DE2320667A1

DE2320667A1 - Frequenzgenerator

Info

Publication number: DE2320667A1
Application number: DE2320667A
Authority: DE
Inventors: Brian G Moonier
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1972-04-24
Filing date: 1973-04-24
Publication date: 1973-11-08
Also published as: DE2320667B2; GB1397668A; JPS4955202A; DE2320667C3; US3757096A

Description

Die Erfindung betrifft einen !"requenzgenerator mit digitaler Eingangsstufe, insbesondere zur Überprüfung bzw. zur Eichung von Personenruf anlagen.

Es gibt eine Vielzahl von selektiven Rufempfängern und eine ebenso große Anzahl von Personenrufanlagen mit derartigen Empfängern. Diese Empfänger werden von Individuen getragen und jeder Empfänger kann mit einem bestimmten Signal, das aus einer bestimmten Tonkombination aufgebaut ist, mit Hilfe eines Übertragungssystems, das auf den Empfänger angepaßt ist, angesprochen werden. Ein derartig reagierender Empfänger informiert durch ein Tonsignal das ihn tragende Individuum.

Die Töne und Tonkombinationen, die in den verschiedenen Systemen für die Auswahl eines Empfängers verwendet werden, sind gewöhnlich mit einem angepaßten Träger frequenzmoduliert, wobei verschiedene Tonfrequenzen und Tonkombinationen in den verschiedenen Personenrufanlagen verwendet werden. Eine Personenrufanlage verwendet beispielsweise nacheinander einzelne Töne verschiedener Frequenz, um einen bestimmten Empfänger auszuwählen, während andere Personenrufanlagen

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auf zwei gleichzeitige oder verschiedene aufeinander folgende Töne oder Tonbündel oder Tonkombinationen anspricht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Frequenzgenerator der oben genannten Art zu schaffen, welcher für fast jede der derzeitigen Personenrufanlagen anwendbar ist, ohne eine Vielzahl von Zusatzeinrichtungen zu benötigen.

Die Lösung dieser Aufgabe und deren vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen beschrieben.

Ein derartiger Frequenzgenerator kann Gruppen mit bis zu vier verschiedenen Frequenzen in einem Bereich von O bis 10 KEz erzeugen. Die einzelnen Frequenzen werden dabei mit Stellrädern bis auf 0,1 Hz bei einer Fünf Stellenauflösung eingestellt. Daher kann die gewünschte Frequenz bzw. Frequenz- . kombination für eine bestimmte Personenrufanlage leicht und schnell eingestellt werden.

Dieser Frequenzgenerator kann in verschiedener Weise arbeiten, denn er liefert je nach Einstellung eine Dauerfrequenz oder Frequenzbündel, die nacheinander oder gleichzeitig oder gleichzeitig und nacheinander erzeugt werden, je nachdem an welche Anlage er angepaßt werden soll. Dabei kann die Dauer einer bestimmten Frequenz oder eines Frequenzgemisches ebenso wie die Pausenzeit zwischen zwei Frequenzen oder zwischen zwei Frequenzbündeln fein unterteilt eingestellt'und die Wiederholzeit, nach der das eingestellte Frequenzmuster erneut erscheinen soll, eingestellt werden.

Der Frequenzgenerator ist als Zubehörteil für die bekannten Signalgeneratoren vorgesehen, welche die empfangene Frequenz auf einen bestimmten Träger durch Frequenz- oder

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Amplitudenmodulation aufmodulieren. Bei einer derartigen Anwendung kann dieser Frequenzgenerator bei einer Vielzahl verschiedener selektiv arbeitender Kommunikationssysteme verwendet werden, wie z.B. bei Personenrufanlagen oder dergleichen oder bei anderen elektronischen Schaltkreisen, welche selektiv arbeitende Frequenznetzwerke oder Decoder enthalten.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

-Pig. 1 eine perspektivische Ansicht mit der Frontplatte ;

!"ig. 2 ein Blockdiagramm der Schaltung, die sich hinter der Frontplatte von Fig. 1 befindet.

Auf der Frontplatte gemäß Fig. 1 sind verschiedene Steuereinheiten angeordnet. Ein Betriebsschalter und Potentiometer 21 ist für die Inbetriebnahme und Amplitudensteuerung des Ausgangssignals, welches an der Ausgangsbuchse 11 erscheint, vorgesehen. In Betriebsstellung leuchtet ein.Anzeigenlämpchen 23 auf. Ferner sind Anzeigelämpchen DS1, DS2, DSJ und DS4- vorgesehen, deren Funktion noch genauer beschrieben wird. Auf der linken Seite der Frontplatte ist eine Reihe von Druckknöpfen vorgesehen, welche die Funktion von Wählschaltern 10, 12, 14, 16, 18, 19 und 20 haben. Wenn der Schalter 20 gedrückt wird, erscheint eine einzelne Frequenz (f^) an der Ausgangsbuchse Diese Frequenz kann durch eine Reihe von dezimalen Stellrädern 22 eingestellt werden. Purch einen Drehschalter 30 kann die Zeitdauer, in der diese Frequenz (f^) an der Ausgangsbuchse erscheinen soll, derart eingestellt werden, daß sie entweder andauernd oder in Intervallen erscheint. Die Zeitdauer jedes Intervalls kann durch ein Schalter-Potentiometer 30 und die

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Pausenzeit zwischen den Intervallen kann durch ein Drehschalter-Potentiometer 31 eingestellt werden. Die Schalter und Potentiometer 30 bzw. 31 sind in "Sekunden" geeicht.

Wenn der Wählschalter 12 gedrückt wird, erscheinen zwei Frequenzen.nacheinander an der Ausgangsbuchse 11. Die erste Frequenz (f^) wird durch die dezimalen Stellräder 22 und die zweite Frequenz (f₂) durch dezimale Stellräder 24 eingestellt. Die Dauer der Frequenz (f.*) wird durch das Drehschalter-Potehtiometer 30 und die Dauer zwischen den Frequenzen durch das Drehschalter-Potentiometer 31 und die Dauer der zweiten Frequenz durch ein Drehschalter-Potentiometer 32 eingestellt. Die Wiederholung der Frequenzfolge kann zu -jedem gewünschten Zeitpunkt durch ein viertes Drehschalter-Potentiometer 33 eingestellt werden.

Wenn der Wählschalter 14 gedrückt wird, erscheinen die zwei Frequenzen (f,,) und (f~) als aufeinanderfolgende Bündel an der Ausgangsbuchse 11, wobei die Dauer und der Abstand der Frequenzbündel durch die dezimalen Stellräder 22 und 24 und durch die Drehschalter-Potentiometer 30» 31 und 32 eingestellt werden. Zusätzlich erscheinen zwei weitere Frequenzbündel (f;z.) und (£n) an der Ausgansbuchse 11, wenn deren Frequenzen durch die dezimalen Stellräder 26 und 28 eingestellt sind. Diese Frequenzbündel (f^) und Cf₇.) haben dieselbe Zeitdauer und denselben zeitlichen Abstand wie die Frequenzbündel (f.) und (fo)· Die Frequenzen (f^,) und (f*) erscheinen in dem ersten Bündel und die Frequenzen (f₂) und (f^) erscheinen in dem zweiten Bündel.

Die zwei Frequenzen (f^) und (f^) können auch zusammen an. der Ausgangsbuchse 11 erscheinen, wenn der Wählschalter 16 gedrückt wird; dabei werden diese Frequenzen durch die

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dezimalen Stellräder 22 und 26 und durch Betätigung des Drehschalter-Potentiometers 30 eingestellt. Durch Drücken des Wählschalters 18 können auch die drei Frequenzen (f,*), (fp) ujjd (f*) gleichzeitig an der Ausgangsbuchse 11 erzeugt werden. Diese drei Frequenzen werden durch die dezimalen Stellräder 22, 24- und 26 eingestellt. Der Wählschalter 19 ist ein Einzel/Wiederhol-Schalter und der Wählschalter 20 ist ein "Starf'-Schalter.

Durch die verschiedenen Wählschalter und die dezimalen Stellräder auf der Frontplatte können die verschiedenen Frequenzen und Frequenzbündel genau eingestellt und automatisch erzeugt werden, so daß eine ungenaue Einstellung und Regulierung von Hand vermieden wird.

Jeder Kanal des Frequenzgenerators erhält eine Bezugsfrequenz von einem stabilen Kristalloszillator, der eine sehr genaue Frequenz liefert und der damit die'Genauigkeit der Ausgangsfrequenz steuert. Pie drei Drehschalter-Potentiometer 30, 31 und 32 haben zwei Bereiche, welche zwischen 0,1 und 1 Sekunde und zwischen 1 Sekunde und 10 Sekunden eingestellt werden können. Die Pausenzeit zwischen den Frequenzbündeln kann also zwischen 0 und 10 Sekunden eingestellt werden. Das vierte Drehschalter-Potentiometer 33 steuert die Wiederholzeit der Frequenzbündel zwischen 0,5 und 50 Sekunden.

In dem Blockschaltbild gemäß Fig. 2 ist ein frequenzstabiler Kristaloszillator 100 mit einer Frequenz (f_Q) von 1,98 MHz vorgesehen. Der Oszillator 100 ist mit drei Frequenzgeneratoren 102, 104- und 106 verbunden. Jeder Frequenzgenerator besteht aus einem dezimalen Frequenzteiler (DES), wie z.B. der Einheit 103, welche mit einem entsprechenden binären Dezimalcode angesteuert werden kann, um Impulse zu liefern, welche

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beispielsweise von 1/100.000 x f_Q bis 99-999/100.000 χ £_Q veränderlich sind, wobei f_Q die Frequenz (1,98 MEz) des Kristalloszillators ist. Der Ausgang des dezimalen Frequenzteilers 103 liefert im allgemeinen keinen gleichen Abstand zwischen den Impulsen, jedoch ist das nicht kritisch, da dieser Ausgang ohnehin zu einer gleichmäßigen Sinuswelle weiterverarbeitet wird.

Der Ausgang des dezimalen Frequenzteilers 103 in dem Frequenzgenerator 102 liegt an einem Vor- und Rückwärtszähler 110 ebenso wie in den Frequenzgeneratoren 104 und 106. Der Vor- und Rückwärtszähler 11Q hat zwei Zehnerstellen und ist mit einem Steuerkreis 116 versehen, so daß er bis zu einem vorbestimmten Maximum und Minimum zählt, wobei der Zähler automatisch umkehrt. Der Vor-Rücksteuerkreis 116 in dem Frequenzgenerator 102 ist in gleicher Weise auch in den Frequenzgeneratoren 104 und 106 vorgesehen. Der Vor- und Rückwärtszähler 110, der auf diese Weise gesteuert ist, kann beispielsweise von 0 (0000 0000) bis 99 (1001 1001) und wieder zurück bis 0 zählen.

Der Vor- und Rückwärtszähler 110 befindet sich in einem Digital/Analogumsetzer und ist mit einem Binär-Dezimal code (BCD)-Leiternetzwerk 121 verbunden. Ebenso weisen die Frequenzgeneratoren 104 und 106 einen Digital/Analogumsetzer mit -jeweils einem BCD-Leiternetzwerk 121 auf, so daß dieses mit dem Vor- und Rückwärtszähler 110 zusammenarbeitet und ein dreieckswellenförmiges Ausgangssignal von der Form A erzeugt. Die Tatsache, daß der Ausgang des dezimalen Frequenzteilers IO3 etwas ungenau ist, wirkt sich nur geringfügig auf die Form des dreieckswellenförmigen Ausgangssignals A aus und hat keinen Einfluß auf dessen Frequenz.

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Jedes dreieckswellenförmige Ausgangssignal A wird in einem WechselStromverstärker 122 verstärkt und dadurch entsteht ein dreieckswellenförmiges Signal B um die Nullachse, das durch einen Sinus-Wellenumsetzer I30 gelangt, so daß ein sinus-wellenförmiges Signal C am Ausgang des Frequenzgenerators 102 bzw. 104 bzw. 106 erscheint. Die Ausgänge der Frequenz generatoren 102, 104- und 106 sind über einen Summierverstärker 14-0 und eine Koppelkapazität 141 sowie über das Amplitudensteuer-Po.tentiometer 21 mit der Ausgangsbuchse 11 verbunden. Für die Einstellung der Verstärkung ist für jeden Ausgang der Frequenzgeneratoren 102, 104 und 106 ein Potentiometer R1, R2, R3» E4 und R5 vorgesehen, "über einen Zeit steuerkreis 159 werden einzelne Schalter in einem Schalterblock 145 derart betätigt, daß die gewünschten Ausgänge der Frequenzgeneratoren 102, 104 und 106 an den Summierverstärker 140 gelangen. Veränderliche Widerstände R102, R103,R104 sind für die Einstellung der Amplituden der jeweiligen Ausgänge der Frequenzgeneratoren 102, 104 und 106 vorgesehen.

Die einzelnen Frequenzen (f^, fp, f^, f^,) werden durch entsprechende dezimale Stellräder 22, 24, 26 und 28 gesteuert. Die dezimalen Stellräder sind in dazugehörigen binär dezimalcodierten Einheiten vorgesehen, so daß immer ein binär dezimalcodierter Ausgang entsprechend der jeweiligen Einstellung der Stellräder gegeben ist. Die Ausgänge der Stellräder 22 und 24 (f.* und fp) liegen an einem Schaltkreis oder Multiplexer 150, der eine Vielzahl von gesteuerten Gattern enthält. Diese Gatter werden durch die Wählschalter 10, 12, 14, 16 und 18 sowie durch Zeit-Schaltkreise 152 und 156 in dem Zeitsteuerkreis beeinflußt. Diese Zeitschaltkreise 152 und 156 und ebenso Zeitschaltkreise 154 und 160 werden durch die verschiedenen Drehschalter 30, 31, 32 und 33 und durch den Startschalter 20 gesteuert.

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Die Ausgänge der dezimalen Stellräder 26 und 28 sind mit einem Schaltkreis bzw. einem Multiplexer 158 verbunden, welche ebenfalls eine Vielzahl von gesteuerten Gattern aufweist. Diese Gatter werden durch Zeitschaltkreise 152 und 156 sowie durch die Wählschalter 1A-, 16 und 18 gesteuert.

Der Ausgang des Multiplexers 15Q steuert den'Frequenzgenerator 102 und der Ausgang des Multiplexers 158 steuert den Frequenzgenerator 104. Der Ausgang der dezimalen Stellräder 24 steuert den Frequenzgenerator 106.

Die Zeitschaltkreise 152, 154, 156 und 160 sind beispielsweise monostabile Multivibratoren, die von einem stabilen zu einem unstabilen Zustand getriggert werden und die jedesmal so lange in dem unstabilen Zustand bleiben, bis ein ■ bestimmtes Zeitintervall abgelaufen ist, das durch die entsprechenden Drehschalter und Potentiometer 30, 31, 32 und 33 eingestellt ist. Jedesmal, wenn ein Zeit-Schaltkreis 152, 154-, 156 oder 160 betätigt wird, dann leuchtet ein Anzeigenlämpchen DS1 bzw. DS2 bzw. DS3 bzw. DS4 auf, das jeweils über einen entsprechenden Puffer 153 bzw. 155 bzw. 157 bzw. 161 gespeist wird.

Um den Frequenzgenerator in einen gewünschten Zustand zu bringen, in dem er eine fortdauernde Frequenz (f^j) an die Ausgangsbuchse 11 liefert, werden die dezimalen Stellräder 22 auf die gewünschte Frequenz (f^i) eingestellt und der Drehschalter 30 wird auf "fortdauernd" gestellt.

Ton dem Ausgang der dezimalen Stellräder 22 gelangt ein BCD-Signal über den Multiplexer I50 an den dezimalen Frequenzteiler 103, so daß dieser eine Frequenz liefert, welche der gewünschten Frequenz (f^) entspricht. Dadurch wird der

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Vor- und Rückwärtszähler 110 betätigt und dieser veranlaßt das BCD-Leiternetzwerk 122, ein dreieckswellenförmiges Ausgangssignal A zu erzeugen, das wiederum der Frequenz (f,,) entspricht. Dieses dreieckswellenförmige Ausgangssignal wird in ein sinusförmiges Signal G in dem Umsetzer I30 umgesetzt und das sinusförmige Signal C erscheint mit der Frequenz (f^,) an der Ausgangsbuchse 11.

Wenn zwei "verschiedene Frequenzbündel (f^,) und (f*) an der Ausgangsbuchse 11 gewünscht werden, dann wird der Wählschalter 12 gedrückt und der Drehschalter 30 wird entsprechend der gewünschten Dauer des ersten Frequenzbündels eingestellt. Der Drehschalter 31 wird auf die entsprechende Pausendauer zwischen den Bündeln eingestellt und der zweite Zeitschaltkreis 156 wird entsprechend der Dauer des zweiten Frequenz— bündeis eingestellt. Die dezimalen Stellräder 22 werden auf die gewünschte Frequenz des ersten Frequenzbündels und die dezimalen Stellräder 26 auf die gewünschte'Frequenz des zweiten FrequenzbündeIs eingestellt. Dann wird der Startschalter 20 gedruckt und der Multiplexer 150 liefert sofort ein Signal an den dezimalen Frequenzteiler IO3, welcher eine Frequenz (f^) erzeugt, die entsprechend der Einstellung des ersten Zeitschaltkreises 152 durch den Drehschalter 30 andauert, so daß ein Frequenzbündel (f^,) für die Dauer dieses Intervalls an der Ausgangsbuchse 11 anliegt. Dann schaltet der Zeitsteuerkreis 159 den Multiplexer I50 ab, so daß kein Signal für die Dauer der vorbestimmten Pausenzeit an der Ausgangsbuchse 11 anliegt, wobei diese Pausenzeit durch den Pausenzeitschaltkreis 154- und die Einstellung des Drehschalters 31 bestimmt wird. Am Ende der Pausenzeit betätigt der Zeitsteuerkreis wieder den Multiplexer 150, so daß nun die Frequenz (f^), welche durch die dezimalen Stellräder 24- bestimmt ist, den dezimalen Frequenzteiler 103 beaufschlagt, so daß ein Frequenz-

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bündel (ίχ) an der Ausgangsbuch.se 11 für ein bestimmtes Zeitintervall anliegt, das durch den Zeitschaltkreis 156 und den Drehschalter 32 bestimmt ist. Der Zeitkreis 160 für die Wiederholung wird durch den Drehschalter 33 derart gesteuert, daß die beiden Frequenzbündel nach einer bestimmten Zeit wiederholt an der Ausgangsbuchse 11 erscheinen.

In gleicher Weise kann durch Drücken des Wählschalters 14- ein Frequenzbündel Cf_x,) und (fo) erzeugt werden, welcne nacheinander an der Ausgangsbuchse 11 zusammen mit den Fr equenzbündeln (f^) und (f^,) erscheinen. Wird der Wählschalter 16 gedrückt, so erscheinen die Frequenzen (f^) und (f*) fortdauernd an der Ausgangsbuchse 11. Wird der Wählschalter 18 gedruckt, so erscheinen an der Ausgangsbuchse 11 gleichzeitig die drei Frequenzen (f^i), (f_?) ^urL(i (f*)·

Der Frequenzgenerator ist so konstruiert, daß eine Vielzahl von verschiedenen Frequenzen und Frequenzkombinationen auf digitaler Basis aufgebaut und zusammengesetzt werden können. Ferner kann mit diesem Frequenzgenerator trotz seiner relativ einfachen und billigen Konstruktion ein weiter Frequenzbereich erzielt werden, aus dem einzelne Frequenzen digital ausgewählt werden können, wobei die gewählten Frequenzen sehr genau einstellbar sind und sehr genau gesteuert werden. Die Frequenzgenauigkeit der erzeugten Dauerfrequenzen bzw. Frequenzbündel liegt dabei bei - 0,005 % oder besser.

Für den dezimalen Frequenzteiler 103, den Digital/ Analogumsetzer 110, den Multiplexer 150 bzw. 158, den Sinuswellenumsetzer 130 sowie für den Zeitsteuerkreis 159 mit den Zeitschaltkreisen 152, 154·» 156, 160 können bekannte Bauteile verwendet werden.

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Claims

Ansprüche

[Λ/ Frequenzgenerator mit digitaler Eingangsstufe, insbesondere für Überprüfung bzw. Eichung von Personenrufanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein dezimaler Frequenzteiler (103) in mindestens einem Frequenzgenerator (102, 104-, 106), welcher von mindestens einer durch Hand einstellbaren, binär codierten Dezimalstufe (22, 24-, 26, 28) versorgt ist, eine bestimmte Bezugsfrequenz (f_Q) aus einem Oszillator (100) bei einem Startimpuls derart teilt, daß ein geteiltes Signal durch einen nachfolgenden Vor- und Rückwärtszähler (110) an einen Digital/Analog-Umsetzer (121) gelangt, welcher ein der Einstellung der binär codierten Dezimalstufe (22, 24-, 26, 28) entsprechendes, dreieckswellenförmiges Ausgangssignal (A) liefert.
2. Frequenzgenerator mit digitaler Eingangsstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dreieckswellenförmige Ausgangssignal an einen Sinus-Wellen-Umsetzer (122 und 130) in dem Frequenzgenerator (102, 104-, 106) anliegt, so daß ein dem dreiecksförmigen Ausgangssignal entsprechendes Sinus-Signal an einem Ausgang (11) erscheint.
3. Frequenzgenerator mit digitaler Eingangsstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite und/oder eine dritte und eine vierte von Hand einstellbare, binär codierte Dezimalstufe (22, 24- bzw. 26, 28) und ein Zeitsteuerkreis (159) an einem ersten und/oder zweiten Schaltkreis (I50 bzw. 158) anliegt, welcher mit einem Frequenzgenerator (102 bzw. 104-) derart verbunden ist, daß über den Zeitsteuerkreis (159) ein Zeitintervall einstellbar ist, zwi-

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sehen welchem die erste und/oder die zweite und/oder die
dritte und/oder die vierte "binär codierte Dezimalstufe (22, 24, bzw. 26, 28) an dem geweiligen dezimalen Frequenzteiler (103) des Frequenzgenerators (102 bzw. 104) anliegt.
4. IPrequenzgenerator mit digitaler Eingangsstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Sinus-Signale aus den Erequenzgeneratoren (102, 104-, 106) über einen Summierverstärker (104) an dem Ausgang (11) erscheinen.

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