DE2539804A1

DE2539804A1 - Signalumsetzer, insbesondere vielfrequenzsignalempfaenger

Info

Publication number: DE2539804A1
Application number: DE19752539804
Authority: DE
Inventors: Dennis Shuman
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-09-12
Filing date: 1975-09-06
Publication date: 1976-04-01
Also published as: SE7509780L; DE2539804C3; BE833155A; NL177877C; JPS5154707A; DE2539804B2; GB1520887A; CH600684A5; CA1035879A; FR2285038B1; US3936801A; FR2285038A1; JPS5535037B2; IT1047999B; NL7510708A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse Münzen: Pa.en.consul. 8 München 60 Radecfces.raße 43 Telefo „ f»^»»';*» £J £i £5

bd Sbg Straße 4a Tele

Postadresse Müz f^; £J £i« £5*237

Postadresse Wiesbaden: Paten.consult 62 Wiesbaden Sunnenberger Straße 4a Telefon (06121) 56294o/561998 Telex 04 18ö237

Western Electric Company

Incorporated
New York, N,Y., USA Shuman, D. 1

Signalumsetzer, insbesondere Vielfrequenzsignalempfänger

Die Erfindung betrifft Signalumsetzer zur Erzeugung eines ersten Ausgangssignals, einer ersten vorgewählten Dauer aufgrund eines Eingangssignals einer zweiten vorgewählten Dauer, insbesondere einen Vielfrequenzsignalempfänger zur Lfrnsetzung von Vielfrequenztönen in Steuersignale.

Auf dem Fernsprechgebiet werden als Signalempfänger unter Verwendung von Tondetektoren häufig Vielfrequenzsignalempfänger benutzt, die Einrichtungen erforderlich machen, v/elche nur auf koinzidente Signalstöße mit bestimmten unterschiedlichen Frequenzpaaren ansprechen. In der US-Patentschrift 3.281.790 (25. Oktober 1966) wird ein Beispiel eines solchen Empfängers beschrieben. Bei bekannten Empfängern, beispielsweise dem Empfänger nach der vorgenannten Patentschrift, werden eine Anzahl von Schaltungskombinationen verwendet, um die Gültigkeit ankommender Kombinationen von koinzidenten Zweiton-Bursts zu prüfen und damit sicherzustellen, daß die Ausgangssignale des Empfängers nur aufgrund gültiger

609814/0823

Eingangssignale erzeugt werden. Zeitsteuerungsschaltungen liefern dann zwei unterschiedliche Ausgangssignale. Ein Ausgangssignal hat eine feste Dauer, die unabhängig von der Dauer des ankommenden Ton-Bursts ist. Die Dauer des zweiten Ausgangssignals wird bedingt bis nach dem Ende des Eingangssignals ausgedehnt und bleibt unbeeinflußt durch Unterbrechungen des Eingangssignals, die ein vorbestimmtes Intervall nicht übersteigen.

Mit der Einführung elektronischer Amter und Nebenstellenanlagen unter Verwendung von Halbleitereinrichtungen und elektronischen Vermittlungseinrichtungen hat sich die Entwicklung von Vieifrequenzsignalempfängern in Richtung auf kompatible integrierte Schaltungen verlagert, die mit niedrigen Betriebsspannungen und -strömen auskommen. Bisher wurde bei den Zeitsteuerungsschaltungen zur Prüfung der Gültigkeit ankommender Signale und zur Erzeugung entsprechender Ausgangssignale eine Kombination von Analogschaltungen mit diskreten aktiven und passiven Bauteilen benutzt. Solche Zeitsteuerungsschaltungen sind umfangreich und aufwendig. Darüberrtinaus erfordern s ie hohe Betriebsspannungen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden. Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Signalumsetzer der eingangs genannten Art und ist dadurch

000814/0023

2 H J 9 8 O ^

gekennzeichnet, daß der Umsetzer eine Takteinrichtung zur Erzeugung eines periodischen Signals einer vorbestimmten Frequenz, eine Zähleinrichtung, die unter Ansprechen auf das Eingangssignal eine Zählung des periodischen Signals beginnt, und eine Steuereinrichtung enthält, die feststellt, v/enn die Zähleinrichtung einen vorgewählten Zählwert erreicht, um das Andauern des Eingangssignals für die zweite vorgewählte Dauer bestätigen zu können, daß die Steuereinrichtung bei Erreichen des vorgewählten Zählwertes das erste Ausgangssignal erzeugt und die Zähleinrichtung zurückstellt, um wenigstens eine weitere Zählung des periodischen Signals durchzuführen und damit die erste vorgewählte Dauer des ersten Ausgangssignals festzulegen.

Be? dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Signalumsetzer vorgesehen, der eine Kombination von zwei digitalen Zählschalrungen aufweist. Die erste Zählschaltung wird durch einen Takt weitergeschaltet, um ein vorgewähltes Zeitintervall bereitzustellen, das durch die Taktfrequenz und die Anzahl der gezählten Taktimpulse bestimmt wird. Die erste Zählschaltung wird durch die zweite Zählschaltung gesteuert. Wenn der erste Zähler einen vorgewählten Zählwert seiner Zählfolge erreicht, stellt der zweite Zähler diesen Stand fest und läßt nachfolgend den ersten Zähler zurücklaufen, so daß die beiden Zähler unter mehrfacher

609814/0821

Ausnutzung der Zählstufen im ersten Zähler einer Zeitsteuerungssequenz folgen. Die Anwendung dieses Prinzips stellt eine anpassungsfähige und wirkungsvolle Möglichkeit zur Bereitstellung jeder gewünschten Zeitfolge dar.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine Gatteranordnung das Vorhandensein eines bedingt gültigen Zwei ton-Bursts fest und gibt ein Signal an den ersten Zähler. Der erste Zähler läuft daraufhin an und weiter bis zum Ende der Zählung, vorausgesetzt, daß das Gattersignal kontinuierlich vorhanden ist. Wenn der erste Zähler das Ende der Zählung erreicht, ändert der zweite Zähler seinen Zustand und erzeugt ein Ausgangssignal. An diesem Punkt hat der Zwei ton-Bursts, der das Gattersignal zum Starten des ersten Zählers veranlaßt hat, die Signaldauerprüfung bestanden und ist daher gültig. Der erste Zähler durchläuft dann erneut eine zweite Zählung unabhängig von dem Gattersignal. Am Ende der zweiten Zählung wird der erste Zähler erneut durch den zweiten Zähler zurückgestellt. Wenn der erste Zähler das Ende der neuen Zählung erreicht, beendet der zweite Zähler sein Ausgangssignal. Es wird dann das augenblickliche Vorhandensein des Gattersignals innerhalb eines vorbestimmten Intervalls geprüft. Wenn das Gattersignal für die Dauer dieses Intervalls nicht vorhanden ist, kehren die beiden Zähler in den Anfangszustand zurück, in welchem sie sich vor dem ersten Auftreten des Gattersignals befunden

009814/08^3

haben. Wenn jedoch das Gattersignal während des vorgenannten Intervalls auftritt läuft der erste Zähler zurück und wird gesperrt bis zum Ende des Signals. Bei Beendigung des Gattersignals wird der erste Zähler dann freigegeben und zählt bis zum Ende seiner Zählfolge, vorausgesetzt, daß das Gattersignal dabei nicht zu irgendeinem Zeitpunkt wieder erscheint. Der zweite Zähler spricht auf das Ende dieser Folge durch Annehmen eines Anfangszustandes an, der wiederum den ersten Zähler veranlaßt, ebenfalls in seinen Anfangszustand zu gehen. Wenn das Gattersignal vor dem Ende dieser Zählfolge wieder erscheint, läßt die Schaltungsanordnung den ersten Zähler umlaufen und hält ihn bis zum Ende des Gattersignals gesperrt, woraufhin die endgültige Zählfolge wieder beginnt.

Der zweite Zähler sorgt für eine Umlauffolgesteuerung des ersten Zählers, wodurch die Stufen des ersten Zählers mehrfach ausgenutzt werden.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung schafft integrierte Digitalschaltungen zur Durchführung der verschiedenen Zeitsteuerungsfunktionen in Vielfrequenzempfängern. Es wird eine digitale Zeitsteuerungsschaltung bereitgestellt, die integrierte Standardbauteile benutzt, welche mit niedrigen Betriebsspannungen zuverlässig arbeiten. Durch eine zweckmäßige Ausnutzung der Technologie integrierter Schaltungen können die in Viel-

frequenzempfängern benutzten Zeitsteuerungsschaltungen in ihrer Größe verringert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Vielfrequenzsignal-

empfängers als Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein genaueres Blockschaltbild eines Ausfüh

rungsbeispiels für eine Zeitsteuerungsschaltung, die bei dem Empfänger gemäß Fig. 1 benutzt werden kann;

Fig. 3 ein Impulsdiagramm für das Ansprechen der Zeii-

steuerungsschaltung gemäß Fig. 2 auf kurze Signaloperationen;

Fig. 4 ein Diagramm von Impulsen, die durch die

Zeitsteuerungsschaltung gemäß Fig. 2 bei langen Signaloperationen erzeugt werden.

609014/0823

Gemäß Fig. 2 wird das ankommende Signal an einen Eingangs- oder Pufferverstärker 11 angelegt, dessen Ausgangssignal dem Filter 12 zugeführt wird. Dieses Filter entfernt Wähltöne aus dem Eingangssignal und außerdem Zeichengabefrequenzen oberhalb 3000 Hz₇ die gewöhnlich für Prüfzwecke benutzt werden. Das Ausgangssignal des Filters 12 liegt an zwei Bandsperrfiltern und 14. Das Filter 13 sperrt das verhältnismäßig hohe Gruppenfrequenzband und das Filter 14 das verhältnismäßig niedrige Gruppenfrequenzband. Die Ausgangssignale der Filter 13 und 14 werden Begrenzern 16 bzw. 17 zugeführt. Die Begrenzer 16 und 17 wandeln die Tonburst-Eingangssignale, die bei irgendeiner Zeichengabe-Kanalfrequenz in jeder der Gruppenfrequenzbänder auftreten, in zwei symmetrische Rechteckwellen-Ausgangssignale um, deren Grundfrequenzen einer Kanalfrequenz in dem jeweiligen Frequenzband entsprechen. Die Filter 18 bis 21 in der niedrigen Frequenzgruppe und die Filter 22 bis 25 in der hohen Frequenzgruppe sind jeweils so ausgelegt, daß sie nur eine Kanalfrequenz innerhalb jedes Frequenzbandes durchlassen.

In dem Netzwerk der niedrigen Frequenzgruppe ist jedes der Filter 18 bis 21 mit jeweils einem der Komparatoren 27 bis 30 verbunden. Im Netzwerk der hohen Frequenzgruppe sind entsprechende Komparatoren 31 bis 34 vorhanden. Jeder der Komparatoren 27 bis 34 erzeugt ein von seinem entspre-

609814/0823

chenden Filter herrührendes Ausgangssignal, das eine digitale Zeitsteuerungsschaltung 46 zur Durchführung einer Gültigkeitsprüfung veranlaßt.

Zur Vereinfachung ist nur der Komparator 27 im einzelnen gezeigt, da alle Komparatoren hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer funktion im wesentlichen identisch sind. Der Komparator 27 enthält einen Operationsverstärker 37, dessen Ausgangssignal dem Signalweg über die in Reihe geschalteten Gatter 38, 39 und 41 zugeführt ist. Die Operationsverstärker in den Komparatoren 27 bis 34 vergleichen jeweils das Ausgangssignal ihres zugeordneten Filters mit einem Schwellenwert, der von einem Schwellenwert-Generator 48 erzeugt wird. Das Gatter 41 erzeugt ein Ausgangssignal erst dann, wenn das Gatter 39 durch eine digitale Zeitsteuerungsschaltung 46 betätigt ist. Das Ausgangssignal des Opertfionsverstärkers 37 liegt außerdem an einem Gatter 42 mit drei weiteren Eingängen, die je mit einem der Komparatoren 28 bis 30 verbunden sind. Das Gatter 43 erfüllt eine entsprechende Funktion für das Netzwerk der hohen Frequenzgruppe mit den Komparatoren 31 bis 34.

Wenn die Gatter 42 und 43 koinzidente Ausgangssignale erzeugen, ändert sich das Ausgangssignal des Gatters 44, und es wird in der digitalen Zeitsteuerungsschaltung 46 während dieses geänderten Ausgangssignals eine Gültigkeitsprüfung durchgeführt. Bei Bestehen der Gültigkeitsprüfung, 609 δ U/0823

die beispielsweise in einer Messung des gleichzeitigen Andauerns von zwei Zeichengabetönen, und zwar eines Tones aus jedem der beiden Frequenzbänder für ein vorbestimmtes Intervall, beispielsweise 22 ms bestehen kann, erzeugt die digitale Zeitsteuerungsschaltung 46 ein Ausgangssignal, das jedem der Komparatoren 27 bis 34 zugeführt wird. Dieses Betätigungssignal bewirkt, daß nur diejenigen Komparatoren jeder Frequenzgruppe, die zu Anfang durch ihr zugeordnetes Filter beaufschlagt worden sind, ein Ausgangssignal abgeben können. Dementsprechend wird das gleiche Signal außerdem an den Schwellenwert-Generator 48 gegeben, der dem Pegel seines den Komparatoren 27 bis 34 zugeführten Ausgangssignals erhöht. Diese Änderung des Ausgangssignals vom Schwellenwert-Generator 48 erhöht den Schwellenwert innerhalb jedes Komparators, so daß nur derjenige Komparator, der ursprünglich in jedem der beiden Netzwerke betätigt worden ist, in diesen Zustand bleiben kann, während alle anderen Komparatoren wirksam gegen eine Betätigung gesperrt werden. Die Rückführung eines Ausgangssignals der Zeitsteuerungsschaltung 46 ermöglicht also nur denjenigen Komparatoren, welche ursprünglich betätigt worden sind, die Erzeugung eines Ausgangssignals. Im normalen Betrieb des Empfängers erzeugt ein Komparator im Netzwerk der niedrigen Frequenzgruppe und nur ein Komparator im Netzwerk der hohen Frequenzgruppe ein Ausgangssignal. Jede Kombination von zwei Ausgangssignalen des

6098H/0823

Empföngers gemäß Fig. 1 wird bestimmt durch die Frequenzkombination in dem Ton-Burst und gibt ein anderes Nachrichtenzeichen oder eine Ziffer an, die vom Fernsprechteilnehmer gewählt wird.

Während des Betriebs wird an den gemeinsamen Verstärker 11 ein Eingangs-Burst angelegt, der zwei Töne enthält, und zwar einen Ton in der niedrigen Frequenzgruppe und einen Ton in der hohen Frequenzgruppe. Das Ausgangssignal des Verstärkers 11 wird über das Filter 12 den Filtern 13 und 14 zugeführt. Der Ton in der hohen Frequenzgruppe wird durch das Bandsperrfilter 13 und der Ton in der niedrigen Frequenzgruppe durch das Filter 14 gesperrt. Der Begrenzer 16 wandelt den Ton der niederfrequenten Gruppe in eine Rechteckwelle gleicher Frequenz um. Der Begrenzer 17 führt die gleiche Funktion für den Ton der höherfrequenten Gruppe aus. Das Ausgangssignal der Begrenzer führt jeweils zu einem Ausgangssignal eines entsprechenden Paares von Kanalfiltern 18 bis 25. Beispielsweise mögen die Filter 18 und 22 je ein Ausgangssignal erzeugen, das den Komparatoren 27 bzw. 31 zugeführt wird.

Alle Komparatoren im Empfänger gemäß Fig. 1 werden zu Anfang durch den Schwellenwert-Generator 48 so beaufschlagt, daß sich ein Schwellenwert ergibt, der überwunden werden muß, bevor ein Signal von dem jeweiligen Filter gegebenenfalls als gültig angesehen werden kann.

609 8-U/0823

Im vorliegenden Fall erzeugt der Differenzverstärker 37 des Komparator 27 erst dann ein Ausgangssignal zur Betätigung der Gatter 38 und 42, wenn der Schwellenwert überschritten wird. Nach Bestehen der Schwel lenwertprüfung durch die Komparatoren 27 und 31 werden die beiden Komparatoren durch das Ausgangssignal ihres jeweiligen Differenzverstärkers teilweise betätigt. Die entsprechenden Ausgangssignale der Komparatoren 27 und 31 werden individuell den NAND-Gattern 42 und 43 zugeführt. Die Koinzidenz der Signale an den NAND-Gattern 42 und 43 wird der digitalen Zeitsteuerungsschaltung 46 durch eine Änderung des Ausgangssignals des NAND-Gatters 44 mitgeteilt. Die Zeitsteuerungsschaltung 46 führt zuerst eine Gültigkeitsprüfung hinsichtlich des Andauerns der Eingangstonborst durch und kann dann eine signalabhängige Zeitsteuerungsfolge durchlaufen. Zur Betätigung der Zeitsteuerungsschaltung 46 dienen die Ausgangssignale des Taktoszillators 47. Das oben beschriebene Verfahren und die Arbeitsweise der Zeitsteuerungsschaltung 46 sollen in Verbindung mit Fig. 2 später noch genauer beschrieben werden.

Wenn die durch die digitale Zeitsteuerungsschaltung 46 durchgeführte Koinzidenz-Dauerprüfung positiv durchgeführt ist, wurden alle erforderlichen Prüfungen bestanden. Dann werden die Eingangssignale als gültig angenommen und die Ausgangsphase des Empfängerbetriebs wird eingeleitet.

6098U/OÖ23

Au fg rund eines Ausgangssignals der digitalen Zeitsteuerungsschaltung 46 erzeugen die Komparatoren 27 und 31 einen Ausgangsimpuls fester Länge. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal der Zeitsteuerungsschaltung 46 an den Schwellenwertgenerator 48 gegeben, der den Schwellenwert in allen Komparatoren 27 bis 34 erhöht. Im Komparator 27 wird das Ausgangssignal des NAND-Gatters 39 an einen Eingang des NAND-Gatters 38 zurückgeführt. Die Komparatoren 27 und 31 sind wie alle anderen Komparatoren so ausgelegt, daß sie bei teilweiser Betätigung ein Ausgangssignal nur aufgrund eines Eingangssignals von der digitalen Zeitsteuerungsschaltung 46 erzeugen. Dieses Ausgangssignal bleibt vorhanden, obwohl der vom Schwellenwertgenerator 48 an den Verstärker 37 angelegte Schwellenwert groß genug ist, um eine Pegelverschiebung für das Ausgangssignal des Verstärkers 37 zu bewirken. Der Rückkopplungsweg vom NAND-Gatter 39 zum NAND-Gatter 38 übernimmt zu diesem Zeitpunkt die Steuerung des Komparators 27, so daß das NAND-Gatter 41 ein Ausgangssignal erzeugt. Der gleiche Vorgang läuft im Komparator 31 ab. Es werden also zwei Ausgangssignale erzeugt, die ein Nachrichtenzeichen oder eine vom Fernsprechteilnehmer gewählte Ziffer bedeuten.

Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein genaueres Blockschaltbild der in Fig. 1 verwendeten Zeitsteuerungsschaltung. Im wesentlichen beinhaltet die Zeitsteuerungsschaltung einen ersten Zähler 49 und

6098U/0823

einen zweiten Zähler 51, die durch eine Gatteranordnung verbunden sind. Eine mehradrige Verbindung zwischen den Ausgängen der Zähler 49, 51 und der Gatteranordnung ist vereinfacht in Form einer strichpunktierten Linie 60 dargestellt. Einzelne Adern, die an der Linie 60 enden und die gleiche Buchstabenbezeichnung tragen, sind miteinander verbunden.

Der Zähler 49 enthält Flipflops 1 bis 4, die zu einem sechzehnstufigen Zähler zusammengeschaltet sind. Der Zähler 49 wird zu Anfang in den Zustand mit nur 1-Werten eingestellt und nachfolgend durch Taktimpulse zur Bereitstellung einer internen Zeitsteuerung rückwärts gezählt. Die Ausgangssignale des Flipflops 4 erzeugen die höchststell igen Ziffern und die Ausgangssignale des Flipflops 1 die niedrigststelligen Ziffern in der Zählfolge des Zählers 49. Die Taktimpulse werden dem Zähler 49 über ein Flipflop 50 zugeführt, das die Taktfrequenz halbiert.

Der Zähler 51 enthält die Flipflops 5, 6 und ein Ausgangsflipflop 7. Der Zähler 51 ist ein synchroner Gray-Code-ZähIer mit vier Zählstellungen, der zur Folgesteuerung des Zählers 49 benutzt wird. Bei dem Gray-Code des Zählers 51 ändert sich nur eine der beiden Ziffern zwischen den Zählstellungen, um kurzzeitige falsche Stellungen zu verhindern. Die Schaltung gemäß Fig. 2 ist außerdem so ausgelegt, daß Aufschaukelzustände

6098U/0823

vermieden werden und kann auch beim erstmaligen Einschalten ohne fehlerhafte Ausgangssignale betrieben werden. Die Zählfolge des Zählers 51 lautet: "00", "01", "11" und "10".

Der Zähler 49 wird durch positive Eingangsflanken und der Zähler 51 durch negative Eingangsflanken am T- oder Kipeingang getriggert. Die bistabilen Stufen beider Zähler können "D"-Flipflops sein. Das Anlegen eines Taktimpulses an den T-Eingang eines D-Flipflops bewirkt die Übertragung der Daten am D-Eingang an den Q-Ausgang. Unter entsprechenden Eingangsbedingungen, die sich nachfolgend noch ergeben werden, sind die Einstell-(S) und Lösch-(C) Eingänge dieser Flipflops in der Lage, die T- und D-Eingänge hinsichtlich ihrer Steuerwirkung zu überdecken. Die in Fig. 2 gezeigten Flipflops und Gatter lassen sich vom Fachmann leicht mit Hilfe integrierter Standardbauteile der Transistor-Transistorlogik (TTL) verwirklichen. Die digitale Zeitsteuerungsschaltung gemäß Fig. 2 ist in keiner Weise auf die oben erläuterten Flipfloptypen beschränkt. Es können andere bekannte bistabile Schaltungsanordnungen zur praktischen Verwirklichung der Schaltung benutzt werden.

Als Einführung für die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2 sollen die Grundanforderungen an die Zeitsteuerungsschaltung und deren Funktionsn beschrieben werden. Dabei soll ein Gesamtüberblick über die Beiriebsweise

609814/0823

2 B 3 9 8 O 4

der Zeitsteuerungsschaltung gegeben werden und nur auf die wesentlichen Bauteile Bezug genommen werden, die für die verschiedenen Funktionen verantwortlich sind. Für die beiden Zähler in Fig. 2 werden Anfangszustände angenommen. Der Zähler 49 wird in den Zustand mit nur !-Werten, d.h. den fünfzehnten Zustand eingestellt und der Zähler 51 in den Zustand mit nur O-Werten gebracht. Wenn ein DoppeItonburst empfangen und in zwei getrennte Töne aufgeteilt wird, von denen je einer in einem der beiden Frequenzbänder auftritt, ändert sich die Ausgangsspannung des NOR-Gatters 56 von 0 auf 1. Diese Spannungsänderung leitet das Zeitintervall zur Prüfung der Signaldauer ein, wobei das Signal kontinuierlich andauern muß, während der Zähler 49 vom Anfangszustand Π Π durch den Takt auf den Zustand 0000 rückwärts gezählt wird. Die Taktweiterschaltung des Zählers 49 kann nur erfolgen, wenn ein Ausgangssignal 1 des Gatters 56 an den Einstel!eingängen der Flipflops 1 bis 4 vorhanden ist.

Bei Bestehen der Signaldauerprüfung erreicht der Zähler 49 den Zustand 0000, wodurch mit Ausnahme eines Einganges an allen fünf Eingängen des NAND-Gatters 57 eine 1 erzeugt wird. Der nächste Taktimpuls vom Flipflop 50, der an den verbleibenden Eingang des Gatters 57 angelegt wird, schaltet dessen Ausgangssignal von 1 auf 0 um, und bringt den Zähler 51 in den Zustand 01. Demgemäß liefern der Betätigungsausgang (ENB) und

6098U/0823

der Steuerausgang (STEER) in Fig. 2, die den Flipflops 6 und 7 zugeordnet sind, beide ein Ausgangssignal 1. Der Zähler 51 bleibt im Zustand 01, wenn der Zähler 49 umläuft und vom Zustand 15 in den Zustand 0 zurückgezählt wird. Der Zähler 51 nimmt dann den Zustand 11 an, während der Zähler 49 erneut umläuft und vom Zustand mit nur 1-Werten in den Zustand mit nur 0-Werfen zurückgezählt wird. Dadurch wird der Zähler 51 in den Zustand 10 geschaltet und die 1 am Ausgang ENB in Fig. 2 beendet. Am Ende des Ausgangsimpulses vom Ausgang ENB in Fig. 2 erfolgt eine Prüfung, ob das ankommende Signal weiter vorhanden ist.

Bei Abwesenheit eines Doppeltonburst und Vorhandensein der anderen Eingangssignale vom Zähler 51 für die UND-Gatter 52 und 53 bleibt der Ausgang des NOR-Gatters 56 auf 1 und ermöglicht ein Rückstellen des Zählers 49 auf 15. Dann zählt der Taktgeber 47 den Zähler 49 rückwärts und der Zustand 13 wird durch das UND-Gatter 61 festgestellt. Man beachte, daß, während der Zähler 51 im Zustand 10 ist, die als RS-Flipflop geschalteten NAND-Gatter 58 und 59 ein Ausgangssignal 1 an das UND-Gatter 61 bei durch das NOR-Gatter 56 angezeigter Abwesenheit eines Doppeltonburst . Aufgrund dieses Ausgangssignals 1 kann das Gatter 61 den Zustand 13 des Zählers 49 feststellen. Das Gatteroi ändert dabei seine Ausgangsspannung von 0 auf 1 und die Eingangssignale

6098U/0823

des UND-Gatters 62 sind so beschaffen, daß das Gatter ein Ausgangssignal 0 erzeugt. Demgemäß ändert sich der Ausgang des NOR-Gatters 63 von auf 0. Dadurch wird das Ausgangssignal STEER des Flipflops 7 beendet, die beiden anderen Flipflops des Zählers 51 werden in den Zustand 00 gebracht und der Zähler 49 wird auf den Anfangszustand 1111 zurückgestellt. Beide Zähler in Fig. 2 sind jetzt im Anfangszustand und können einen neuen Doppeltonburst auswerten.

Die oben beschriebene Operation findet aufgrund eines kurzen Doppeltonburst statt. Wenn ein langer Doppeltonburst ankommt, spricht die Zeitsteuerungsschaltung nach Fig. 2 entsprechend der nachfolgenden Erläuterung auf unterschiedliche Weise an. Jedes kurzzeitige Auftreten eines Doppeltonburst innerhalb desjenigen Intervalls, in welchem der Zähler 49 von 15 auf 13 rückwärts zählt, wobei für einen verlängerten Tonbursf ein solches Auftreten mit Sicherheit stattfindet, schaltet das Ausgangssignal des Gatters 56 von 1 auf 0. Dadurch wird der Zähler 49 auf den Zustand 15 gebracht und das aus den Gattern 58 und 59 bestehende RS-Flipflop eingestellt, so daß der Ausgang des Gatters 59 auf 0 geht. Zu diesem Zeitpunkt ist der Zähler 51 weiterhin im Zustand 10 und alle Schaltungen in Fig. 2 bleiben für die. Dauer des verlängerten Tonburst in ihrem jeweiligen Zustand. Wenn der Burst aufhört, läßt das Gatter 56

6098U/0823

2589804

Taktimpulse durch, die den Zähler 49 rückwärts zählen. Zu diesem Zeitpunkt verhindert jedoch das Gatter 59 des RS-Flipflops, daß das Gatter 61 den Zustand 13 des Zählers 49 feststellt, und der Zähler läuft weiter rückwärts bis zum Zustand 0000. Falls der Tonburst kurzzeitig auftritt, während der Zähler 49 zurückgezählt wird, wird dieser bei jedem Auftreten zurück in den Zustand 15 gestellt und dann auf den Zustand 0000 gezählt. Das Gatter 57 erzeugt beim Auftreten der nächsten positiven Flanke des Taktausgangssignals vom Flipflop 50 ein Ausgangssignal 0, das den Zähler 51 in den Zustand 00 bringt. Das Gatter 62 veranlaßt ein Ausgangssignal 0 des NOR-Gatters 63. Daraufhin beendet das Flipflop 7 den Ausgangsimpuls STEER. Die Schaltung gemäß Fig. 2 ist jetzt wieder im Anfangszustand und bereit, den nächsten Doppeltonburst aufzunehmen.

Zusammengefaßt wird die Betriebsweise der Schaltung gemäß Fig. 2 entsprechend der Zustandsfolge des Zählers 51 gesteuert. Der Anfangszustand und die Signaldauer-Prüffunktion liegen vor, während sich der Zähler51 im Zustand 00 befindet und der Zähler 49 auf 0000 zurückgezählt wird. Dann schaltet der Zähler 51 in den Zustand 01 und leitet einen gemeinsamen Ausgangs impuls fester Dauer am Ausgang ENB sowie einen Steuer-

60981 A/0 823

impuls STEER ein. Die Dauer des Impulses STEER ist variabel und hängt von der Fortdauer des Doppel tonburst nach Ablauf der SignaldaueiprUfung zur Feststellung der Gültigkeit ab. Die Dauer des Ausgangsimpulses wird durch Rückwärtszählen des auf 0000 gestellten Zählers 49, Ändern des Zählers 51 in den Zustand 11 und erneutes Rückzählen des Zählers 49 auf 0000 bestimmt. Dadurch wird der gemeinsame Ausgangsimpuls beendet. Als nächstes wird der Zähler 51 in den Zustand 10 gebracht und das Vorhandensein eines Doppeltonburst innerhalb des Intervalls geprüft, in welchem der Zähler 49 vom Zustand 15 in den Zustand 13 geschaltet wird. In Abwesenheit eines Tonburst schaltet der Zähler 51 in den Zustand 00, beendet den Impuls STEER und bringt den Zähler 49 zurück in den Zustand 15. Wenn andererseits ein Tonburst vorhanden ist, so bleibt der Zähler 51 im Zustand 10 und beginnt eine Sfeuerverzögerungs-Freigabefunktion. Zu Anfang wird der Zähler 49 im 15. Zustand gesperrt und der Zähler 51 behält den Zustand 10 bis zur Beendigung des Tonburst. Dann kann der Zähler 49 in Abwesenheit des Tonburst rückwärts in den Zustand 0000 gezählt werden. Wenn dieser Zustand erreicht ist, geht der Zähler 51 in den Zustand 00, beendet den impuls STEER und die Schaltung in Fig. 2 ist wieder im Anfangszustand. Wenn andererseits ein Tonburst auftritt, während der Zähler 49 nach rückwärts in den Zustand 0000 gezählt wird, so wird der Zähler 49 in den 15. Zustand zurückgebracht und

6098U/0823

dort gesperrt, bis der Tonburst aufhört. Dann läuft der Zähler 49 zum Zustand 0000, wodurch der Zähler 51 in den Zustand 00 geschaltet wird, so daß die Schaltung gemäß Fig. 2 verzögert den Anfangszustand um eine gewisse Zeit nach Beendigung eines verlängerten Tonburst einnimmt.

Bei weiterer Betrachtung der Betriebsweise der Schaltung nach Fig. 2 zeigt sich, daß der Ausgang des NOR-Garlers 56 durch die Zustandsfolge des Zählers 51 gesteuert wird. Genauer gesagt stammen die weiteren Eingangssignale der UND-Gatter 52 und 53 vom Ausgang der Flipflops 5 und 6 des Zählers 51. Eine Analyse der Kombinationslogik zeigt, daß die Taktweiterschaltung des Zählers 49 durch das Ausgangssignal des Gatters 44 nur dann gesteuert wird, wenn der Zähler im Zustand 00 und 10 ist. Im Zustand 00 wird das Ausgangssignal des Gatters 44, das das Vorhandensein eines Doppeltonburst anzeigt, zeitlich abgemessen, um die Signaldauerprüfung zu erfüllen. Während der Zähler 51 im Zustand 01 ist, wird das Auftreten des anderen Signalpegels vom Gatter 44, der eine Unterbrechung eines DoppeItonburst anzeigt, zeitlich überwacht, um einen Schutz gegen kurzzeitige Unterbrechungen zu erzielen, die einen fehlerhaften Betrieb der Schaltung verursachen können. Wenn der Zähler 51 in den Zuständen 01 und 11 ist, so ermöglicht das Ausgangssignal des Gatters 56 ein getäktetes Weiterschalten des Zählers 49 unabhängig vom Ausgangssignal des Gatters 44. Man beachte, daß das aus den NAND-Gattern 58 und 59 gebildete

• 6098U/0823

RS—Flipflop nur dann in denjenigen Zustand geschaltet werden kann, in wel cnem das Gatter 59 eine 0 erzeugt, wenn der Zähler 51 im Zustand 10 ist. Auf ähnliche Weise sind auch die Gatter 61 und 62 mit den Ausgängen des Zählers 51 verbunden und werden demgemäß von diesem gesteuert.

Fig. 3 und 4 zeigen bei spielhafte Kurvenformen, die darstellen, wie die Schaltung gemäß Fig. 2 auf Eingangssignale entsprechend einem normalen Doppeltonburst und einem verlängerten Doppeltonburst ansprechen. Die Zeitintervalle in Fig. 3 und 4 sind mit Millisekunden bezeichnet. Die Intervalle mit 21,5 ms können sich um einen kleinen Betrag (z.B. 1 m.s) ändern, da sie durch ein Taktsignal bestimmt werden, das nicht mit dem Auftreten der Doppeltonburstsignale synchronisiert ist. In Fig. 3 gibt die Kurve A einen gültigen Tonburst normaler Dauer an. In der Kurve B ist ein Impuls mit der Dauer t« um ein Intervall t. verzögert. Das Intervall t, gibt die Kanal--Ansprechzeit wieder, die zwischen dem Beginn eines Doppeltonburst und der Spannungsänderung am Ausgang des Gatters 44 verstreicht. Der Doppeltonburst muß für die Dauer des Intervalls t« andauern, um als gültig angesehen zu werden. Die Kurve C zeigt den Ausgangsimpuls ENB mit fester Dauer, der nach Bestehen der Zeitdauerprüfung erzeugt wird. Gleichzeitig mit dem Anfang des Impulses ENB be-

60981 4/0823

ginnt der Impuls STEER. Wenn der Impuls ENB endet, wird während des Intervalls t. das Vorhandensein eines Doppeltonburst geprüft. In Abwesenheit eines Doppeltonburst ist \. das Intervall, das der Zähler 49 benötigt, um vom 15. zum 13. Zustand rückwärts zu zählen. Die Dauer des Impulses STEER beträgt unter diesen Umständen t , also einfach die Summe von t- und t,. Am Ende des Impulses STEER kehren die beiden Zähler in Rg. 2 in ihren Anfangszustand zurück.

In Fig. 4 zeigt die Kurvenform A das Auftreten eines verlängerten Doppeltonburst. Die Kurve B gibt wiederum das um die Zeit t, verzögerte Kanal ansprechen und die während des Intervalls t„ durchgeführte Signaldauerprüfung an. Im vorliegenden Fall wird jedoch während des Intervalls \. das Vorhandensein eines Doppeltonburst festgestellt. Der Zähler 49 wird daraufhin gesperrt, bis der Tonbörsr aufhört. Dieser Vorgang läßt die abfal!verzögerte Betriebsweise beginnen, die einen Schutz gegen kurzzeitige Unterbrechungen des Tonburst beinhaltet. Wenn keine solche Unterbrechung dasjenige Intervall übersteigt, das der Zähler 49 benötigt, um vom 15. Zustand in den Zustand 0000 zu zählen, so bleibt der Impuls STEER unbeeinflußt. Die Dauer des Impulses STEER wird außerdem bis nach Beendigung des Doppeltonburst verlängert, wobei die Verlängerungsdauer durch die Zeit bestimmt wird, die bis zum Rückwärtszählen des Zählers 49 auf 0000

609814/0823

vergeht. Wenn der Impuls STEER endet, kehren beide Zähler in Fig. 2 in ihren Anfangszustand zurück.

Die Zeitsteuerungsschaltung ist zwar in Verbindung mit dem als Beispiel gewählten Vielfrequenzempfänger gemäß Fig. 1 beschrieben worden, es sei aber betont, daß keine Einschränkung auf diese Anwendung vorliegt. So kann die Zeitsteuerungsschaltung leicht auch in anderen Empfängern benutzt werden, und zwar Einzelfrequenz- oder Vielfrequenzempfängern. Darüberhinaus kann die Schaltungsanordnung in anderen Vorrichtungen benutzt werden, bei denen eine Zeitsteuerungsoperation angewendet wird.

609814/0823

Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

ZWIRNER · HIRSCH 2 b d ü ö U

PATENTANWÄLTE IN MÖNCHEN UND WIESBADEN

-24-

PAT ENTANSPRÜCHE

f 1. Signalumsetzer zur Erzeugung eines ersten Ausgangssignals einer ersten vorgewählten Dauer aufgrund eines Eingangssignals einer zweiten vorgewählten Dauer,

da durch gekennzeichnet,

daß der Umsetzer eine Takteinrichtung (47, 50) zur Erzeugung eines periodischen Signals einer vorbestimmten Frequenz, eine Zähleinrichtung (49), die unter Ansprechen auf das Eingangssignal eine Zählung des periodischen Signals beginnt, und eine Steuereinrichtung (51, 57 ....) enthält, die feststellt, wenn die Zähleinrichtung einen vorgewählten Zählwert erreicht, um das Andauern des Eingangssignals für die zweite vorgewählte Dauer be~ stätigen zu können,

und daß die Steuereinrichtung bei Erreichen des vorgewählten Zählwertes das erste Ausgangssignal (ENB) erzeugt, und die Zähleinrichtung zurückstellt, um wenigstens eine weitere Zählung des periodischen

809814/0823

Signals durchzuführen und damit die erste vorgewählte Dauer des ersten Ausgangssignals festzulegen.
2. Signal umsetzer nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfeinrichtung (49, 51, 61) vorgesehen ist, die das Vorhandensein des Eingangssignals innerhalb eines vorgewählten Intervalls nach Beendigung des ersten Ausgangssignals bestimmt, daß die fVüfeinrichtung die Operation der Zähleinrichtung (49) und der Steuereinrichtung (51) anhält, wenn das Eingangssignal kurzzeitig während des vorgewählten Intervalls (15. bis 13. Zustand von 49) auftritt,

daß die Prüfeinrichtung (61) die Steuereinrichtung und die Zähleinrichtung bei Beendigung des Eingangssignals freigibt, so daß die Zähleinrichtung eine Zählung des periodischen Signals beginnt, die anhält, während das Eingangssignal nicht vorhanden ist und beim Auftreten des Eingangssignals beendet wird, wodurch ein Schutz gegen ein falsches Ausgangssignal erzielt wird, das durch kurzzeitige Unterbrechungen des Eingangssignals verursacht wird, und daß die Prüfeinrichtung eine Löschung der Steuereinrichtung und einen Rücklauf der Zähleinrichtung auf den Anfang ihrer Zähl-

G098U/0823

folge ermöglicht, wenn das Eingangssignal nicht während des vorgewählten Intervalls auftritt.
3. Signal umsetzer nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine bistabile Einrichtung (FF7) zur Erzeugung eines zweiten Ausgangssignals (STEER) aufweist, daß die bistabile Einrichtung das zweite Ausgangssignal gleichzeitig mit dem ersten Ausgangssignal (ENB) startet und bis nach Beendigung des ersten Ausgangssignals ausdehnt, daß die bistabile Einrichtung das zweite Ausgangssignal am Ende des vorgewählten Intervalls beendet, wenn das Eingangssignal in diesem Intervall nicht auftritt, und daß die bistabile Einrichtung das zweite Ausgangssignal in diesem Intervall nicht auftritt, und daß die bistabile Einrichtung das zweite Ausgangssigna! am Ende der Zählung des in Abwesenheit des Eingangssignais aufrecht zu erhaltenden periodischen Signals beendet, wenn das Eingangssignal kurzzeitig während des vorgewählten Intervalls auftritt.
4. Signalumsetzer nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

609814/0823

25.'*9804

daß die Zöh I einrichtung vier bistabile Stufen (FFI bis FF4) aufweist, die zu einem periodischen Binärzähler zusammengeschaltet sind, der durch aufeinander folgende Bi närzustände geschaltet wird, und daß die Steuereinrichtung zwei bistabile Stufen (FF5 und FF6) aufweist, die so geschaltet sind, daß sie durch vier Binärzustände entsprechend einer Gray-Codefolge geschaltet werden.
5. Vielfrequenzsignalempfänger zum Umsetzen vielfrequenter Töne in Steuersignale mit einer Anzeigeeinrichtung zur Lieferung eines Anzeigeausgangssignals, wenn zwei gleichzeitige Töne unterschiedlicher Frequenz einen vorbestimmten Amplitudenschwellenwert übersteigen, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen Signalumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist, daß das Eingangssignal aus dem Anzeigeausgangssignal abgeleitet ist, und daß die Anzeigeeinrichtung (27 bis 34) unter Ansprechen auf das erste Ausgangssignal Steuersignale liefert, die der Frequenzkombination der beiden Töne zugeordnet sind.
6. Empfänger nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dad die Steuersignale an entsprechende Ausgänge (Ll bis L.4, Hl bis H4) der Anzeigeeinrichtung angelegt werden und daß die Kombination der Steuersignale ein durch die unterschiedlichen Frequenzen wiederejagebenes Nachrichtenzeichen angeben.

6098U/0823
7. Empfänger nach Anspruch 6,

dα durch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung vier bistabile Stufen (FFl bis FF4) aufweist, die als periodischer Zähler aufeinanderfolgende Binärzustände durchlaufen und daß die Steuereinrichtung zwei bistabile Stufen (FF5 und FF6) aufweist, die so verbunden sind, daß sie vier Binärzustände nach einer Gray-Codefolge durchlaufen.
8. Empfänger nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Zähleinrichtung in einen Zustand mit nur binären 1-Werten zurücklaufen läßt, derart, daß die Takteinrichtung die Zähleinrichtung durch eine Sequenz von aufeinanderfolgend abnehmenden Binärzuständen in Richtung auf einen Zustand mit nur binären O-Werten rückwärts zählen läßt.
9. Empfänger nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Gattereinrichtung (52, 53, 56) vorgesehen ist, die auf das erste Signal und den Binärzustand der Steuereinrichtung anspricht und erste und zweite Ausgangssignale für die Zähleinrichtung liefert,

daß die Gattereinrichtung das erste Ausgangssignal bereitsteilt, damit die Zähleinrichtung ihren Zustand in Abhängigkeit von dsm periodischen

$09814/0823

Signal während des Vorhandenseins eines Paars koinzidenter Eingangssignaie ändern kann, während sich die Steuereinrichtung im ersten der Binärzustände befindet,

daß die Gattereinrichtung das erste Ausgangssignal bereitstellt, damit die Zähleinrichtung ihren Zustand in Abhängigkeit von dem periodischen Signal unabhängig von den Eingangssignalen ändern kann, während sich die Steuereinrichtung im zweiten und dritten Binärzustand befindet, daß die Gattereinrichtung das erste Ausgangssignal bereitstellt, damit die Zähleinrichtung ihren Zustand in Abhängigkeit von dem periodischen Signal in Abwesenheit eines Paares koinzidenter Eingangssignale ändern kann,

und daß die Gattereinrichtung das zweite Ausgangssignal bereitstellt, um die Zähleinrichtung in einen Binärzustand mit nur !-Werten in Abwesenheit eines Paares von koinzidenten Eingangssignalen einzustellen, während sich die Steuereinrichtung im ersten Binärzustand befindet und während des Vorhandenseins eines Paares von koinzidenten Eingangssignalen, wenn die Steuereinrich tung sich im vierten Binärzustand befindet.
10. Empfänger nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung iß7) zur Anzeige des Zustandes der Zähleinrichtung 6098U/0823

mit nur binären O-Werten, um die Zustandsfolge der Steuereinrichtung um einen Schritt jedesmal dann zu ändern, wenn sich die Zähleinrichtung 1.71 Zustand mit nur binären O-Werten befindet.
11. Empfänger nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfeinrichtung (56) vorgesehen ist, die das Vorhandensein eines Paares koinzidenter Eingangssignale feststellt, nachdem die Zähleinrichtung in den Zustand mit nur binären O-Werten zurückgezählt ist und die Steuereinrichtung sich im dritten Binüi zustand (1, 1) befindet, und daß die Prüfeinrichtung (61) das Vorhandensein eines Paares koinzidenter Eingangssignale in dem Intervall zwischen dem Rücklaufen der Zähleinrichtung in den Zustand mit nur binären !-Werten und dem Rückwärtszählen auf einen vorbestimmten Punkt (13. Zustand) in ihrer Zählfolge bestimmt.

6098U/0823