DE2600361A1

DE2600361A1 - Tondetektor

Info

Publication number: DE2600361A1
Application number: DE19762600361
Authority: DE
Inventors: Timothy James Zebo
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1975-01-08
Filing date: 1976-01-07
Publication date: 1976-07-22
Also published as: US3990006A; JPS5193612A; CA1047611A; GB1529083A; NL7600113A; IT1055748B; BE837302A; FR2297519B1; FR2297519A1

Description

2 ρ. η ο ·ί 61

BLUMBACH · WESER · BERGEN ♦ KRAMER ZWiRfNJER - HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 88 3603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Gonnenberger Straße 43 Telofon (06121) 562943/561993 Telex 04-186237

Western Electric Company, Incorporated Zebo, T.J. 1

Broadway

New York, N.Y. 10007, U.S.A.

Tondetektor

Die Erfindung betrifft einen Tondetektor mit einer Einrichtung zur Bestimmung einer Folge von Anzeigeintervallen und einer Einrichtung, die während jedes Anzeigeintervalls ein Eingangssignal einer vorbestimmten Frequenz feststellen kann.

Zeichengabetöne, die eine oder mehrere vorbestimmte Frequenzen enthalten, werden in Nachrichtenübertragungsanlagen in großem Umfang benutzt. Als bekanntes Beispiel seien Zeichengabetöne für das Fortschreiten des Verbindungsaufbaus in Fernsprechanlagen genannt. Dabei handelt es sich um Überwachungssignale, die in einem Fernsprechamt zwischen der Einleitung einer Fernsprechverbindung und ihrer Beendigung erzeugt werden. Zu den typischen Tönen dieser Art zählen der Rufton, der Besetztton und ein sogenannter Neuversuchston. Verbindungsaufbautöne sind zwar ursprünglich für eine Aufnahme durch den rufenden Teilnehmer bestimmt gewesen, aber kommerzielle Geräte lassen sich zweckmäßig so auslegen, daß

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die jeweils richtigen Maßnahmen ergriffen werden können, wenn die Geräte in der Lage sind, solche Töne selektiv festzustellen und zu identifizieren. Mit der zunehmenden Verwendung von digitalen Endstellen ist demgemäß ein natürlicher Bedarf nach wirtschaftlichen und zuverlässigen Anordnungen für eine Tonanzeige im digitalen Bereich entstanden.

Zeichengabetöne werden jedoch häufig durch Störspannungen aus einer Anzahl von Quellen beeinträchtigt. Beispielsweise können niederfrequente, durch Schaltvorgänge entstandene Induktionsspannungen die Begrenzungen eines impulsförmigen Tons verzerren. Darüber hinaus können Störimpulse mit Gauss-Verteilung oder 60- bzw. 50-Hz-Störspannungen das Vorhandensein von Tönen mit niedrigem Pegel sogar verdecken. Umgekehrt können Rauschstörungei das Vorhandensein eines Zeichengabetones vortäuschen. Schließlich kann Sprache einen innerhalb des Übertragungsbandes liegenden Zeichengabetons imitieren und dadurch eine fehlerhafte Zeichengabeinformation erzeugen. Diese nachteiligen Vorgänge bei der Tonanzeige werden noch dadurch erschwert, daß gegenwärtig eine quantitative Beschreibung der verschiedenen Rausch- und Störspannungsquellen fehlt.

Bekannte analoge Tondetektoren vermeiden einige dieser

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Probleme durch Verwendung von Bandpaß- oder Bandsperrfiltern, die zunächst auf der Frequenzebene die Signale von den Störspannungen trennen. Die Analogfilter sind üblicherweise mit einem Energiedetektor und Komparator gekoppelt, deren Ausgangssignale zweckmäßig so ausgelegt sind, daß sie festlegen, ob ein Tonsignal vorhanden ist. Die umfangreiche Ausnutzung der Frequenzebene für eine analoge Anzeige beruht zum Teil auf- der fortgeschrittenen Entwicklung und demgemäß den niedrigen Kosten der analogen Filtertechnologie. Im Gegensatz dazu sind digitale Filter im allgemeinen wesentlich teurer, -,araus ergibt sich, daß einem Lösungsversuch auf der Frequenzebene für eine digitale Tonanzeige in großen Nachrichtenübertragungssystemen wirtschaftliche Grenzen gesetzt sind.

Eine alternative Lösungsmöglichkeit ist ein digitaler Tondetektor, der auf der Zeitebene betrieben wird. Ein solcher Detektor ist in der US-Patentschrift 3 845 399 beschrieben. Dabei stellt ein besonderes Digitalfilter ein festes Abtast- oder Anzeigeintervall her, in welchem die tatsächliche Anzahl von Perioden oder Nullinienkreuzungen eines abgetasteten Signals gezählt wird. Die Periodenzählung während des Anzeigeintervalls wird dann mit einer Minimal- und einer Maximalzahl von Perioden verglichen, die einen Bandpaßbereich des Filters definieren. Wenn der Zählwert innerhalb des Bereiches liegt und das Vorhandensein des Signals der

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_ 4 -=■

gewünschten Frequenz angibt, so wird ein Richtig-Sign;*! erzeugt. Wenn der Zählwert außerhalb des Bereiches liegt, so wird ein Falsch-Signal erzeugt.

Der Detektor nach der vorgenannten US-Patentschrift bestimmt zwar die tatsächliche Anzahl von Impulsen in einem Anzeigeintervall, aber die gezählte Anzahl kann durch störende Effekte beeinflußt werden, beispielsweise solche, die durch Störspannungen hervorgerufen werden. Demgemäß ist es vorteilhaft, einen digitalen Tondetektor so auszulegen, daß er auf eine Vielzahl von Anzeigeintervallen statt nur auf ein solches Intervall anspricht.

Ein Zeitmeßsystem, das die Genauigkeit der digitalen Zählung bei Vorhandensein von Störspannungen verbessert, wird in der US-Patentschrift 2 829 342 beschrieben. Dabei werden die Zählwerte während einer Folge von wiederkehrenden, irn wesentlichen gleichen Anzeigeintervallen zur Gewinnung eines Mittelwertes für ein einzelnes Intervall agiert. Ein Steuersystem hält die Zählung automatisch an, wenn eine gewünschte Anzahl von Intervallen aufgetreten ist. Das Steuersystem enthält eine Störspannungs- oder Rauschanzeigevorrichtung, die zweckmäßig feststellt, wie viele Intervalle gezählt werden müssen, damit der mittlere Zählwert pro Intervall mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann. Die Genauigkeit der Anlage nach der vorgenannten US-Patentschrift 2 829 342 nimmt mit der Quadratwurzel aus der Anzahl von Anzeigeintervallen zu. Wenn jedoch die Anzahl der Intervalle

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ORfGINAL INSPECTED

größer wird, ergibt sich eine größere Verzögerung bei der selektiven Anzeige eines Zeichengabetons. Demgemäß wäre es wünschenswert, einen digitalen Tondetektor zu schaffen, bei dem die Anzeigeverzögerung kleiner ist in Verbindung mit einer erwünschten Genauigkeit für die Zeichengabe-Tonanzeige bei Vorhandensein von Störspannungen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das vorstehend beschriebene Problem zu lösen. Sie geht dazu aus von einem Tondetektor der eingangs genannten Art und ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die eine Ausgangsanzeige liefert, wenn ein Signal der vorbestimmten Frequenz während jedes Intervalls wenigstens einer vorbestimmten Anzahl der Anzeigeintervalle in der Folge festgestellt wird.

Kurz gesagt, wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung eine Folge von Anzeigeintervallen definiert, wobei die Anzeige der bestimmten Frequenz in jedem von einer ersten vorbestimmten Zahl von Anzeigeintervallen das Vorhandensein des Signals der bestimmten Frequenz definiert.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung definiert die !^lichtanzeige der bestimmten Frequenz in jedem von einer zweiten vorbestimmten Anzahl von Anzeigeintervallen vor der Anzeige der bestimmten Frequenz in der ersten vorbestimmten

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Anzahl von Intervallen das Nichtvorhandensein des Signals der bestimmten Frequenz.

Nach einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung wird eine Vielzahl von Folgen von Anzeigeintervallen definiert, wobei jede Folge ein Anzeigeintervall unterschiedlicher Länge aufweist. Eine Anzeige der bestimmten Frequenz in einer ersten vorbestimmten Kombination der verschiedenen Anzeigeintervalle unterschiedlicher Länge gibt das Vorhandensein des Signals der bestimmten Frequenz an. Die Nichtanzeige der bestimmten Frequenz in einer zweiten vorbestimmten Kombination von Anzeigeintervallen gibt das Nichtvorhandensein des Signals der bestimmten Frequenz an.

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

Fig. 1 als Beispiel das Blockschaltbild für eine digitale Tonanzeige nach den Grundgedanken der Erfindung;

Fig. 2 den Bandpaß-Frequenzbereich eines typischen digitalen Tondetektors nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 den verbesserten Bandpaß-Frequenzbereich nach den Grundgedanken der Erfindung;

Fig. 4 eine Anordnung mit mehreren Tondetektoren gemäß Fig. 1 entsprechend einem Merkmal der Erfindung.

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Gemäß Fig. 1 wird ein Zeichengabeton X(kTg), beispielsweise ein sinusförmiges Signal, an den Tondetektor 10 angelegt, und zwar über einen digitalen Eingangsanschluß 20 und den Eingang eines "Erste-Differenz-Operators" 100. Ein Ausgangssignal Y(kTo) des Operators 100 ist die mathematische erste Differenz des Zeichengabetons X(kT_a). Das Signal Y(MO₃) wird an den Eingang eines NullkreuzungsZählers 120 angelegt. Dieser Zähler wird einmal für jede algebraische Vorzeichenänderung des Signals Y(kT_g) weitergeschaltet. Der Zähler 120 wird zurückgestellt durch ein von einem Anzeigeintervall-Taktgeber Ί30 über eine Leitung RESET geliefertes Rückstellsignal. Das Rückstellsignal wird einmal jedes Anzeigeintervall T erzeugt. In Abhängigkeit von dem durch den Nulldurchgangszähler 120 gelieferten Zählwert bestimmt der Nulldurchgangs-Zählwertkomparator 140, ob die Anzahl der Nulldurchgänge mit einem vorbestimmten Bezugszählwert übereinstimmt, der von einer Nulldurchgangs-Bezugszählwertschaltung 150 geliefert wird.

Yfenn eine Übereinstimmung auftritt, so wird das Anzeigeintervall für angenommen erklärt. Der "Intervall-Angenommen-Zähler" 116 wird dann um eins weitergeschaltet. Wenn andererseits keine Übereinstimmung auftritt, d.h., eine Nichtübereinstimmung festgestellt wird, so wird das Intervall für zurückgewiesen erklärt und ein "Intervall-Zurückgewiesen-Zähler" 170 um eins weitergeschaltet. Die Intervallzähler 160 und 170

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2600^6 Ί

werd=:.. c-prüft und, falls notwendig, zurückgestellt durch einer:. ^;iI:rr-ervall-/mgenommen-Zählwertkomparator" 180 bzw. einen ''Intervall-Zurückgewiesen-Zählwertkomparator" 190. Ivenn die Anzahl der angenommenen Intervalle mit einem vorbestimmten. Bezugswert übereinstimmt, der von einer "Intervall-Ancenommen-Bezugswertzählschaltung" 200 geliefert wird, bevor eine vorbestimmte Anzahl von Anzeigeintervallen entsprechend einem zweiten vorbestimmten Bezugswert von einer "Intervall-Zurückgewiesen-Bezugswertzählschaltung" zurückgewiesen wird, so geht man davon aus, daß das Eingangssignal ein gültiger Zeichengabeton ist. Dann wird ein "Ton-Angenommen" -Signal am "Ton-Angenommen-Anschluß" 30 geliefert. Im anderen Fall, wenn der zweite Bezugswert zuerst erreicht wird, so wird ein "Ton~Zurückgewiesen"-Signal am "Ton-Zurückgewi es en- An Schluß" 40 geliefert.

Im einzelnen, aber weiterhin als Beispiel wird ein digital abgetasteter Zeichengabeton der Form X(kT_Q) = A sin (2HTkT₀) angenommen, wobei A die Amplitude und f eine Frequenz des Zeichengabetones sind, k ist eine beliebige ganze Zahl und Tg die Zeit zwischen den Abtastimpulsen. Die Abtastimpulszeit Tg ist gleich dem Kehrwert der Abtastfrequenz f . In Abhängigkeit von dem angenommenen Ton lautet die erste Differenz Y(kT_s) = B sin (2fYfkT_g + θ), wobei B =2A sin(ff| ) und θ = -IYfTg - -j? sind. Demgemäß ist das Ausgangs signal Y(kT_g) des Erste-Differenz-Oparators 100, das an den Nulldurchgangs-

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BAD OBiGlNAU

zähler 120 geliefert wird, ein bekanntes Signal, das mit abnehmenden Werten der Kingangsfroqusnz f monoton abnimmt, solange die Eingangsfrequanz f die halbe Abtastfrequenz nicht übersteigt. Der Erste-Diffcrenz-Oparator 100 wirkt also als digitales HocLpaSfilter.

Zur Vereinfachling der vorstehenden Erläuterung sei angenommen, daß das Eingangssignal des Nulldurchgangszählers 120 ein rein sinusförmiges Signal Y(kT_g) = A sin(2ftfkT_g + Θ) ist, wobei gilt 0<kT_Q < τ und 0 <, θ < Tl'und die Symbole der obigen Definition entsprechen. Darüber hinaus ist 9 definiert als der Phasenwinkel zwischen dem Beginn eines T-Sekunden-Anzeige-Intervalls und dem ersten Nulldurchgang von Y(kT_o) vor dem Beginn. Da das Intervall T irgendwo mit Bezug auf das Signal Y(kT_g) beginnen kann, ist θ eine Zufallsvariable, die durch eine bekannte gleichförmige dichte Funktion beschreibbar ist, welche zwischen Null und IV rad gleichförmig ist. Außerdem können, wie sich noch zeigen wird, die Grundgedanken der Erfindung auf eine Vielzahl von Tondetektorarten anwenden lassen, beispielsweise einen Detektor für ein Durchlaßband niedriger Frequenz, einen Detektor für ein Durchlaßband hoher Frequenz, einen Einzelfrequenz-Detektor und einen Bandpaßdetektor. Um genau zu sein, werden nachfolgend die Grundgedanken der Erfindung anhand eines als Beispiel gewählten Bandpaßdetektors beschrieben.

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BAD ORiGlNAL

Bei einem Bandpaßdetektor wird das ΐ-Sekunden-Anzeigeir<tervall angenommen, wenn eine festgestellte Frequenz f des Eingfjigssignaltons innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegt, beispielsweise F_L fCf<^F_H. Der vorbestirtimte Bereich wird "Tonangenommen-Frequenzbereich" genannt, wobei F^ und F„ die niedrige bzw. hohe Eckfrequenz sind, ^iese Grenz- oder Eckfrequenzen sind rationale Bruchteile der Abtastfrequenz f , die einen Parameter darstellt, der im allgemeinen durch andere Anforderungen des Systems bestimmt ist. Es ist natürlich eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zwischen dem Ton-Angenommen-Bereich und einer Gruppe von Nulldurchgangszählwerten vorhanden. Zur Festlegung des Ton-Annahme-Frequenzbereiches ist es zweckmäßig, Ny als den für die Annahme niedrigsten Nulldurchgangszählwert und Nrr als den für die Annahme höchsten Nulldurchgangszählwert zu definieren. Das heißt, ein Zeichengabeton wird angenommen, wenn er irgendeine Anzahl von Nulldurchgängen zwischen und einschließlich von Nj- und N™ enthält. Fig. 2 zeigt einen Zwischentonannahme-Frequenzbereich nach dem Stand der Technik.

Es ist klar, daß ein Nulldurchgang des Eingangssignals für den Nulldurchgangszähler 120 immer innerhalb eines Intervalls mit einer Länge von Tf rad auftritt. Entsprechend findet man zwei Nulldurchgänge innerhalb eines Intervalls mit einer Länge von 2ff rad. Allgemein gesagt, werden N Nulldurchgänge innerhalb eines Intervalls mit einer Länge von NfV rad auftreten, wobei N eine beliebige ganze Zahl ist. Wenn daher

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ORIGINAL INSPECTED

2 6 O Π 3 B1

ς,) während eines T-Senkunden-Anzeigeintervalls nicht mehr als Ν,_τ Nulldurchgänge enthält, dann muß die Intervalllänge in rad nach Addition zu θ kleiner sein als (Ν_Η + 1) ^iK rad. Entsprechend muß, wenn Y(kTg) während eines T-Sekunden-Intervalls wenigstens N-r Nulldurchgänge enthält, die Intervallänge wenigstens gleich N-r IY rad sein. Demgemäß können die den Eckfrequenzen entsprechenden Nulldurchgangsgrenzen gewählt werden zu N₁^ < (2frf? +θ) (N_R + 1) IY .

Aus den Nulldurchgangsgrenzen wird in Verbindung mit dem Umstand, daß die Zufallsvariable θ eine gleichförmige Verteilung zwischen Null undTf rad hat, die Wahrscheinlichkeit für die Annahme auf geradlinige Weise bestimmt. Die Wahrscheinlichkeit für die Annahme bedeutet die Wahrscheinlichkeit, daß der Tondetektor 10 für einen festgestellten Zeichengabeton eine Frequenz annimmt, die innerhalb des Tonannahmefrequenzbereiches liegt. Die Wahrscheinlichkeit für die Annahme nach dem Stand der Technik auf der Grundlage eines einzigen Anzeigeinte'rvalls wird durch den folgenden mathematischen Ausdruck angegeben, der graphisch in Fig. 2 dargestellt ist. Dabei gibt die Ordinate die Wahrscheinlichkeit für die Annahme und die Abszisse die Frequenz an:

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ORIGINAL

Wahrscheinlichkeit für die Annahme

2τ

¹ ~" 2τ

; 0< f <

2τ

r 1 f i 5?

2τ

f - τ

- .JL < f < ¹ 2τ - τ

CD

Frequenzen, für die die Wahrscheinlichkeit der Annahme weder Eins noch Null ist, werden als phasenabhängig bezeichnet. Das heißt, es ergibt sich eine Unsicherheit für die Annahme, wenn die Frequenz phasenabhängig ist, wobei die Unsicherheit auf dem Einfluß des zufallsvariablen Phasenwinkels θ beruht.

Wie oben angegeben, hängt die Tonanzeige bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 davon ab, daß der "Angenommen-Intervall-Zähler" 160 einen von einer "Angenommen-Intervall-Bezugswertschaltung" 200 bereitgestellten Bezugszählwert erreicht, bevor der "Zurückgewiesen-Intervall-Zähler" 170 eine vorbestimmte Anzahl von zurückgewiesenen Intervallen gezählt hat. Es gibt eine Anzahl von Gründen für die Aufnahme der Zähler 160 und 170, die nicht unmittelbar offensichtlich sind. Beispielsweise ist die Wahrscheinlichkeit für die Annahme eines Zeichengabetons im phasenabhängigen Frequenzbereich umgekehrt

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2 ß 0 η 3 5 1

- 13 proportional der Länge des Anzeigeintervalls.

Einerseits sollte also zur Vergrößerung der Wahrscheinlich keit, daß ein unerwünschter Zeichengabeton zurückgewiesen wird, das Anzeigeintervall möglichst langgemacht werden. Wenn jedoch das Anzeigeintervall größer wird, so erhöht sich auch die Wahrscheinlichkeit für einen fehlerhaften Betrieb des Tondetektors, der zum Teil durch unerwünschte Störspannungen am Eingangsanschluß 20 verursacht wird. Außerdem kann eine zufällige Störung innerhalb eines einzigen langen Intervalls die Anzeige eines gültigen Signals verzögern, wodurch eine Zurückweisung des Signals bewirkt werden kann. Darüber hinaus kann, wenn das Eingangssignal ein Tonimpuls sehr kleiner Dauer ist, der Impuls vollständig verloren gehen. Andererseits wird die Wahrscheinlichkeit, daß ein tonähnliches Sprachsignal als Zeichengabeton angenommen wird, erhöht, Eine Vergrößerung des AnzeigeIntervalls läßt demgemäß die Empfindlichkeit des Detektors für kurze tonfrequente Änderungen abnehmen.

Wenn andererseits das Anzeigeintervall verkleinert wird, so erhöht sich die Breite des unsicheren Zurückweisungsbereiches entsprechend. Demgemäß steigt die Wahrscheinlichkeit, daß der Detektor unerwünschte Töne oder Sprachsignale als gültiges Tonsignal annimmt.

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Es werden demgemäß der "Intervall-Angenommen-Zähler " 160 und "Intervall-Zurückgewiesen-Zähler" 170 benutzt, die auf vorteilhafte Weise einen Kompromis zwischen den oben erläuterten, einander widersprechenden Anforderungen hinsichtlich der Länge des Anzeigeintervalls bewirken. Die Länge des Anzeigeintervalls wird so gewählt, daß sie unter Berücksichtigung des Umstandes minimal wird, daß der phasenunabhängige Tonannahmefrequenzbereich mit dem Bereich von Zeichengabetönen übereinstimmt, für die eine Annahme sichergestellt sein muß. Dieses Grundrezept ermöglicht brauchbar kurze Verzögerungswerte für die Erkennung des Anfangs und des Endes eines Tonimpulses.

Der Intervall-Angenommen-Zähler 160 erniedrigt ferner die Breite des Tonannahme-Frequenzbereiches, für den die Annahme phasenabhängig ist. Dieses vorteilhafte Ergebnis wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch erreicht, daß eine Vielzahl von Annahmeanzeigeintervallen miteinander verknüpft wird, bevor ein Zeichengabeton als innerhalb des Tonannahme-Frequenzbereiches liegend angenommen wird, Beispielsweise wird eine wesentliche Verbesserung für die Wahrscheinlichkeit bei der Annahme eines gültigen Tones erreicht, wenn eine vorbestimmte Anzahl M von τ-Sekunden-Anzeigeintervallen zunächst angenommen worden sind. Bei dem als Beispiel gewählten Bandpaßdetektor kann jedes der Anzeigeintervalle irgendeine Anzahl von Nulldurchgängen zwischen und einschließlich von Nt und N„ besitzen* Demgemäß liegt die Gesamt-

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2 π η η "ι B1

zahl der beobachteten Nulldurchgänge zwischen und einschub- lieh von MN_T und MN₁₁, d.h., den mathematischen Produktv/crte".. Die entsprechende Wahrscheinlichkeit für die Tonannahrae ist dann gegeben durch die folgenden mathematischen Ausdrücke, die in Fig. 3 gezeigt sind, wobei die Ordinate die Wahrscheinlichkeit für die Annahme und die Abszisse die Frequenz bedeuten:

Wahrscheinlichkeit für die = Annahme

2lh

- 2Mr

2t

"-Η

2τ

i ο < f < .-k --.-Jl

>t

2τ

. _ü < r < Ji

2τ -

Entsprechend dem genannten Merkmal der Erfindung verringern, wie ein Vergleich der Fig. 2 und 3 zeigt, M miteinander verknüpfte Anzeigeintervalle auf vorteilhafte Weise den phasenabhängigen Frequenzbereich um einen Faktor, der gleich dem Kehrv/ert für die Anzahl der miteinander verknüpften Intervalle ist, d.h., ψ» Dabei ist es günstig, daß unabhängig von der Anfangsphase angenommene Frequenzen unverändert bleiben, während zurückgewiesene Frequenzen zunehmen. Demgemäß wird die Frequenzselektivität eines einzelnen Intervalls der

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2Β0Π36 1

- 16 Länge Mt ohne die oben erwähnten Nachteile bereitgestellt.

Entsprechend einem zweiten Merkmal der Erfindung verhindert der "Intervall-Zurückgewiesen-Zähler" 170 auf vorteilhafte Weise die fehlerhafte Zurückweisung eines Tons, der durch StörSpannungen in üblicher Weise seltenen Intervallen verschlechtert worden ist. Die Eingangsrauscheigenschaften bewirken, daß eine vorbestimmte Anzahl von zurückgewiesenen Intervallen zulässig ist, bevor am Anschluß 40 ein Ton-Zurückgewiesen-Signal geliefert wird. Dadurch wird die Tonanzeige in Gegenwart von Rauschen oder Störspannungen wesentlich verbessert.

Zur genaueren Darstellung der Grundgedanken der Erfindung wird jetzt ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben. Es sei ein digitaler Einzelfrequenzempfänger mit einer Durchlaßband-Mittenfrequenz von 2600 Hz und einem erwünschten Tonannahme-Frequenzbereich von 2590 £ f .£.2610 Hz angenommen. Da die Abtastfrequenz üblicherweise durch andere Bedingungen bestimmt ist, werden die Eckfrequenzen feste Funktionen des Anzeigerintervalls und der Anzahl von Nulldurchgängen N, und Ntt. Nimmt man ein Anzeigeintervall mit -r = 2,125 ms an, so entspricht ein Zählwert N_L = 11 einer rationalen Eckfrequenz von etwa 2588 Hz und ein Zählwert von N^ = 12 einer Eckfrequenz von etwa 2824 Hz. Demgemäß wird der als

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Z6003G1

Beispiel gewählte Einzelfrequenzempfänger ein Bandpaß-Tondetektor mit NL= 11 und Ν^ = 12 sowie einer Annahmewahrscheinlichkeit entsprechend dem oben angegebenen Ausdruck (1), der sich dann teilweise ergibt zu:

Wahrscheinlichkeit für die Annahme

1 ; 2588^ f <2824 O ; 3059 <f <2353.

Beispielsweise läßt sich entsprechend dem oben zuerst beschriebenen Merkmal der Erfindung eine wesentliche Verbesserung bei der Tonfeststellung erreichen, wenn auf die Annahme einer Vielzahl M von miteinander verknüpften Intervallen von 2,125 ms abgestellt wird. Demgemäß wird beispielsweise mit der Annahme M = 14 die Annahmewahrscheinlichkeit entsprechend dem oben angegebenen Ausdruck (2):

Wahrscheinlichkeit 1 ; 2588<.f i.2824 für die
Annahme 0 ; 2840^ f A2571.

Ein drittes Merkmal entsprechend Fig. 4 betrifft die Kombination einer Vielzahl von Tondetektoren 10, die mit 10-1 bis 10-N bezeichnet sind, an jedem digitalen Eingangsanschluß 20, so daß ein Eingangssignal von allen N Detektoren aufgenommen wird. Der Ton-Angenommen-Anschluß 30 jedes Tondetektors ist mit einem Eingang eines UND-Gatters 300 verbunden.

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J,er Ton-Zurüokgewiesen-Anschluß 40 jedes Detektors ist mit einem Eingang eines ODER-Gatters 400 verbunden. Das UND-Gatter 300 liefert ein Ausgangssignal am Koinzidenz-Tonannahmeanschluß 310 und das ODER-Gatter 400 liefert ein Ausgangssignal am Alternativ-Ton-Zurückgewiesen-Anschluß 410. Auf diese Weise läßt sich eine v/eitere Verbesserung bei der Tonanzeige dadurch erreichen, daß die Ton-Annahme auf die Feststellung des Tons in einer vorbestimmten Kombination von Anzeigeintervallen unterschiedlicher Länge abgestellt wird.

Zur Darstellung des dritten Merkmals der Erfindung werden zwei Tondetektoren 10-1 und 10-2 angenommen, die entsprechend der Darstellung in Fig. 4 zur Verwendung in einem Einzelfrequenzempfänger für 2600 Hz angeordnet sind. Es sei wiederum angenommen, daß der Detektor 10-1 die oben als Beispiel genannten Parameter aufweist, d.h., r = 2,125 ms, M = 14, N_L = 11 und Ng = 12. Wenn für den Tondetektor 10-2 ein Anzeigeintervall von T = 3,250 ms angenommen wird, dann entspricht ein Zählwert Nj. = 16 einer zweiten unteren Eckfrequenz Fj_ = 2462 Hz, und ein Zählwert N_H = 17 einer zweiten oberen Eckfrequenz Fj, = 2615 Hz. Unter Annahme eines einzelnen Anzeigeintervalls besitzt dann der Tondetektor 10-2 eine Annahmewahrscheinlichkeit entsprechend dem oben angegebenen Ausdruck (1):

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2R0D361

Wahrscheinlichkeit für die Annahme

Die Tonfeststellung durch den Detektor 10-2 läßt sich wesentlich verbessern, indem die Tonannahme auf die Anzeige von beispielsweise neun miteinander verknüpften Intervallen von 3,250 ms abgestellt wird, so daß sich die Annahmewahrscheinlichkeit entsprechend dem Ausdruck (2) ergibt zu:

Wahrscheinlichkeit

für die • Annahme

1 ; 2462 _<_

0 ; 2632_£f ^2444,

Eine zusätzliche Verbesserung für die Tonanzeige läßt sich entsprechend der Anordnung nach .Fig. 4, die das dritte öerkmal der Erfindung darstellt, erzielen, wenn die Tonannahme an die Anzeige sowohl von vierzehn miteinander verknüpften Intervallen von 2,125 ms als auch neun miteinander verknüpften Intervallen von 3,250 ms gekoppelt wird. Dann ergeben sich die Bandpaß-Eckfrequenzen und die Annahmewahrscheinlichkeit zu:

Wahrscheinlichkeit

für die Annahme

1 ; 2588i:f 0 ; 2632^ f

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260Π361

Die Erfindung ist zwar im einzelnen anhand einer Bandpaß-Tonsnzei.eeanordnung erläutert und unter Bezugnahme auf einen Einzelfrequenz-DurchJ.aßbanddetektor erläutert worden, es sei aber darauf hingewiesen, daß die Grundgedanken der Erfindung in gleicher Weise auf Tondetektoren für ein niederfrequentes Durchlaßhend, ein höherfrequentes Durchlaßband oder ein Sperrband zutreffen.

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Claims

260036

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

Patentansprüche

Tondetektor mit einer Einrichtung zur Bestimmung einer Folge von Anzeigeintervallen und einer Einrichtung, die während jedes Anzeigeintervalls ein Eingangssignal einer vorbestimmten Frequenz feststellen kann, g e k en nzeichnet durch eine Einrichtung (140, 150, 160, 180, 200, 130), die eine Ausgangsanzeige liefert, wenn ein Signal der vorbestimmten Frequenz während jedes Intervalls wenigstens einer vorbestimmten Anzahl der Anzeigeintervalle in der Folge festgestellt wird.
2. Tondetektor nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung (140, 150, 170, 190, 210), die eine zweite Ausgangsanzeige liefert, wenn ein Signal der vorbestimmten Frequenz während jedes Intervalls wenigstens einer zv/eiten vorbestimmten Anzahl der Anzeigeintervalle in der Folge nicht festgestellt wird.

6098 30/078 3 °™_lNAL ,NSPECTED
3. Tondetektor nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung (Fig. 4: 130 in 10-2) zur Bestimmung einer zweiten Folge von Anzeigeintervallen, eine Einrichtung (10-2), die während jedes Anzeigeintervalls der zweiten Folge ein Eingangssignal der vorbestimmten Frequenz feststellt, und

, eine Einrichtung (140 von 10-1, 10-2; 300, 310), die eine Ausgangsanzeige liefert, wenn ein Signal der vorbestimmten Frequenz während einer vorbestimmten Kombination von Anzeigeintervallen der ersten und zweiten Folge festgestellt wird.
4. Tondetektor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeintervalle der ersten Folge eine erste Länge besitzen, daß die Anzeigeintervalle der zweiten Folge eine zweite, von der ersten Länge verschiedene Länge haben und daß die Einrichtung zur Lieferung einer Ausgangsanzeige diese dann liefert, wenn das Signal der vorbestimmten Frequenz während jedes Intervalls wenigstens einer ersten vorbestimmten Anzahl der Anzeigeintervalle in der ersten Folge und während jedes Intervalls wenigstens einer zweiten vorbestimmten Anzahl der Anzeigeintervalle in der zweiten Folge festgestellt wird.

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2 ß G Π 3 G 1
5. Tondetektor nach Anspruch 3,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung (400), die eine Fehleranzeige liefert, wenn das Signal der vorbestimmten Frequenz während einer zweiten Kombination der AnzeigeIntervalle in der ersten und zweiten Folge nicht festgestellt wird.

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