DE2201166A1

DE2201166A1 - Schaltungsanordnung fuer einen selektiven signalempfaenger

Info

Publication number: DE2201166A1
Application number: DE19722201166
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Maier
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1972-01-11
Filing date: 1972-01-11
Publication date: 1973-07-12
Also published as: FR2167932A1; FR2167932B3; GB1393071A

Description

Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft

7 Stuttgart

K.Maier - 12 - .

Schaltungsanordnung für einen selektiven Signalempfänger

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen selektiven Signalempfänger, der das seinem Eingang zugeführte Signalgemisch auf das gleichzeitige Vorhandensein zweier oder mehrerer bestimmter Frequenzen oder auch auf das Vorhandensein nur einer bestimmten Frequenz prüft, unter Verwendung eines mit dem S.ignalgemisch an seinem einen Eingang und mit einer Suchfrequenzspannuns eines Generators an seinem anderen Eingang gespeisten Modulators, dem Integrations- und Auswertemittel nachgeschaltet sind.

Bereits seit geraumer Zeit ist die Filterwirkung eines Modulators, beispielsweise eines Ringmodulators, bekannt, der als Demodulator benutzt wird. Wird ein solcher Ringmodulator an seinem einen Eingang mit dem zu untersuchenden Signalgemisch und an seinem anderen Eingang mit einer sogenannten Suchfrequenzspannung angesteuert und stimmt die Suchfrequenz (f ) mit einer gesuchten Signalfrequenz (f\) überein, so ergibt sich eine Gleichrichtung der Signalfrequenzspannung, wobei die Amplitude und die Polarität der resultierenden Gleichspannung von der Phasendifferenz zwischen Signal- und Suchfrequenz abhängen. Stimmen diese Frequenzen nicht überein, so stellt sich die Differenzfrequenz & f=If,-f I zwischen Signal- und Suchfrequenz am Modulatorausgang ein. Das Modulatorausgangssignal wird zweckmässigerweise noch mittels eines Integrators integriert und mit einem Zweiweggleichrichter gleichgerichtet, der die Betragsfunktion bildet. Wird eine solche Anordnung als Filter benutzt, so erhält man im wesentlichen einelsin χ I- Funktion als Filterkurve und eine

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Phasenabhängigkeit derart, daß bei den Phasenwinkeln O⁰ und l80° jeweils ein Höchstwert und bei den Phasenwinkeln 90° und 270° jeweils der Nullwert vorliegt.

Der Hauptnachteil einer solchen Filteranordnung ist also die Phasenabhängigkeit und damit die Notwendigkeit, die Signal- · frequenz und die Suchfrequenz phasenstarr zu synchronisieren.

Eine verbesserte derartige Filteranordnung wird beispielsweise bei dem durch die deutsche Auslegeschrift 1 267 272 bekannten selektiven Signalempfänger verwendet. Das zu untersuchende Signalgemisch wird dabei zwei getrennten Kanälen zugeführt; in jedem dieser Kanäle ist ein kurzzeitige Amplitudenproben aus dem Signalgemisch entnehmender Abtastschalter vorgesehen, an deren Amplitudenprobenausgänge jeweils eine Multiplikationseinrichtung angeschaltet ist; die Abtasteinrichtung und die Multiplikationseinrichtung des einen Kanals und die des anderen Kanals sind in einer solchen Weise mit einer Wechselspannungsquelle (Suchfrequenz) verbunden, daß sich die daraus den beiden Kanälen zugeführten Wechselspannungen um 90° in der Phase unterscheiden; die Ausgänge der beiden Multiplikationseinrichtungen sind jeweils über die Reihenschaltung eines Summierers mit Speichereigenschaft und eines nachgeschalteten Quadrierers mit einem gemeinsamen Addierer verbunden, an dem das Ausgangssignal abnehmbar ist; dabei ist jedem Summierer eine vorzugsweise periodisch arbeitende Löscheinrichtung zugeordnet, die den Summierer zu vorgegebenen Zeiten in eine Ausgangsstellung zurückführt.

Diese bekannte Schaltungsanordnung hat eine Reihe von Nachteilen. Sie ist aufgrund der kompliziert aufgebauten zwei Kanäle recht aufwendig und benötigt selbst in Ausführung als integrierte Schaltung ein verhältnismässig großes Volumen. Eine Anwendung dieser bekannten Schaltungsanordnung zur nahezu gleichzeitigen

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Erkennung .mehrerer Signale unterschiedlicher Frequenzen, wie es beispielsweise bei den sogenannten Mehrfrequenzcodewahl-Empfangseinrichtungen in Fernsprechanlagen oder in bestimmten Datensammelsystemen erforderlich ist, erfordert einen erheblichen Aufwand.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung für einen selektiven Signalempfänger der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die genannten Nachteile vermieden sind.

Insbesondere soll es auch möglich sein, einen derartigen Signalempfänger herzustellen, ohne ausgesuchte Bauelemente zu verwenden und ohne wesentliche Abgleicharbeiten ausführen zu müssen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Suchfrequenzspannung des Generators mit einer Steuerspannung, vorzugsweise einer Sägezahnspannung, frequenz- oder phasenmoduliert ist und daß in den bestimmten Signalfrequenzen zugeordneten Zeitabschnitten, beispielsweise des flacheren Astes jedes Sägezahnes, der Ausgang des Modulators mit individuellen Speichergliedern verbindbar ist.

Die Anordnung kann gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung so getroffen seih, daß der Modulator ausgangsseitig über einen Integrator mit dem Signaleingang einer Schalteinrichtung verbunden ist, an deren Signalausgänge die Speicherglieder angeschlossen sind. Zweckmäßigerweise wird dabei der Integrator im Zeitabschnitt des steilen Astes des Sägezahnes in die Ruhestellung gesteuert.

Die Anordnung kann jedoch gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung auch so getroffen sein, daß der Modulator, ausgangsseitig Unmittelbar mit dem Eingang einer Schalteinrichtung verbunden ist, an deren Signalausgänge die Speicherglieder angeschlossen sind. Die Integration erfolgt in diesem Fall mittels der Speicherglieder, von denen jedes beispielsweise en RG-Glied mit einer nachgeschalteten Triggersehaltung aufweisen kann.

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Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung mittels einer taktgesteuerten Zählkette und einem ihr nachgeschalteten Integrierglied erzeugt ist und daß die Zählkette zur Steuerung der Schalteinrichtung dient. Die Zählkette wird daher doppelt ausgenutzt. Die Zählkette kann beispielsweise als Schieberegister oder als Binärzähler ausgebildet sein.

Die Erfindung ist auch für solche selektiven Signalempfänger verwendbar, die für den Empfang von Zeichen eingericliet sind, die nach dem m .(!/-Code, vorzugsweise nach dem 2 ·(]_/- Code, aufgebaut sind. Um für solche Empfänger mit einer geringeren Signaldauer zur einwandfreien Erkennung des Zeichens auskommen zu können, wird vorgeschlagen, für jede Signalfrequenzgruppe je ein Empfängerteil vorzusehen, welcher einen eigenen Suchgenerator, einen eigenen Modulator, einen eigenen Integrator , eine eigene Schalteinrichtung und eine der Anzahl der Signalfrequenzen in der jeweiligen Prequenzgruppe entsprechende Anzahl von Speichergliedern umfaßt.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltungsanordnung für einen selektiven Signalempfänger erster Art,

Pig. 2 und 3 verschiedene Ausbildungen der in Pig.l gezeigten Steuereinrichtung,

Pig. 4 eine Schaltungsanordnung für einen selektiven Signalempfänger zweiter Art,

Fig. 5 eine Sägezahnkurve mit der Zuordnung der Zeitabschnitte zu den bestimmten Signalfrequenzen,

Fig. 6 die beim schnellen Durchstimmen des Suchfrequenzgenerators auftretenden Impulse am Ausgang des Integrators in Pig. I,

Pig. 7 die aus den Impulsen der Fig. 6 abgeleiteten, rechteckförmigen Ausgangssignale des Signalempfängers,

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Pig. 8 eine Sägezahnkürve mit der Zuordnung der Zeitabschnitte zu bestimmten Phasendifferenzwinkeln für den Fall, daß der Generator in der Fig.l bzw. Fig. 4 eine mit der Sägezahnspannung phasenmodulierte Suchspannung abgibt,

Fig. 9 eine Abwandlung der Schaltungsanordnung in Fig. 1 mit Unterteilung der Signalfrequenzen in zwei Frequenzbereiche und

Fig. 10 Sägezahnkurven mit der Zuordnung der Zeitabschnitte zu den bestimmten Signalfrequenzen gemäß Fig.9·

In Fig.l ist einem Modulator M, vorzugsweise einem Ringmodulator, ein Integrator I nachgeschaltet, an dessen Ausgang mittels einer Schalteinrichtung W mehrere Speicherglieder Sl, S2... S8 anschaltbar sind. Die Signalausgänge dieser Speicherglieder sind mit Fl, F2...F8 bezeichnet. Dem Modulator M werden über seinen einen Eingang El das zu untersuchende Signalgemisch und über seinen anderen Eingang E2 eine Suchfrequenzspannung von einem Suchfrequenzgenerator G zugeführt. Es ist ferner eine Steuereinrichtung ST vorgesehen, die unter anderem einen Sägezahngenerator GS, eine Zählkette Z und Mittel zur Rückstellung (R) des Integrators I aufweisenkann. Der Sägezahngenerator GS ist mit einem Modulationseingang GE des Suchfrequenzgenerators G verbunden. Die Suchfrequenzspannung ist mit der Sägezahnspannung frequenzmoduliert, wie es beispielsweise in Fig.5 dargestellt ist. Dabei kann der flachere Ast der Sägezahnkurve bei einer niedrigsten Frequenz beginnen'und bei einer höchsten Frequenz enden. Es ist jedoch auch ein umgekehrter Verlauf dieses Astes möglich. In Fig.5 überstreicht der flachere Ast der Sägezahnkurve beispielsweise acht bestimmte Signalfrequenzen fj.'..fg. In den diesen Signalfrequenzen zugeordneten Zeitabschnitten t,...to wird die Schalteinrichtung W mittels der Zählkette Z

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über die Ausgänge SE derart geateuert, daß je Zeitabschnitt jeweils ein Speicher-glied der acht Speicherglieder S1...S8 mit dem Ausgang des Integrators I verbunden wird. In einem weiteren Zeitabschnitt t„ erfolgt in Pig. 5 der Abfall der

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Sägezahnspannung (stellerer Ast des Sägezahns). In diesem Zeitabschnitt erfolgt die Rückstellung des Integrators I.

Beim schnellen Durchstimmen des Suchfrequenzgenerators G mit der Sägezahnspannung treten am Ausgang des Integrators in denjenigen Zeitabschnitten Impulse auf, die jeweils einer bestimmten, am Signaleingang El anstehenden Signalfrequenz entsprechen.Dieser Vorgang ist etwa dem Durchstimmen eines Rundfunkrempfängers und dem Ausschlag des magischen Auges vergleichbar. Pig.6 zeigt diese Impulse an den Stellen t₂ und te die den gleichzeitig anstehenden Signalfrequenzen f_n und fc am Eingang El zugehören. Eine Bandbreite von 100 Hz für eine bestimmte Signalfrequenz innerhalb des Tonfrequenzbereiches erfordert etwa 10 ms Erkennungszeit. Die acht Frequenzen benötigen somit etwa 100 ms, was einer Frequenz der Sägezahnspannung von 10 Hz entspricht.

Aus den Impulsen in Fig.4 lassen sich rechteckförmige Impulse gemäß^ig.7 mittels geeigneter Mittel wie Triggerschaltungen formen. In diesem Fall treten solche Impulse an den Ausgängen F2 und F5 auf..

Der frequenzmodulierte Suchfrequenzgenerator G kann mit etwa 0,5# Linearitätsabweichung mittels eines integrierten Operations· versärkers realisiert werden; dies gilt auch für den Sägezahngenerator GS. Diese Generatoren werden beim Einsatz des selektiven Signalempfängers bei der Mehrfrequenzcodewahl in Fernsprechanlagen nur einmal je Amt oder bei Datensammel-^ systemen für parallele Datenübertragung einmal je Anlage benötigt.

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Der Modulator M kann vier Transistoren umfassen, während der Integrator I aus einem RS-Glied und gegebenenfalls einem Transistor bestehen kann. Als Speicherglieder S kommen beispielsweise Kondensatoren oder FlipfJops ehalt ungen in Betracht. Diese Einheiten werden nur einmal je Register benötigt.

Die Zählkette Z kann durch ein Schieberegister DZ gemäß Fig.2 gebildet werden. Es weist 9 Zählstufen auf, die durch Taktimpulse am Takteingang T gesteuert werden. Die Zählstufenausgänge 1...8 sind mit den Steuereingängen SE der Schalteinrichtung W verbunden. Am Ausgang der neunten Zählstufe ist ein Integrierglied IG angeschlossen. Über diesen Ausgang wird das Integrierglied IG zurückgestellt, nachdem es die Spannung einer Gleichspannungsquelle U während der Zeit t....tg integriert hat. Am Ausgang GE des Integriergliedes IG entsteht somit eine Sägezahnspannung.

Die Zählkette Z kann auch durch eine Binärzählkette BZ gemäß Pig·3 gebildet werden. Für acht Signalfrequenzen werden beispielsweise vier Flipflopschaltungen für diese Binärzählkette verwendet. Durch Integration der Ausgangsspannung der vierten Flipflopschaltung mittels eines Integriergliedes IG wird eine Sägezahnspannung gewonnen, 'die am Ausgang GE auftritt. An die Ausgänge der Flipflopschaltungen ist ein Binär-dezimal-Codeumsetzer GU angeschlossen, welcher den Binärwert in einen .Dezimalwert umsetzt. An den Ausgängen 1...8 dieses Umsetzers treten daher abwechselnd nacheinander Steuerimpulse auf, die über die Steuereingänge SE der Schalteinrichtung W zugeführt werden. Zur Steuerung der Binärzählkette BZ dienen Taktimpulse am Takteingang T, während die Rückstellung der Binärzählkette BZ und des Integriergliedes IG über den Rückstelleingang R erfolgt.

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Ein alternatives Ausführungsbeispiel eines selektiven Empfängers zeigt Fig.4. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für PCM-bzw. PAM/PCM - Vermittlungsstellen. Abweichend vom Aufbau des Empfängers in Pig.l ist der Integrator zwischen dem Modulator M und der Schalteinrichtung W' fortgefallen. Die Schalteinrichtung W' ist in der Lage, im Zeitmultiplexbetrieb mehrere Register RGl, RG2... mit jeweils zugeordneten Speicherglieders Sl...S8 zu bedienen. Diese Speicherglieder sind gleichzeitig als Integrierglieder (Summierer) ausgebildet. Auf diese Weise können viele Signalfrequenzen mit geringer Bandbreite schnell erkannt werden.

Während des Durchlaufs des steileren Astes des Sägezahnes (Pig.5) kann ferner geprüft werden, ob überhaupt ein Signal mit irgendeiner Frequenz am Eingang El des Signalempfängers vorhanden ist. Hiervon kann der Beginn des Suchvorganges während der Zeit t,...t3 abhängig gemacht sein. Dadurch kann eine Beschleunigung der Signalerkennung erzielt werden.

Es ist auch möglich, statt wie in Fig.l die Suchfrequenzspannung mit der Steuerspannung (Sägezahnspannung) frequenzzumodulieren,die Suchfrequenz spannung mit dieser Steuerspannung phasenzumodulieren. Der Generator G ist dann entsprechend auszubilden. In diesem Fall ist es möglich, mit einer kürzeren Signaldauer für die einwandfreie Erkennung eines Signals auszukommen. Im übrigen bleibt die Fig.l unverändert, und es treten die entsprechenden Impulse wie in den Figuren 6 und auf. Statt wie in Fig.5 die Frequenz ist in Fig.8 die Phasenwinkeldifferenz Δ^ Zwischen der Suchspannung und der gesuchten Eingangsspannung aufgetragen.

Reicht die Signaldauer zur einwandfreien Erkennung des Signals nicht aus, so können gemäß der in Fig.9 dargestellten Schaltungsanordnung zwei gleichzeitig arbeitende Empfängerteile A, B unterschiedliche Frequenzbereiche absuchen .

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Für die Frequenzbereiche kommen beispielsweise die b< Frequenzgruppen des 2\\)- Codes der Mehrfrequenzcode-'

beiden^ -Tast-

wahl in Betracht, nämlich eine erste Frequenzgruppe mit den Frequenzen ^=-697 Hz, f_g= 770 Hz, f,= 852 Hz, ^=9^1 Hz und eine zweite Frequenzgruppe mit den Frequenzen f,-=120 Hz, fg=1336 Hz, f₇= 1477 Hz, fg= I633 Hz. Die Schaltungsanordnung in Fig. 9 ist im Prinzip wie die der Fig.l aufgebaut, nur hat jeder Empfängerteil einen eigenen Suchgenerator Gl bzw. G2, einen eigenen Modulator Ml bzw. M2, einen eigenen Integrator Il bzw. 12, eine eigene Schalteinrichtung Wl bzw. W2 und ihnen zugeordnete Speicherglieder Sl bis S4 bzw. S5 bis S8. Beide Empfängerteile A, B werden gleichzeitig durch die unverändert gebliebene Steuereinrichtung ST gesteuert.

Wie die Fig.10 zeigt, durchlaufen die Ausgangsspannung des Suchgenerators Gl den die Signalfrequenzen f^ bis f^ aufweisenden Frequenzbereich und die Ausgangsspannung des Suchgenerators G2 den die Signalfrequenzen fj- bis fg aufweisenden Frequenzbereich, wobei diesen Frequenzbereichen die Zeitabschnitte t, bis t^ zugeordnet sind. Im übrigen ähnelt Fig. 10. der Fig.5.

10 Patentansprüche

3 Blatt Zeichnungen mit

10 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

MJSchaltungsanordnung für einen selektiven Signalempfänger, der das seinem Eingang zugeführte Signalgemisch auf das gleichzeitige Vorhandensein zweier oder mehrerer bestimmter Frequenzen oder auch auf das Vorhandensein nur einer bestimmten Frequenz prüft, unter Verwendung eines mit dem Signalgemisch an seinem einen Eingang und mit einer Suchfrequenzspannung eines Generators an seinem anderen Eingang gespeisten Modulators, dem Integrations- und Auswertemittel nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchfrequenzspannung des Generators (G) mit einer Steuerspannung, vorzugsweise einer Sägezahnspannung (Ug)/ frequenz- oder phasenmoduliert ist und daß in den bestimmten Signal frequenz en zugeordneten Zeitabschnitten (^...tg)/ beispielsweise des flacheren Astes jedes Sägezahnes,der Ausgang des Modulators (M) mit individuellen Speichergliedern (Sl...S8) verbindbar ist.

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (M) ausgangsseitig über einen Integrator (I) mit dem Signaleingang einer Schalteinrichtung (W) verbunden ist, an deren Signalausgänge die Speicherglieder angeschlossen sind.

3.Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (I) im Zeitabschnitt des steilen Astes ^des Sägezahnes in die Ruhestellung steuerbar ist.

^.Schaltungsanordung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (M) ausgangsseitig unmittelbar mit dem Eingang einer Schalteinrichtung (W) verbunden ist, an deren ν Signalausgänge die Speicherglieder angescHbssen sind.

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5·Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, 3 oder k, dadurch gekennzeichnet» daß als Speicherglied eine Flipflopschaltung verwendet ist. .

6.Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, 3 oder k dadurch gekennzeichnet, daß als Speicherglied ein RC-Glied mit nachgeschalteter Triggerschaltung verwendet ist.

7.Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung (Ug) mittels "einer taktgesteuerten Zählkette (DZ, BZ) und einem ihr nachgeschalteten Integrierglied (IG) erzeugt ist und daß die Zählkette zur Steuerung der Schalteinrichtung (W) dient.

8.Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, . daß als Zählkette ein Schieberegister (DZ) verwendet ist, dessen Ausgänge mit den Steuereingängen der Schalteinrichtung verbunden sind.

9.Schaltungsanordnung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß eine binäre Zählkette (BZ) verwendet ist und daß durch die Taktimpulse und die Ausgangsimpulse der Zählkettenstufen ein Binär-dezimal-Codeumsetzer (CU) gesteuert ist, dessen Ausgänge mit den Steuereingängen der Schalteinrichtung verbunden sind.

10.Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9* unter Verwendung eines nach dem m ·\ⁿ|- Code, vorzugsweise dem 2 '(i)- Code,_: arbeitenden SignalübertragungsVerfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Signalfrequenzgruppe (f^ bis f^j f- bis fg) je ein Empfängerteil (A, B) vorgesehen ist, welcher einen eigenen Suchgenerator (Gl, G2), einen eigenen Modulator (Ml, M2)* einen eigenen Integrator (11,12),. eine eigene Schalteinrichtung (Wl, W2) und eine der Anzahl der Signalfrequenzen in der jeweiligen Frequenzgruppe entsprechende Anzahl von Speichergliedern (Sl bis Sk; S5 bis S8) umfaßt.

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