, wenn der Endstand des Zählers nach zweimaligem Durchlaufen der oberen Auswerteschwelle G 1 zwischen der unteren Auswerteschwelle G 2 und der oberen Auswerteschwelle G 1 liegt.
• Fig.4 zeigt ein Zeichen mit Störfrequenzen (simuliertes Zeichen), bei welchem die Impulsdauer T 1 größer ist als die Impulspause T 2. Aus der zugehörigen F i g. 5 läßt sich entnehmen, daß in diesem Falle die obere Auswerteschwelle G 1 nur einmal durchlaufen wird. Das Zeichen wird von der Prüfschaltung nicht als echt erkannt.
• F i g. 6 zeigt ein Zeichen mit Störfrequenzen, bei welchem die Impulsdauer T 1 kleiner als die Impulspause T 2 ist. Aus der zugehörigen Fig.7 läßt sich entnehmen, daß in diesem Falle die obere Auswerteschwelle G1 zweimal hintereinander durchlaufen wird, daß aber zusätzlich die untere Auswerteschwelle G2 durchlaufen wird. Das anschließende Durchlaufen der unteren Auswerteschwelle G 2 veranlaßt die Prüfschaltung zu einer Störaussage.
• F i g. 8 zeigt ein Zeichen mit Störfrequenzen, bei welchem die Impulsdauer T 1 erheblich größer als die Impulspause T 2 ist. Der zugehörigen F i g. 9 ist zu entnehmen, daß der Zähler nach einmaligem Durchlaufen der oberen Auswerteschwelle G 1 sofort die untere Auswerteschwelle G 2 durchläuft, was die Prüfschaltung wiederum zu einer Störaussage veranlaßt.
• Fig. 10 zeigt den Schaltungsaufbau der Prüfschaltung, bestehend aus der Ansteuerschaltung AST, dem Zählwerk RZ 1/RZ 2/RZ 3 und der logischen Verknüpfungsschaltung L VS.
• RZ1, ERZ 2 und RZ3 bilden einen zyklisch arbeitenden dezimalen Vorwärts-Rückwärts-Zähler.
• Die minimale Zählkapazität ergibt sich aus der untersten Signalfrequenz mit der längsten Periodendauer. Für eine Halbperiode dieser tiefsten Wählfrequenz ergibt sich z. B. eine Zeitdauer von 717 ,uns.
• Wird eine Taktfrequenz von 1 M1 gewählt, so reicht ein Vorwärts-Rückwärts-Dezimalzähler mit drei Dekaden aus. Im Ausführungsbeispiel wird für jede Dekade ein vorwärts und rückwärts zählender Ringzähler mit zehn Ausgängen verwendet. Jeder Ausgang entspricht damit einer Ziffer im Dezimalsystem. Ebensogut könnte ein einteiliger Binärzähler verwendet werden.
• Mit den zwei Gattern G1 und G2 der logischen Verknüpfungsschaltung LVS wird die Programmierung der beiden Auswerteschwellen vorgenommen. Für das hier aufgeführte Beispiel werden die Grenzen G 1 mit 125 ,as in positiver Zählrichtung und für G 2 mit 125ems in negativer Zählrichtung (entspricht 875 kits) gewählt. An den Ausgängen der beiden Gatter G 1 und G2 tritt jeweils ein Impuls auf, wenn der vorgegebene Zählerstand 125 bzw. 875 durchlaufen wird.
• Die Gatter G 3 und G 4 sowie die Flipflops FF 1 und FF 3 der logischen Verknüpfungsschaltung LVS dienen dazu, das Eintreffen der Impulse an den Ausgängen der Gatter G 1 und G 2 in ihrer Reihenfolge zu bewerten. Im Ausgangszustand, d. h. vor Beginn der Zeichenprüfung, liegt am Ausgang des Flipflops FF 1 kein Signal an. Am Ausgang des Flipflops OFF 3 liegt ein Signal an, das den Setzeingang des Flipflops OFF 1 vorbereitet. Erscheint nun zweimal hintereinander am Ausgang des Gatters G 1 ein Impuls, so wird über das Gatter G 3 das Flipflop FF 1, das als Zwischenspeicher wirkt, gesetzt und wieder zurückgesetzt, so daß danach am Ausgang Q kein Signal anliegt (s. F i g. 2). Wird ein Zeichen als echt erkannt, so liegt am Ausgang Q des als Zwischenspeicher wirkenden Flipflops OFF 1 kein Signal an. Erscheint am Ausgang des Gatters G1 nur einmal ein Impuls, so wird das Flipflop FF 1 gesetzt, und an seinem Ausgang Q liegt ein Signal (s. F i g. 3). Ein Signal am Ausgang Q des Zwischenspeichers gibt das Vorhandensein eines Störanteils zu erkennen.
• Ist die Impulsfolge so, daß an G 1 zweimal hintereinander ein Impuls erzeugt wird und anschließend an G2 (s. F i g. 4), so wird das Flipflop FF1 vom ersten Impuls am Ausgang des Gatters G1 gesetzt, vom zweiten Impuls am Ausgang des Gatters1 zurückgesetzt und dann vom Impuls am Ausgang des Gatters G2 wieder gesetzt, so daß schließlich am Ausgang Q des Flipflops OFF 1 ein Signal anliegt.
• Gleichzeitig beeinflußt der an G2 erzeugte Impuls das Flipflop FF 3 in der Weise, daß an seinem Ausgang kein Signal anliegt. Damit wird das Flipflop OFF 1 für alle weiteren Impulse gesperrt.
• Wird nun in Vorwärtszählrichtung nach Überschreiten der oberen AuswerteschWelle G1 anschließend die untere Auswerteschwelle G 2 überschritten, so kann nur der am Ausgang des Gatters G1 auftretende Impuls auf das Flipflop OFF 1 einwirken. Durch das Gatter G4 ist das Flipflop OFF 1 für den am Ausgang des Gatters G2 auftretenden Impuls gesperrt. Der am Ausgang des Gatters G2 auftretende Impuls beeinflußt aber wiederum das Flipflop FF 3 in der Weise, daß es das Flipflop FF 1 für alle weiteren Impulse sperrt.
• Das Flipflop FF 2 übernimmt die Aufgabe eines Ausgangsspeichérs. Nach vollständiger Zeichenprüfung, d. h. nach Ablauf einer vollen Periode, wird das am Ausgang Q des Flipflops OFF 1 stehende Signal mit Hilfe des Obernahmeimpulses Ü vom Flipflop FF 2 übernonunen ünd steht dort weiteren Auswerteschaltungen zur Verfügung.
• Das Flipflop FF 2 ist durch den vorgeschalteten Inverter so ausgelegt, daß än seinem Ausgang Q immer das Eingangssignal anliegt.
• Die Ansteuerschaltung AST besteht aus den Gattern G5 und G6, einem Inverter und einem Monoflop. Auf den Eingang S wird die Signalfrequenz und auf den Eingang T wird die Taktfrequenz gegeben. An den Eingängen des Gatters G 5 liegt die Takt- und Signalfrequenz, an den Eingängen des Gatters G 6 liegt die Takt- und invertierte Signalfrequenz an. Während der Impuls dauer der Signalfrequenz liegt am Ausgang des Gatters G5 der Vorwärts-Zähltakt Tv, während der Impulspause liegt am Ausgang des Gatters G 6 der Rückwärts-Zäliltakt Tr.
• Am Ende der zu prüfenden Periode wird mit der positiven Flanke der Signalfrequenz die Übernahme der am Ausgang des Flipflops FF 1 anstehenden Information in das Flipflop FF 2 veranlaßt. Gleichzeitig dient der am Ausgang des Monoflop erscheinende Impuls als Rückstellimpuls R für die Zählvorrichtung und die Flipflops OFF 1 und FF3.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Sprachgeschützter frequenzselektiver Zeichenempfänger für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen mit einer an seinem Eingang vorgesehenen, eine Rechteckspannung mit der Frequenz des jeweils empfangenen Zeichens liefernden Begrenzerschaltung, über die empfangene Zeichen einer Filter- und Nutzsignaldetektorschaltung zugeführt werden, wobei zum Sprachschutz eine Prüfschaltung vorgesehen ist, die bei Auftreten eines Nutzsignals aus den Abständen mindestens dreier aufeinanderfolgender Nulldurchgänge des jeweils empfangenen Zeichens gebildete Kriterien miteinander vergleicht und deren gegenseitige Verschiedenheit als Sperrkriterium zur Sperrung der Zeichenausgabe wertet, nach Patent 1 804 267, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckspannung einer an sich bekannten zyklisch arbeitenden, vorwärts und rückwärts zählenden Vorrichtung (RZ 1/RZ 2/RZ 3) zugeführt wird, daß diese zyklisch arbeitende Zählvorrichtung zugeführte Taktimpulse (T) nach einer in der einen Richtung ansteigenden Impulsflanke in Vorwärtsrichtung und nach einer in der entgegengesetzten Richtung ansteigenden Impulsflanke in Rückwärtsrichtung zählt, daß beim Durchlaufen zweier vorgegebener Zählerstände (G 1/G 2), die sich im gleichen Abstand, aber in verschiedener Richtung vom Nulldurchgang der Zählvorrichtung befinden, Steuerimpulse an eine logische Verknüpfungsschaltung (LVS) weitergegeben werden, die abhängig von Art und Reihenfolge der Steuerimpulse entscheidet, wann ein Sperrkriterium abzugeben ist.

   Gegenstand des Hauptpatentes ist ein sprachgeschützter frequenzselektiver Zeichenempfänger für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen mit einer an einem Eingang vorgesehenen, eine Rechteckspannung mit der Frequenz des empfangenen Zeichens liefernden Begrenzerschaltung, über die empfangene Zeichen einer Filter- und Nutzsignaldetektorschaltung zugeführt werden, wobei zum Sprachschutz eine Prüfschaltung vorgesehen ist, die bei Auftreten eines Nutzsignals aus den Abständen mindestens dreier aufeinanderfolgender Null durchgänge des jeweils empfangenen Zeichens gebildete Kriterien miteinander vergleicht und deren gegenseitige Verschiedenheit als Sperrkritenum zur Sperrung der Zeichenausgabe wertet.

   Ausgangspunkt ist dabei die Überlegung, daß ein echtes Zeichen nur die Signalfrequenz, ein durch Sprache und Geräusche simuliertes Zeichen jedoch neben der Signalfrequenz andere Frequenz anteile aus dem Tonfrequenzspektrum enthält und daß bei einem Einfrequenzsignal die Halbperiodendauer von positiver und negativer Halbwelle, also durch die Abstände mindestens dreier aufeinanderfolgender Nulldurchgänge gebildete Kriterien übereinstimmen müssen. Sind jedoch neben der Signalfrequenz weitere Frequenz anteile vorhanden, wie es normalerweise bei simulierten Zeichen der Fall ist, so können diese Kriterien nicht mehr übereinstimmen.

   Im Hauptpatent ist vorgesehen, daß der Prüfschaltung zur Bildung der miteinander zu vergleichenden Kriterien eine von der Begrenzerschaltung abgeleitete Rechteckspannung mit der Frequenz des jeweils empfangenen Zeichens zugeführt wird. Dadurch ist es möglich, von dieser Rechteckspannung den Halbwellen der einen Polarität des jeweils empfangenen Zeichens entsprechende Impulse und den Halbwellen der anderen Polarität entsprechende Pausen auszuwerten. Dies geschieht derart, daß die Prüfschaltung das Tastverhältnis dieser Impulsfolge auswertet.

   Soll das Tastverhältnis von Impulsfolgen geprüft werden, so ist es erforderlich, die Dauer des Impulses mit der der Pause zu vergleichen, es muß eine Information über die Dauer des Impulses gespeichert werden. So stellt z. B. die Spannung an einem über einen Widerstand und eine Diode aufgeladenen Kondensator ein Maß für die Dauer eines Impulses dar. Eine andere Möglichkeit, eine Information über die Dauer eines Impulses zu speichern, besteht darin, einen Magnetkern mit rechteckiger Hysteresisschleife aufzumagnetisieren.

   Zur Messung von Frequenzen sind auch digitale Verfahren bekannt. So sind beispielsweise digitale Zählwerke für Frequenzmesser bekannt, bei dem der Sollwert der Frequenz in dem Zählwerk voreingestellt wird und nun innerhalb einer vorgegebenen, streng definierten Zeitspanne die Signalimpulse gezählt werden, wobei dann die Frequenzabweichung in Form eines positiven bzw. negativen Zählwertes in Erscheinung tritt. Digitale Verfahren, bei denen Zeittaktimpulse gezählt werden, bieten wesentliche Vorzüge. Es kann eine wesentlich größere Genauigkeit gegenüber den analogen Verfahren erreicht werden. Außerdem gewährleistet eine digital arbeitende Schaltungsanordnung eine weitgehende Unabhängigkeit von Umgebungseinflüssen.

   Weitere Vorteile digital arbeitender Schaltungen sind der Fortfall sämtlicher Einstellarbeiten und die Möglichkeit der Integrierbarkeit, wodurch sich ein geringer Platzbedarf ergibt.

   Soll nun bei einer periodischen Impulsfolge die Länge der Impulsdauer mit der Länge der Impulspause verglichen werden, so werden zwei Zähler benötigt, deren Zählerstände mit Hilfe einer Verknüpfungsschaltung verglichen werden müssen. Eine solche Anordnung hat den Nachteil eines großen Schaltungsaufwandes.

   Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, im Rahmen einer Sprachschutzschaltung für frequenzselektive Zeichenempfänger eine digital arbeitende Schaltungsanordnung zum Überprüfen eines Tastverhältnisses von periodischen Impulsfolgen zu schaffen, bei der dieser Schaltungsaufwand verringert ist.