DE2208367A1 - Mehrfrequenzempfaenger - Google Patents

Description

Böblingen, den 21. Februar 1972 lw-sz

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: Docket FR 970 022

Mehrfrequenzempfänger

Die Erfindung betrifft einen Mehrfrequenzempfänger zum Empfang von Zeichen, welche in Form einer Kombination von Frequenzen codiert sind, wobei jede dieser Frequenzen einer bestimmten Frequenzgruppe entnommen ist.

Es ist seit langem bekannt, Zeichen durch eine Kombination mehrerer, gleichzeitig ausgesendeter Frequenzen zu codieren. Zum Empfang dieser Zeichen sind dafür geeignete Mehrfrequenzempfänger entwickelt worden. Zumeist werden zur Übertragung zwei Frequenzgruppen verwendet, wobei ein Zeichen durch gleichzeitige Aussendung einer Frequenz aus der ersten Gruppe und einer Frequenz aus der zweiten Gruppe übertragen werden· Die Mehrfrequenzempfänger enthalten zumeist zwei Sperrfilter zur Trennung der beiden Frequenzbänder der beiden Frequenzgruppen. Für jede Frequenzgruppe sind in den Mehrfrequenzempfängern eigene Einrichtungen vorgesehen. Diese Einrichtungen bestehen aus einer Verstärkerschaltung, welche das empfangene Signal in eine zur Erkennung geeignete Form bringt, aus einer Schaltung zur Feststellung der Nulldurchgänge und aus einer Schaltung, welche die Zeit mißt,

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welche zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen vergeht. Aus dieser Zeit kann dann die empfangene Frequenz definiert werden. Zur Anzeige des empfangenen Zeichens ist ein Decodierer vorgesehen, welcher Eingänge für die möglichen Frequenzen und Ausgänge für die möglichen Zeichen aufweist.

Die Genauigkeit solcher Mehrfrequenzempfänger hängt wesentlich von der Einrichtung zur Feststellung der Nulldurchgänge ab. Diese Einrichtung muß dabei im Stande sein, unzeitgemäße Nulldurchgänge, d. h. solche die durch Störsignale hervorgerufen werden, zu eliminieren, da sonst eine falsche Anzeige die Folge wäre. Bekannte Einrichtungen dieser Art eliminieren solche Stör-Nulldurchgänge durch eine Verriegelungsschaltung, welche zur Zeit der normalen Signal-Nulldurchgänge eingeschaltet wird. Diese Methode ist jedoch nur brauchbar, wenn die Amplitude der Störsignale nicht zu groß ist. Bei großer Amplitude der Störsignale könnte nämlich auch dann ein unzeitgemäßer Nulldurchgang festgestellt werden, wenn sich das empfangene Nutzsignal nicht mehr in der Nähe eines normalen Nulldurchganges befindet.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Mehrfreuqenzempfanger besteht darin, daß nur die Zeit eines einzigen Zeitintervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen gemessen wird, so daß bei Vorliegen von Störsignalen eine fehlerhafte Anzeige begünstigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen digitalen Mehrfrequenzempfänger anzugeben, welcher leicht in integrierter Schaltungstechnik auszuführen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein digitales Filter zur Trennung der Frequenzgruppen, durch eine digitale Majoritätslogik zur Unterdrückung von Stör-Nulldurchgängen, welche die Signale einer bestimmten Frequenzgruppe vom digitalen Filter empfängt und ausgangsseitig mit einem digitalen Frequenzdetektor verbunden ist, und durch einen mit den Frequenz-Dock et fr 970 022 309843/0570

detektoren verbundenen Decodierer zur Anzeige des empfangenen Zeichens.

Der Aufbau des Mehrfrequenzempfängers ausschließlich aus digitalen Bausteinen hat den Vorteil, daß der Empfänger unempfindlich gegen Störsignale ist, eine hohe Genauigkeit aufweist und voll integrierbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung soll nun an Hand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Mehrfrequenzempfänger,

Fig. 2 eine genauere Darstellung der in Fig, I gezeigten Majoritätslogik,

Fig. 3 die Signale, welche an verschiedenen Punkten

der Majoritätslogikschaltung entstehen,

Fig. 4 eine genauere Darstellung des im Mehrfrequenzempfänger verwendeten Frequenzdetektors.

Fig. 1 zeigt ein Blockschema eines Mehrfrequenzempfängers nach der vorliegenden Erfindung. Die empfangenen Signale, welche aus Kombinationen von Frequenzen bestehen, werden durch einen Analog-Digital-Umsetzer 1 in digitale Form umgesetzt und gelangen dann an den Eingang eines Filters 2. Dieses Filter 2 kann vorteilhafterweise als transversales digitales Filter ausgeführt sein. Am Ausgang dieses Filters erhält man die beiden zur übertragung verwendeten Frequenzgruppen, wobei die Koeffizienten des digitalen Filters, welche zur Erzeugung der beiden Frequenzgruppen nötig sind, im Zeitmultiplex eingestellt werden. Für jede Frequenzgruppe ist ein eigener Signalweg vorgesehen. Jeder dieser bei-

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den Signalwege enthält eine Majoritätslogik 3 und einen Frequenzdetektor 4, der nachfolgend näher beschrieben ist. Durch die Majoritätslogik werden unzeitgemäße/ auf das Auftreten von Störsignalen beruhende Nulldurchgänge eliminiert. Am Ausgang der Majoritätslogik erhält man also die gewünschten Nulldurchgänge der zu messenden Frequenz, und der Frequenzdetektor 4 kann nunmehr den gesuchten Frequenzwert unter den vielen möglichen Frequenzen feststellen. Eine Kontrolle wird durch eine Bestätigungslogik 5 erzielt, die es gestattet, das Erscheinen der möglichen Frequenzwerte in bezug auf verschiedene Kriterien zu prüfen. Als Kriterium kann z. B. die Gleichzeitigkeit von mehreren möglichen Frequenzwerten oder auch die Reihenfolge ihres Erscheinens dienen. Die Ausführung einer solchen Bestätigungslogik hängt im einzelnen von dem verwendeten Code ab und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden. Ein Decodierer 6 liefert an seinem Ausgang den gesuchten Zeichenwert, welcher durch das empfangene Mehrfrequenzsignal dargestellt werden soll.

Im folgenden werden einzelne Einheiten des Mehrfrequenzempfängers näher beschrieben.

Die Majoritätslogik ist in Fig. 2 gezeigt. Sie weist einen Sättigungsverstärker 7 auf, welcher die Spitzen der empfangenen Signale abschneidet, ferner einen Abtaster 8, ein Schieberegister 9, einen Addierer 10 und einen Vergleicher 11. Die Arbeitsweise der Majoritätslogik wird nun an Hand der in Fig. 3 gezeigten Signale näher beschrieben. Das am Ausgang des Filters 2 erscheinende Signal eines bestimmten, möglichen Frequenzwertes wird in seiner Amplitude durch den Verstärker 7 abgeschnitten, d. h. in ein Rechtecksignal umgewandelt. Auf diese Weise können die Nulldurchgänge, welche ja zur Feststellung der empfangenen Frequenz ausgewertet werden sollen, besser festgestellt werden. Das Signal am Ausgang des Verstärkers 7 ist in Fig. 3 unter A dargestellt. Wenn keine Störsignale vorhanden sind, weist dieses Signal einen periodischen Verlauf auf. Störsignale wirken sich so aus, daß im Rechtecksignal zusätzliche Dächer entstehen,

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deren Lage hauptsächlich in der Nähe der Nulldurchgänge des empfangenen Signales liegt. Solche parasitären Dächer sind in Fig. 3 mit a bezeichnet. Zusätzliche Dächer, welche durch Störsignale entstehen, deren Lage innerhalb der Halbwellen des empfangenen Signales liegt, sind in Fig. 3 mit b bezeichnet. Das mit A bezeichnete Signal wird nun durch den Abtaster 8 abgetastet. Die Abtastfrequenz wird passend zu den verwendeten Frequenzwerten gewählt und beträgt bei Übertragung von Frequenzen im Hörbereich z. B. 60 kHz. Am Ausgang des Abtasters 8 erhält man eine Reihe von Abtastwerten xi, welche die binären Werte 1 oder 0 annehmen. Die Reihe dieser Abtastwerte ist in Fig. 3 mit B bezeichnet. Die Abtastwerte werden nun in ein Schieberegister 9 eingelesen, welches eine ungerade Stufenanzahl aufweist. Dadurch wird eine eindeutige Majoritätsaussage erzielt. Im gezeigten Beispiel enthält das Schieberegister elf Stufen. Die Ausgänge dieser Stufen sind mit den Eingängen eines Addierers 10 zur Addition der Zahl der binären Einsen verbunden, an dessen Ausgang also die Summe der momentan im Schieberegister enthaltenen, durch "1" dargestellten Abtastwerte erscheint. Dieser Summenwert wird in einem Vergleicher 11 mit einer Referenzspannung Vc verglichen, welche so gewählt ist, daß sie der Summe von fünf Abtastwerten mit dem binären Wert 1 entspricht. Das Ausgangssignal des Vergleichers 11 ist hoch, wenn die Zahl der im Schieberegister enthaltenen binären Einsen gleich oder größer als 6 ist. Dieses Signal ist in Fig. 3 unter D dargestellt. Die gezeigte Majoritätslogik gestattet also, Stör-Nulldurchgänge zu eliminieren. Die gezeigte Majoritätslogik hat den Vorteil, daß keine zusätzlichen Harmonischen erzeugt werden.

Der Frequenzdetektor 4 ist in der Fig. 4 näher dargestellt. Das von der Majoritätslogik 3 gelieferte Rechtecksignal wird einer Einrichtung 12 zugeführt, welche die Nulldurchgänge feststellt. Die Einrichtung 12 kann z. B. aus einer bistabilen Kippschaltung bestehen, welche durch die Flanken des Rechtecksignales umgeklappt wird. Ein die Nulldurchgänge darstellendes Signal wird hierauf einem Zähler 13 zugeführt, welcher N Perioden, d. h.

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Nulldurchgänge, im vorliegenden Falle z. B. 16 Perioden, zählt. Der erste Nulldurchgang setzt den Zähler in Gang und schaltet gleichzeitig eine Verriegelungsschaltung 14 um, welche hierauf mittels eines UND-Gliedes 17 das Anlegen von Taktimpulsen einer Taktquelle 15 an einen Zähler 16 gestattet, welcher die Zeit mißt, welche den genannten 16 Perioden entspricht. Wenn der Zähler 13 bis 16 gezählt hat, erzeugt er ein Rückstellsignal, welches die Zähler 13 und 16, sowie die Verriegelungsschaltung 14 zurückstellt. Dieses Rückstellsignal passiert hierbei ein ODER-Glied 18. Das Zeitmaß, welches vom Zähler 16 geliefert wird und die Zeit für das Zählen von 16 Nulldurchgängen darstellt, wird einem Decodierer 19 zugeführt, welcher unter Berücksichtigung der nötigen Toleranzen, der Taktfrequenz und der Anzahl der Stufen des Zählers 16 an seinem Ausgang die ^gemessene Frequenz anzeigt.

Der Frequenzdetektor enthält auch einen Decodierer 20, welcher nach Ablauf einer bestimmten Zeit, welche durch die maximale Zeitdauer eines Wellenzuges gegeben ist, ein Rückstellsignal erzeugt. Im vorliegenden Falle wird dieses Rückstellsignal nach 20 Millisekunden erzeugt. Dieses Rückstellsignal stellt die Zähler 13 und 16, sowie die Verriegelungsschaltung 14 über das ODER-Glied 18 zurück.

Obwohl sich das gezeigte Ausführungsbeispiel auf die Kombination von zwei Frequenzen bezieht, ist es deutlich, daß der gezeigte Mehrfrequenzempfänger auch eine Kombination von mehr Frequenzen empfangen und auswerten kann. In diesem Falle enthält der Mehrfrequenzempfänger ebensoviele Wege (3, 4) wie mögliche Frequenzwerte vorhanden sind.

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Mehrfrequenzempfanger zum Empfang von Zeichen, welche in Form einer Kombination von Frequenzen codiert sind, wobei jede dieser Frequenzen einer bestimmten Frequenzgruppe entnommen ist,

   gekennzeichnet durch ein digitales Filter (l_f 2) zur Trennung der Frequenzgruppen,

   durch eine digitale Majoritätslogik (3) zur Unterdrückung von Stor-Nulldurchgängen, welche die Signale einer bestimmten Frequenzgruppe vom digitalen Filter empfängt und ausgangsseitig mit einem digitalen Frequenzdetektor (4) verbunden ist

   und durch einen, mit den Frequenzdetektoren verbundenen Decodierer (6) zur Anzeige der empfangenen Zeichen.
2. 2. Mehrfrequenzempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Majoritätslogik {Fig, 2) aus einem sättigbaren Verstärker (7) zur Umformung des vom digitalen Filter empangenen Signales in ein Rechtecksignal besteht, wobei das Rechtecksignal von einem Abtaster (8) abgetastet wird und eine binäre Darstellung des Rechtecksignales in ein Schieberegister (9) eingibt, das eine ungerade Anzahl von Stufen aufweist, daß ferner ein Addierer (10) vorgesehen ist, der die Anzahl binärer Einsen im Schieberegister addiert und ein dieser Anzahl entsprechendes Signal an einen Vergleicher (11) liefert, der diese Anzahl mit einem Referenzwert vergleicht und abhängig von diesem Vergleich ein Ausgangssignal mit zwei möglichen Werten liefert, das das Ausgangssignal der Majoritätslogik darstellt.
3. 3. Mehrfrequenzempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdetektor (4) aus einer Ein-

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   richtung (12, Fig. 4) zur Feststellung der Nulldurchgänge des von der Majoritätslogik gelieferten Signales besteht, die für jeden Nulldurchgang ein Signal an einen ersten Zähler (13) liefert, welcher bis zu einer bestimmten feststehenden Anzahl zählt,

   durch einen zweiten Zähler (16), welcher mittels Abzählung von Taktimpulsen die Zeit feststellt, welche der erste Zähler zur Zählung der bestimmten Anzahl Nulldurchgänge braucht, sowie durch eine Decodiereinrichtung (19), welche aus dem Zählerstand des Zählers (16) die empfangene Frequenz definiert.
4. 4. Mehrfrequenzempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des ersten Nulldurchganges eine Kippschaltung (14) umschaltet, deren Ausgangssignal ein UND-Glied (17) einschaltet, das dadurch Impulse von einer Taktquelle (15) dem zweiten Zähler (16) zuführen kann, daß der erste Zähler (13) nach der bestimmten Anzahl Nulldurchgänge ein Rückstellsignal erzeugt, daß über ein ODER-Glied (18) die Kippschaltung (14) den ersten Zähler (13) sowie den zweiten Zähler (16) zurückstellt, daß ferner eine Einrichtung (20) vorgesehen ist, welche nach einer bestimmten Anzahl von durch den zweiten Zähler (16) gezählten Taktimpulse, d. h. nach einer bestimmten Zeit, welche der maximalen Dauer eines Wellenzuges des Eingangssignales entspricht, ein Ausgangssignal erzeugt, welches ebenfalls dem ODER-Glied 18 zugeführt wird.
5. 5. Mehrfrequenzempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (1, 2) aus einem Analog-Digital-Wandler und einem digitalen transversalen Filter besteht.

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