DE2702026A1 - Empfangseinrichtung zur erfassung von zwei sprachfrequenzen eines mehrfrequenz-tonsignals - Google Patents

Description

27Q2026

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Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm/Schweden

Empfangseinrichtung zur Erfassung von zwei Sprachfrequenzen eines Mehrfrequenz-Tonsignales

Die Erfindung bezieht sich· auf eine Empfangseinrichtung für Mehrfrequenz-(MFC)-Signale zur Erfassung eines ankommenden Mehrfrequenz-Tonsignales, das aus zvei Sprachfrequenzen bestimmter Größe besteht. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Referenzgleichrichter, der in der Empfangseinrichtung ein Referenzsignal bewirkt, so daß eine korrekte Erfassung der im Tonsignal enthaltenen Sprachfrequenzen auch dann möglich ist, wenn Störsignale von. unterschiedlicher Frequenz und Dauer auftreten.

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Bei der Signalgabe, beispielsweise zwischen zwei Fernsprechämtern, arbeitet man allgemein mit Mehrfrequenzsignalisierung, wobei eine Signalinformation als Kombination zweier verschiedener Frequenzen von einem zum anderen Amt übertragen wird. Die im Tonsignal enthaltenen Frequenzen werden nach einem bestimmten Kode aus sechs verschiedenen Frequenzen ausgewählt. Das übermittelte Tonsignal, das die Signalinformation enthält, besteht somit aus zwei Frequenzen, wobei die gewählte Frequenzkombination die zu übertragende Signalinformation enthält, beispielsweise eine Signalinformation über Freigabe, Schlußzeichengabe, Wählvorgange usw., die vom sendenden Amt kommen.

Für die richtige Bewertung der übertragenen Signalinformation am empfangenden Amt ist es wesentlich, daß.die vom anderen Amt übermittelte Frequenzkombination zuverlässig erfaßt wird. Ein am empfangenden Amt auftretendes Störsignal, das einige der zur Signalgabe verwendeten Frequenzen erthält, kann vom Empfangsamt irrtümlich erfaßt werden und dann zu einer falschen Signalinformation führen. Durch die Verwendung zweier verschiedener Frequenzen nach einem bestimmten Kode versucht man bei der Mehrfrequenz-(MFC)-Signalisierung die irrtümliche Erfassung auftretender Störsignale zu unterdrücken. Y/enn jedoch Störsignale von unterschiedlicher Frequenz und Dauer auftreten, ist bei den bekannten Fernübertragungseinrichtungen eine zuverlässige Signalerfassung nicht mehr gewährleistet.

Die auf Störungen nicht ansprechende Mehrfrequenz-Signalempfangseinrichtung gemäß der Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie dient zur Erfassung von mindestens zwei Sprachfrequenzen eines Tonsignales mit einer Anzahl parallel geschalteter Signalwege gleich der Anzahl möglicher Sprachfrequenzen im ankommenden Tonsignal, wobei jeder Signalweg aus einem auf eine bestimmte Sprachfrequenz abgestimmten Bandpaßfilter, einer Gleichrichteranordnung und einem Analogsignalkomparator zum Vergleich des von der Gleichrichteranordnung gelieferten Signales mit dem Referenzsignal eines Referenzgleichrichters besteht. Die erfindungsgemäße Empfangseinrichtung ist dadurch

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gekennzeichnet, daß der Referengleichrichter einen ersten Signalveg mit einer ersten Schaltungsanordnung bildet, zur Erzeugung eines vom Pegel des ankommenden Signales abhängigen, ersten Signalpegels, zum Vergleich mit einem von den Gleichrichtern gelieferten Signal, wobei ein zweiter Signalweg eine zweite Schaltungsanordnung enthält, zur Erzeugung eines zweiten Signalpegels, der vom ankommenden Signalpegel abhängt, aber kleiner ist als der erste Signalpegel, und daß ferner eine Anzahl Gleichrichterwege zwischen dem Ausgang jades Signalkomparators und dem ersten Signalweg liegt, zur Sperrung des Ausgangssignales des ersten Signalweges abhängig von diesem Vergleich, so daß ein neuer Vergleich erfolgt zwischen dem Ausgangssignal des zweiten Signalweges und einem von einem anderen der Gleichrichter gewonnenen Signal.

Der Vergleich eines aus dem am Mehrfrequenz-Signalempfänger ankommenden Signales gebildeten Referenzpegel mit dem Pegel einer der im Empfänger wiedergewonnenen Tonsignale ist an sich bekannt.

Zur ausführlicheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Mehrfrequenz-(MFC)-Signal-

empfängers bekannter Bauart,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Mehrfrequenz-Signalempfängers

mit einem Referenzgleichrichter gemäß der Erfindung, Fig. 3 ein Zeitdiagramm des Kurvenverlaufes bestimmter Signale

im Empfänger nach Fig. 2,
Fig. 4a bzw. 4b ein Zeitdiagramm des Kurvenverlaufes eines am Empfänger ankommenden Signales und den Verlauf verschiedener Signale, die im Referengleichrichter gemäß der Erfindung auftreten,

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Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Empfängers, in dem der erfindungsgemäße Referenzgleichrichter mit einer Halteschaltung kombiniert ist, und

Fig. 6 ein Zeitdiagramm des Kurvenverlaufes bestimmter Signale, die im Empfänger nach Fig. 5 auftreten.

Zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips wird zunächst der bekannte Mehrfrequenz-Signalempfänger nach Fig. 1 beschrieben. Dieser bekannte Empfänger umfaßt eine Anzahl parallel geschalteter Signalv/ege, wobei jeder Signalweg aus einem Bandpaßfilter BP1 bis BP6, einem Gleichrichter RL1 bis RL6 und einem Signalkomparator SC1 bis SC6 besteht. Die Ausgänge si bis s6 jedes Signalkomparators SC1 bis SC6 bilden die Empfängerausgänge und sind an eine Anzeigeeinrichtung angeschlossen, beispielsweise an eine Relaiswicklung. Parallel zu den Signalwegen liegt ein Referenzsignalgeber RG, der ein Referenzsignal Uref zu den Signalkomparatoren SC1 bis SC6 liefert, abhängig vom Pegel des ankommenden Signales. Jeder Signalkomparator besitzt zwei Eingänge und einen Ausgang und vergleicht die Eingangssignale. Der Komparator liefert ein Ausgangssignal, wenn das Signal des mit dem Ausgang U1 verbundenen Einganges das Referenzsignal Uref am zweiten Eingang überschreitet. Am Eingang I des Empfängers liegt normalerweise ein Tonsignal, das die beiden Frequenzkomponenten enthält, die zur Übertragung der Signalinformation ausgewählt wurden und die im Empfänger erfaßt werden müssen. Die Anzahl der Signalwege stimmt über ein mit der Anzahl der Frequenzen f1 bis f6, aus denen die im Tonsignal enthaltenen beiden Frequenzkomponenten ausgewählt wurden. Jedes BandpaOfilter BP1 bis BP6 ist auf eine der Frequenzen f1 bis f6 abgestimmt.

Menn man annimmt, daß das ankonunende Tonsignal die Frequenzen f1 und £2 enthält, so erscheint am Ausgang U1 des Gleichrichters RL1 und am Ausgang U2 des Gleichrichters RL2 ein

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nicht abgeschwächtes Signal. Gleichzeitig erscheint das am Empfänger ankommende Signal mit den Frequenzen f1 und £2 am Eingang des Referenzsignalgebers RG. Dieser Geber enthält einen Gleichrichter RL in Reihe mit einer Diode D1 und einer Abschwächungsschaltung DF. Zwischen der Diode D1 und der Abschwächungsschaltung DF ist über die Diode D2 eine Schvd.1-spannung Uo angeschlossen. Wenn der ankommende Signalpegel so niedrig ist, daß die gleichgerichtete Größe U2 unter der Schwellspannung Uo liegt, so leitet die Diode D2 und die Diode D1 sperrt, wobei die Referenzspannung Uref der Schwellspannung Uo proportional ist. Wenn der Pegel des ankommenden Signales so hoch liegt, daß sein gleichgerichteter Wert U1 größer ist als die Schwellspannung Uo, so leitet stattdessen die Diode D1 und die Diode D2 sperrt und die Referenzspannung Uref ist dem ankommenden Tonsignalpegel proportional. Wenn ein Tonsignal, das beispielsweise die Frequenzen f1 und f2 enthält, am Empfänger ankommt, ist die Referenzspannung dem gleichgerichteten Wert des ankommenden Signals am Gleichrichter RL proportional. Jede der gleichgerichteten Ausgangsspannung U1 und U2 ist größer als diese Referenzspannung, so daß die Signalkomparatoren SC1, SC2 ein Ausgangssignal liefern, das angibt, daß zwei richtige Tonsignale empfangen wurden. Wenn ein Tonsignal mit der falschen Frequenz oder mit zu kleinem Pegel ankommt, ist keine der Ausgangsspannungen U1 bis U6 größer als die Referenzspannung Uref, so daß man kein Ausgangssignal von den Signalkomparatoren SC1 bis SC6 erhält.

Im praktischen Betrieb ist der Tonsignalempfänger starken Störungen ausgesetzt, die zu falschen Angaben führen können. Zur Verringerung der Störanfälligkeit kann der ReferenBignalgeber gemäß der Erfindung beispielsweise nach Pig. 2 ausgeführt werden. In der Figur stimmen die parallelen Wege des Empfängers

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mit den Bandpaßfiltern BP1 bis BP6, die Gleichrichter RL1 bis RL6 und die Signalkomparatoren SC1 bis SC6 überein, so daß für beide Einheiten die gleichen Bezeichnungen verwendet wurden. Die Ausgangssignale des jeweiligen Signalkomparators sind in Fig. 1 als si bis s6 bezeichnet.

Der Referenzgleichrichter nach Fig. 2 enthält einen an zwei parallele Signalwege angeschlossenen Vollweggleichrichter RL. Der erste Signalweg enthält einen Scheitelwertgleichrichter RLT, der über eine Abschwächungsschaltung DF1 an einen Eingang einer ersten Gatterschaltung GF angeschlossen ist, die aus den Dioden D1 und D2 besteht. Am zweiten Eingang der Gatterschaltung liegt eine konstante Schwellspannung Ut1. Der Ausgang der Gatterschaltung ist über die Dioden D11 bis D16 an den Ausgang der Signalkomparatoren SC1 bis SC6 und über die Diode D3 an einem Eingang A der Signalkomparatoren angeschlossen. Am Ausgang der Gatterschaltung G1 erscheint ein Signal, das aus dem größeren Wert der Schwellspannung Ut1 oder des Ausgangssignales Ud der Abschwächungsschaltung DF1 besteht. Die Abschwächung der Abschwächungsschaltung wird abhängig vom Pegel des Signales U des Gleichrichters RLT gegenüber dem Pegel der Ausgangssignale der Gleichrichter RL1 bis RL6 gewählt.

Der zweite Signalweg enthält eine einen Mittelwert bildende Schaltung RCM, beispielsweise ein RC-Glied, dessen Ausgangssignal Um aus einem annähernd konstanten Signalpegel besteht, der gleich dem Mittelwert des vom Gleichrichter RL gelieferten Vollweggleichrichtersignales ist. Die Schaltung RCM ist über eine zweite Abschwächungsschaltung DF2 an einem Eingang einer zweiten Gatterschaltung G2 angeschlossen, an deren anderen Eingang eine konstante Schwellspannung Ut2 liegt. Die Gatterschaltung G2 besteht aus den beiden Dioden D4 und D5. Am Ausgang der Gatterschaltung G2 erscheint ein Signal, das

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aus dem größten Pegel der Schwellspannung Ut2 oder des Ausgangssignales Umd der Abschwächungsschaltxing DF2 besteht. Die Gatterschaltung G2 und die Diode D3 bilden auf die gleiche Weise einer Gatterschaltung, so daß am Punkt A der höchste Pegel der an den Gatterschaltungen G1 und G2 ankommenden Signale liegt.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Empfängers wird auf das Zeitdiagramm nach Fig. 3 verwiesen. Solange am Eingang des Empfängers kein Signal ansteht, sind die Signalpegel Ud und Umd gleich Null, wobei der Pegel am Punkt A gleich dem höchsten Wert der Schwellspannungen Ut1, Ut2, beispielsweise gleich Ut1, wenn Ut1 > Ut2. Wenn zum Zeitpunkt to am Empfängereingang ein richtiges Signal ankommt, das beispielsweise die Frequenzen f1 und f2 enthält, erhält man am Ausgang der Gleichrichter RL1 bzw. RL2 ein Ausgangssignal U1 bzw. U2. Gleichzeitig erscheint am Eingang der Gatterschaltung G1 ein Ausgangssignal Ud am Punkt A, da es von den vorhandenen Signalpegeln den größten Wert hat. Wenn zum Zeitpunkt ti das Ausgangssignal Ut den Pegel am Punkt A überschreitet, schaltet der Signalkomparator SC1 um, d.h. sein Ausgangssignal si wird vom hochgeschalteten Wert auf einen niedrigen Pegel umgeschaltet. Dadurch leitet die Diode D11, während die Diode D3 sperrt, wodurch der Pegel am Punkt A entweder vom Pegel des Ausgangssignales Umd der Abschwächungsschaltung DF2 oder vom Schwellwertpegel Ut2 bestimmt wird. Wenn der Pegel Umd größer ist als der Pegel Ut2, so erscheint am Punkt A zum Zeitpunkt ti der Pegel Umd. Das vom Bandpaßfilter BP2 und dem Gleichrichter RL2 geliefert Signal U2 ist jedoch größer als der Pegel Umd, so daß der Ausgang des Signalkomparators SC2 vom hohen auf einen kleinen Pegel herabgeschaltet wird. Dadurch werden vom Empfänger die beiden Sprachfrequenzen f1 und f2 erfaßt.

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Der Mittelwert Um und der auftretende, abgeschwächte Wert Umd am Punkt A werden somit nicht von vorübergehenden Störungen beeinflußt, die dem ankommenden, richtigen Signal überlagert sind, so daß die beiden Sprachfrequenzen auch dann erfaßt werden, wenn im ankommenden Tonsignal Übergangs- oder Einschaltvorgänge vorhanden sind.

Es sei nun angenommen, daß am Eingang des Empfängers ein Störsignal auftritt, das die Frequenz f1 sowie weitere Frequenzen enthält, die nicht mit den Frequenzen f2 bis f6 übereinstimmen. Das Störsignal führt zu einem Ausgangssignal des Gleichrichters RL2, dessen Eigenschaften in Fig. 3 als UIs bezeichnet sind. Der Einfluß des Störsignales auf die übrigen Bandpaßfilter BP2 bis BP 6 soll vernachlässigbar sein, d.h. das Bandpaßfilter BP1 besitzt für das Störsignal die größte Selektion. In Wirklichkeit erhält man bei den meisten am Empfänger auftretenden Störsignalen vom Gleichrichter RL1 einen erheblich niedrigeren Pegel. Am Punkt A in Fig. 2 tritt nun das Aus gangs signal Uds der Abschwächungsschaltung DF1 auf, dessen Pegel jedoch über dem Pegel des geglätteten und gleichgerichteten Störsignales liegt. Der Signalkomparator SC1 kann dadurch nicht umschalten, so daß der Empfänger auch dann nicht auf das ankommende Störsignal anspricht, wenn dieses eine richtige Sprachfrequenz enthält. Auf die gleiche Weise reagiert der Empfänger auf Störsignale, die eine der übrigen Sprachfrequenzen f2, f3 usw. enthalten.

Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß der Empfänger nach Aufnahme einer Sprachfrequenz im ankommenden Signal (Umschaltung im Signalkomparator SC1) auf Störungen nicht mehr anspricht, die die Erfassung der anderen Sprachfrequenz beeinträchtigen könnten. Dadurch erfaßt der Empfänger ent weder beide Sprachfrequenzen eines ankommenden, korrekten Signales oder er weist ein ankommendes Störsignal vollständig

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zurück, selbst dann, wenn dieses eine richtige Sprachfrequenz enthält.

Fig. 4a zeigt den Verlauf eines ankommenden, korrekten Signales am Empfänger ("Beat"). Fig. 4b zeigt den Verlauf des Signalpegels ti bzw. Um des Scheitelwertgleichrichters RLT und der Schaltung RC zur Bildung des Mittelwertes.

Der erfindungsgemäße Referenzgleichrichter läßt sich mit einer Halteschaltung kombinieren, die den Empfänger für ankommende Signale von kurzer Dauer sperrt. Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Halteschaltung zeigt die DT-Patentanmeldung_vom 18.1.1977 (SW-Patentanmeldung Nr. 76.01387-9). Im Blockschaltbild nach Fig. 5 ist ein solcher Referenzgleichrichter mit einer Halteschaltung kombiniert. Die Bezugszeichen der einzelnen Blöcke stimmen mit Fig. 2 überein. Der Referenzgleichrichter enthält im Blockschaltbild nach Fig. 2 in der gleichen Ausführung wie in Fig. 6 einen an die beiden Signalwege angeschlossenen Eingangsgleichrichter RL. Parallel zu den beiden Signalwegen liegt ein weiterer Signalweg, bestehend aus einer Gleichrichter-Komparator-Schaltung RLK, zusammen mit einer Verzögerungsschaltung mit einem Impulsformer FDP. Eine Komparatorschaltung RLK ist mit einem Eingang an die Eingäge des Empfängers und mit dem anderen Eingang über eine Gatterschaltung G3 an den Ausgang der Abschwächungsschaltung DF gelegt. Die Gatterschaltung G3 erhält eine Schwellspannung Ut3. über eine Diode ist die Verzögerungsschaltung FDP mit dem Punkt B verbünden, der den gemeinsamen Verbindungspunkt für die in den Gleichrichtern enthaltenen Signalwege bildet.

Das Zeitdiagramm nach Fig. 6 zeigt die Funktion des kombinierten Gleichrichters nach Fig. 5 bei einem ankommenden, korrekten Tonsignal. Wenn das am Emfanger ankommende Signal üin

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kleiner ist als die Schv/dlspannung Ut3, liefert die Verzögerungsschaltung FDP ein Signal Uk = Umax, dessen Pegel so gewählt ist, daß er über dem Signal der Gleichrichter RL1 bis RL6 liegt. Zum Zeitpunkt to erscheint das ankommende Signal Uin am Empfänger. Ein zunehmendes Signal U1, U2 tritt am Ausgang der Gleichrichter RL1, RL2 auf, wenn man annimmt, daß das ankommende Signal Uin die Frequenzen f1, f2 enthält. Sobald das ankörnende Signal Uin den Schvellwert Ut3 überschreitet, schaltet die Komparatorschaltung RLK die Ausgangsspannung auf einen niedrigen Wert. Nach einer Verzögerung τ = ti - to geht das Ausgangssignal Uk der Verzögerungsschaltung FDP vom Wert Umax auf einen Wert, der kleiner ist als die Schwellspannung Ut1 und Ut2. Die Referenzspannung Uref nimmt dann vom Wert Umax auf den Wert Ud ab, dem größten Wert nach der Verzögerung f , der über die Diode am Punkt B auftritt.

Zum Zeitpunkt t2 überschreitet das Ausgangssignal U1 des Gleichrichters RL1 die Referenzspannung Uref, wodurch der Ausgang si des Komparators SC1 auf niedrigen Pegel herabgeschaltet wird. Die Referenzspannung Uref wechselt, wie bereits oben beschrieben, von Ud auf Umd, wodurch auch das Ausgangssignal U2 des Gleichrichters RL2 erfaßt wird.

Wenn mannin annimmt, daß das ankommende Signal Uin zum Zeitpunkt t3 auftritt, so bleibt infolge der Glättungszeitkonstante im Scheitelwertgleichrichter ELT eine dem Scheitelwert des ankommenden Signales proportionale Spannung an einem Eingang der Komparatorschaltung RLK. Sobald das an den anderen Eingängen ankommende Signal unter dieser verbleibenden Spannung liegt, wird die Ausgangsspannung der Komparatorschaltung auf einen hohen Pegel geschaltet. Nach der Verzögerung t , d.h. zum Zeitpunkt t4, erreicht auch die Referenzspannung Uref den Wert Umax, wodurch der Ausgang si des Kompara tors SC1 auf den hohen Pegel geschaltet wird.

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Claims (4)

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   Patentansprüche

   Auf Störungen nicht ansprechende Mehrfrequenz-Signalempfangseinrichtung zur Erfassung von mindestens zwei Sprachfrequenzen eines ankommenden Tonsignales mit einer Anzahl parallel geschalteter Signalwege gleich der Anzahl möglicher Sprachfrequenzen im ankommenden Tonsignal, wobei jeder Signalweg aus einem auf eine bestimmte Sprachfrequenz abgestimmten Bandpaßfilter, einem Gleichrichter und einem Analogsignalkomparator zum Vergleich des von der Gleichrichteranordnung gelieferten Signales mit dem Referenzsignal eines Referenzgleichrichters besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzgleichrichter einen ersten Signalweg mit einer ersten Schaltungsanordnung (RLT, DF1) bildet, zur Erzeugung eines vom Pegel des ankommenden Signales abhängigen, ersten Signalpegels (Ud), zum Vergleich mit einem von einem der Gleichrichter (RL1 bis RL6) gelieferten Signal (beispielsweise U1), wobei ein zweiter Signalweg eine zweite Schaltungsanordnung (RCM, DP2) enthält, zur Erzeugung eines zweiten Signalpegels, der vom ankommenden Signalpegel (Umd) abhängt, aber kleiner ist als der erste Signalpegel (Ud), und daß eine Anzahl Gleichrichterwege (D11 bis D16) zwischen dem Ausgang der Signalkomparatoren (SC1 bis SC6) und dem ersten Signalweg liegt, zur Sperrung des Ausgangssignales des ersten Signalveges abhängig von dieem Vergleich, so daß ein neuer Vergleich erfolgt zwischen dem Ausgangssignal des zweiten Signalweges und einem von einem anderen der Gleichrichter (RL2 bis RL6) gewonnenen Signal (beispielsweise U2).
2. 2. Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltungsanordnung aus einem Scheitelwertgleichrichter (RLT) und einer ersten Abschwächungs-

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   ORIGINAL INSPECTED

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   schaltung (DF1) besteht, deren Abschwächung so gewählt ist, daß der gewonnene, erste Signalpegel (Ud) unter dem Pegel eines ersten, geglätteten Signales (U1) der Empfangsgleichrichter (RL1 bis RL6) liegt, jedoch den entsprechenden Pegel eines Störsignales, das die gleiche Frequenz wie im ersten Signal enthält, überschreitet.
3. 3. Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungsanordnung aus einer ähaltung (RCM) zur Mittelwertbildung und einer zweiten Abschwächungsschaltung (DF2) besteht, deren Abschwächung so gewählt ist, daß der gewonnene zweite Signalpegel (Umd) kleiner ist als der Pegel eines zweiten, geglätteten Signales (U2) der Empfangsgleichrichter (RL1 bis RL6).
4. 4. Empfangseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu den beiden Signalwegen des Referenzgleichrichters eine an sich bekannte Halteschaltung (RLK, FDP) parallel geschaltet ist, die am Empfänger ankommende kurzzeitige Signale sperrt.

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