DE3213219A1

DE3213219A1 - Mehrfrequenzempfaenger

Info

Publication number: DE3213219A1
Application number: DE19823213219
Authority: DE
Inventors: Jimmy 07733 Holmdel N.J. Tow
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1982-04-08
Publication date: 1982-11-11
Also published as: SE456130B; NL189942C; DE3213219C2; US4385208A; NL189942B; SE8202030L; IT1153483B; FR2504329A1; GB2096807A; CA1194939A; NL8201569A; IT8220713A0; JPS581366A; AU573081B2; BE892839A; FR2504329B1; GB2096807B; AU552325B2; AU8234682A; AU5557786A

Description

Western Electric Co. Inc*; ] ■_" ' ' _: TOW -2

Mehrfrequenzempfänger

Die Erfindung betrifft Zeichengabesysteme und insbesondere Mehrfrequenz-Zeichengabeempfänger.

Die Mehrfrequenz-Zeichengabe ist ein Zeichengabe-Adressierverfahren, das innerhalb des Bandes zwischen Ämtern angewendet wird. Dabei werden zehn Dezimalziffern und

fünf Hilfszeichen je durch ein Paar von Signalen darge- ( stellt, die aus einer Gruppe von wenigstens sechs verschiedenen Tonfrequenzsignalen ausgewählt sind. Dieses Zeichengabeverfahren ist heute in Nachrichtenanlagen üblieh. Die Mehrfrequenz-Zeichengabe wird bei der Teilnehmer-Zeichengabe, der Zeichengabe zwischen Ämtern, für die Übertragung von Nachrichten innerhalb eines Amtes, die Fernsteuerung anderer Systeme, die Fernsteuerung von Prüfeinrichtungen, die Eingabe von Daten in Rechnersysteme tind ähnliches verwendet. Demgemäß ist es zunehmend wichtig, daß die Feststellung gültiger Mehrfrequenzsignale genau und billig erreicht wird.

Mehrfrequenzempfänger benutzen eine Vielzahl von schmalen Bandpassfiltern und eine-Vielzahl von entsprechenden Schwellenwert-Koisparatoren, um gültige Mehrfrequenzsignale in einem Empfangssignal festzustellen. Schwellenwertvergleiche werden entweder mit Bezug auf einen festen oder mit Bezug auf einen variablen Schwellenwert durchgeführt. Bei einem Mehrfrequenzempfanger mit variablem Schwellenwert wird dieser dynamisch abhängig von dem empfangenen Mehrfrequenzsignal erzeugt. Dazu wird beispielsweise auf die US-PS h 227 055 (7. Oktober 1980) verwiesen. Jeder Schwellenwert stellt eine augenblickliche Amplitude des E:;pfangssie;nals dar. Menn das Smpfangssi^nal verschwindet, kehrt der Schwellenwert auf einen vorgegebenen Ruhepegel zurück.

Jedes Bandpassfilter in dem Mehrfrequenzempfänger ist gekennzeichnet durch ein schmales Durchlaßband, das zentrisch zu einer bestimmten Tonfrequenz liegt. Um eine fehlerhafte Feststellung von außerhalb des Bandes liegenden Signalen zu vermeiden, sind die Bandpassfilter mit einer Kennlinie ausgestattet, die bei der Grenzfrequenz extrem steil abfällt.

Ein Problem bei bekannten Mehrfrequenzempfängern unter Verwendung solcher Bandpassfilter in Kombination mit einer Schaltung zur Erzeugung eines variablen Schwellenwer- *·-- tes besteht darin, daß kurzzeitige Störungen nach Art überlagerter, gedämpfter Oszillatorsignale an den Filterausgängen nach einer plötzlichen Eingangserregung erscheinen, beispielsweise ein Ein-Aus-Übergang des Empfangssignals oder ein Rauschstoß oder ähnliches, während sich der variable Schwellenwert auf dem vorgegebenen Ruhepegel befindet oder zu diesem zurückkehrt. Die Größe der Störung übersteigt den variablen Schwellenwert um einen Betrag, der ausreicht, die Schwellenwert-Komparatoren zur Anzeige von Signalpegeln zu veranlassen, die den Schwellenwert übersteigen. Demgemäß stellt der Mehrfrequenzempfänger die kurzen Störungen von den Bandpassfiltern als gültig empfangenes Mehrfrequenzsignal fest.

Die Lösung der sich daraus ergebenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung v/erden kurzzeitige Störungen und ähnliche Ausgangssignale der Bandpassfilter in einem Mehrfrequenzempfänger durch eine steuerbare Einstellung des variablen Schwellenwertes als ungültige Mehrfrequenzsignale zurückgewiesen. Wenn die Hüllkurve des Empfangssignals positive Amplitudenänderurigen zeigt, v/ird der Schwellenwert mit einer schnellen Rate erhöht. \Jenn jedoch die Hüllkurve des Empfangssignals eine negative Amplitudenänderung

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aufweist, so wird der Schwellenwert.mit wesentlich langsamerer Rate erniedrigt. Selbst nachdem also das Empfangssignal verschwunden ist, kann der Mehrfrequenzempfänger richtig zwischen einem gültigen Mehrfrequenzsignal und kurzzeitigen Störausgangssignalen der Bandpassfilter unterscheiden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das vereinfachte Blockschaltbild einer Anordnung zur Peststellung des Empfangs von Mehrfrequenzsignalen ;

Fig. 2 das vereinfachte Blockschaltbild der Schaltung 104 in Fig. 1 zur Erzeugung eines variablen Schwellenwertes;

Fig. 3 das Blockschaltbild eines analogen Beispiels für eine Schwellenwert-Steuerschaltung unter Verwirklichung der Erfindung, die in der Schaltung nach Fig. 2 brauchbar ist; Fig. 4 das Blockschaltbild eines digitalen Beispiels für eine Schwellenwert-Steuerschaltung, die entsprechend der Erfindung aufgebaut ist und in der Schaltung nach Fig. 2 verwendet werden kann;

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Folge von Schritten, die bei dem Beispiel der Erfindung gemäß Fig. 4 zur steuerbaren Änderung des Schwellenwertes abhängig von dem empfangenen Mehrfrequenzsignal verwendet werden.

Mehrfrequenzsignale sind entweder analoge oder digitale Signale. Es wird davon ausgegangen, daß der Mehrfrequenzenpfanger nach Fig. 1 bis 5 beide Signalarton aufnimmt. Um die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele eindeutig beschreiben zu können, wird angenommen, daß

die Mehrfrequenz-Empfangssignale Analogsignale sind.

Pig. 1 zeigt als vereinfachtes Blockschaltbild einen Mehrfrequenzempfänger, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. Der Mehrfrequenzempfänger kann Je nach Wunsch zur Feststellung von 2-Aus-N-Mehrfrequenztönen verwendet werden. In Nachrichtenübertragungsanlagen werden 2-Aus-6-Mehrfrequenzempfänger in großem Umfang eingesetzt.

Der Mehrfrequenzempfänger nach Fig. 1 enthält eine An- *- 10 Ordnung zur dynamischen Erzeugung eines Schwellenwertes abhängig vom Empfangssignal und eine Vielzahl von frequenzempfindlichen !Comparatorschaltungen, die Je auf eine vorbestimmte Tonfrequenz ansprechen und ein Bandpassfilter, einen Gleichrichter und einen Schwellenwert-Komparator enthalten. Generell spricht der Mehrfrequenzempfänger nach Fig. 1 auf das über den Anschluß 101 gelieferte Mehrfrequenz-Empfangssignal an und erzeugt impulsförmige Ausgangssignale an den Ausgängen 106-1 bis 106-N, die das Vorhandensein von Tonsignalen im Empfangssignal angeben. Die Impulsbreite Jedes einzelnen Ausgangsimpulses stellt das prozentuale Tastverhältnis f~ dar, für das das entsprechende Tonsignal den dynamisch erzeugten Schwellenwert übersteigt.

Die Empfangssignale gelangen über den Anschluß 101 an den Mehrfrequenzempfänger und werden dann auf Bandpassfilter 102-1 bis 102-N sowie eine Schaltung 104 zur Erzeugung eines variablen Schwellenwertes verteilt. Bei bekannten Anordnungen ist das Empfangssignal an eine automatische Verstärkungsregelschaltung geliefert worden. Bei der vorliegenden Schaltung entfällt Jedoch die Notwendigkeit für eine automatische Verstärkungsregelschal tung, da das Verhältnis des variablen Schwellenwertes zum spitzen Ausgangssignal der Bandpassfilter unabhängig von der Größe des Empfangssignals konstant bleibt.

—σ—

Die Filter 102-1 bis 102-N sind Bandpassfilter, die je ein te stimmtes Tonfrequenzsignal durchlassen, das in Mehrfrequenz-Zeichengabesystemen von Nachrichtenanlagen verwendet wird, beispielsweise in einem 2-Aus-6-Mehrfrequenzzeichengabesystem. Vorzugsweise enthält jedes Filter zwei diquadratisehe aktive Widerstands-Kondensatorfilter, die in Reihe geschaltet sind, um eine Bandpassfunktion vierter Ordnung zu realisieren. Ein Beispiel für ein solches aktives Filter ist in der US-PS 3 919 658 (11. November 1975) beschrieben. Der Fachmann erkennt, daß die Bauteilwerte der Filter so gewählt werden können, daß sich eine gewünschte Bandpasskennlinie ergibt. Bei einem Beispiel wurde anhand praktischer Erfahrungen die Filterkennlinie für die Dämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz so gewählt, daß der Kreuzungspunkt der Ansprechkennlinien benachbarter Filter, d.h., die Dämpfung bei einer Frequenz in der Mitte zwischen den Mittenfrequenzen benachbarter Frequenzbänder wenigstens -11dB unter einem gewünschten Bezugspegel von beispielsweise 0 dB liegt. Unter Verwendung einer solchen Filterkennlinie dämpfen die Filter 102-1 bis 102-N außerdem außerhalb des Bandes liegende Signale, d.h., Tonsignale, die in der Mitte zwischen benachbarten Frequenzbändern liegen, wodurch die Möglichkeit einer fehlerhaften Anzeige dieser außerhalb des Bandes liegenden Signale auf ein Minimum gebracht wird.

Individuelle Tonausgangssignale der Filter 102-1 bis 102-N werden über entsprechende Vollweggleichrichter 103-1 bis 103-N an einen ersten Eingang (+Eingangsan-Schluß) einer entsprechenden Koraparatorschaltung 105-1 bis 105N angelegt. Das heißt, Ausgangssignale der Bandpassfilter 102-1 bis 102N werden in Gleichstromsignale umgev/andelt und jeweils ersten Eingängen der 'Komparatorschaltungen 105-1 bis 105-N zugeführt.

Die Schaltung 104 zur Erzeugung eines variablen Schwellenwertes spricht auf das empfangene Mehrfrequonzsignal

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vom Anschluß 101 an und erzeugt dynamisch ein Gleichstrom-Ausgangssignal dessen Amplitude direkt proportional der Größe des Empfangssignals ist. Dieses Ausgangssignal 1st das Signal VTH für den variablen Schwellenwert.

Für positive Amplitudenänderungen der Hüllkurve des Empfangssignals führt die Schaltung 104 äquivalente Änderungen des Signals VTH mit im wesentlichen der gleichen Rate durch, mit der sich die Hüllkurve ändert. Diese Eigenschaft wird allgemein "Schnellansprechen" genannt. Dadurch kann das variable Schwellenwertsignal VTH der Hüllkurve des Empfangssignals in Zeitabschnitten mit positiver Amplitudenänderung des Empfangssignals folgen. Bei einem Ausführungsbeispiel hat die dem Schnellansprechen zugeordnete Zeitkonstante einen ¥ert 10ms.

Für negative Amplitudenänderungen der Hüllkurve des empfangenen Mehrfrequenzsignals verringert die Schaltung 104 die Amplitude des Signals VTH um einen kleinen, vorbestimmten Betrag. Diese kleine, vorbestimmte Erniedrigung ergibt für die Schaltung 104 eine Kennlinie mit langsamem Ansprechen, die allgemein als "Langsamabfall" bezeichnet wird. Das Abfallen ist genügend langsam, um sicherzustellen, daß Störungen von Bandpassfiltern 102-1 bis 102-N unter dem durch das Signal VTH eingestellten, variablen Schwellenwert bleiben. Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Zeitkonstante für das langsame Abfallen einen Wert 100 ms.

Das variable Schwellenwertsignal VTH wird an einen zweiten Eingang (-Eingangsanschluß) jedes der Komparatoren 105-1 bis 105-N gegeben. Diese Komparatoren sind bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Zeitverzögerungs-Komparatoren. Solche Komparatoren sind dann besonders zweckmäßig, wenn die Eingangs Signalamplitude (+ Eir.gangcanschluß des Komparators 105) für kurze Zeitabschnitte, beispielsweise mehrere Millisekunden unter das Bezugs-

schwellenwertsignal (- Eingangsanschluß des !Comparators 105) abfällt. Im Betrieb vergleicht jeder Zeitverzögerungskomparator 105-1 bis 105N entsprechende Ausgangssignale der Gleichrichtiger 103-1 bis 103-N mit dem variablen Schwellenwertsignal VTH. Wenn die Amplitude eines Gleichrichterausgangssignals größer als die Amplitude des Signals VTH ist, wird das entsprechende Komparator-Ausgangsimpulssignal aktiv (hoher Pegel). Das Komparator-Ausgangsimpulssignal bleibt aktiv, bis das entsprechende Gleichrichterausgangssignal für eine vorgeschriebene, nicht unterbrochene Zeitspanne unter den Pegel des Signals VTH geht. Dies wird allgemein "Tonlücken-Überbrückung" genannt, da ein Zeitverzögerungskomparator ein kontinuierlich aktives Ausgangssignal, das das ununterbrochene Anstehen eines Tonsignals angibt, selbst dann erzeugt, wenn die Tonsignalamplitude für weniger als die vorgeschriebene Zeitspanne unter dem Schwellenwert ist.

Die Komparator-Ausgangsimpulssignale an den Ausgängen 106-1 bis 106-N werden von der Auswertigun^s- oder Zeitgültigkeitsschaltung (nicht gezeigt) benutzt, um festzustellen, ob das empfangene Signal ein gültiges Mehrfrequenzsignal ist. In typischer Weise prüft eine Auswertungs- oder Zeitgültigkeitsschaltung, ob das Mehrfrequenztonsignal für ein vorgeschriebenes minimales Zeitintervall oberhalb eines Bezugsschwellenwertes ist und ob zwei und nur zwei solcher Mehrfrequenztonsignale vorhanden sind. Diese Schaltungsanordnung ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Mehrfrequenzempfanger bekannt. Beispiele für solche Schaltungen sind in den US-PS"en 4 227 055 (7. Oktober 1980) und 4 091 243 (23. Mai 1978) beschrieben.

Figur 2 zeigt weitare Einzelheiten einer Schaltung 104 zur Erzeugung eines variablen Schwellenwertes. Die Schaltung enthält ein Hochpassfilter 201, einen Vollweg-

gleichrichter 202, ein Tiefpassfilter 203 und eine Schwellenwert-Steuerschaltung 204. Das Hochpassfilter 201 entfernt niederfrequentes Rauschen aus dem Empfangssignal. Ein solches Rauschen ist im vorliegenden Fall als Gleichstromstörung, Harmonische der Stromversorgung und ähnliches gekennzeichnet. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Filter 201 ein Filterabschnitt zweiter Ordnung, der dem Fachmann bekannt ist. Der Gleichrichter 202 und das Tiefpassfilter 203 erzeugen zusammen ein stabiles Gleichstrom-Ausgangssignal CTH, und zwar unter Ansprechen auf das Ausgangssignal des Hochpaßfilters 201. Das Tiefpassfilter 203, das ein Filterabschnitt zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 25 Hz ist, glättet die Welligkeit des Ausgangssignals des Gleichrichters 202. Selbstverständlich sind die Grenzfrequenz und die Abfallkennlinie des Filters 203 Hauptfaktoren, die zur Ansprechrate beitragen.

Das Signal CTH wird der Schwellenwertsteuerschaltung 204 zugeführt. Diese wandelt die Ansprechzeit der Schaltung 104 zur Erzeugung eines variablen Schwellenwertes auf Amplitudenänderungen des Signals CTH ab, um ein schnelles Ansprechen und einen langsamen Abfall für das variable Schwellenwertsignal VTH zu erzeugen. Das Signal VTH gibt das Signal CTH wieder, vorausgesetzt, daß die Amplitude des letztgenannten Signals nicht abfällt und größer ist als eine feste Minimalamplitude entsprechend dem Signal FIXTH, das weiter unten beschrieben werden soll.

Das schnelle Ansprechen wird dadurch erzeugt, daß die Amplitude des Signals VTH so erhöht v/ird, daß sie für Zeiten positiver Amplitudenänderung des Signals CTH, d.h., positiver Aiaplitudenänderungen der Hüllkurve des Empfangssignal.", gleich dor Amplitude der, Gigntls CTIi ist. Demgemäß gibt die Schwellenwertsteuerschaltung 204 sofort positive Amplitudenänderungen des Signals CO-¹H

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an das variable Schwellenwertsignal VTH weiter.

Ein langsames Abfallen wird durch Verringerung der Amplitude des Signals VTH um einen vorbestimmten kleinen Prozentsatz erreicht, wenn das Signal CTH eine negative Amplitudenänderung zeigt, d.h., für negative Amplitudenänderungen der Hüllkurve des Empfangssignals. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der kleine, vorbestimmte Prozentsatz etwa gleich 0,12 %_t was einem Multiplikationsfaktor (cL in Fig. 3 und 5) von 0,9988 entspricht. Das schnelle Ansprechen und das langsame Abfallen in der Schwellenwertsteuerschaltung 204 erzeugt einen dynamisch variablen Schwellenwert, der den Komparatorausgangssignalen 106-1 bis 106-N die Möglichkeit gibt, den Übergängen ihrer entsprechenden Mehrfrequenz-Tonsignale genauer zu folgen. Auf diese Weise werden mögliche Mehrfrequenz-Anzeigeprobleme, die durch gedämpfte Schwingungen oder andere kurzzeitige Störungen von den Filtern 102-1 bis 102-N verursacht werden, im wesentlichen beseitigt.

Die Schwellenwertsteuerschaltung 204 enthält außerdem eine feste Grenze beim Minimalpegel des variablen Schwellenwertsignals VTH. Diese feste untere Grenze stellt sicher, daß der Mehrfrequenzempfänger mittels der Komparatoren 105-1 bis 105-N Mehrfrequenz-Eingangssignale sperrt, deren Amplitude unter dem Grenzwert liegt. Bei einem Ausführungsbeispiel war die feste untere Grenze auf einen Wert eingestellt, der -33 dBm/Tonsignal bei Abschluß mit einer Last von 600 0hm darstellt.

Figur 3 zeigt eine Schwellenwertsteuerschaltung nach der vorliegenden Erfindung, die zur Verwirklichung der Schaltung 204 zweckmäßig ist. Obwohl die Schwellenwertsteuerschaltung nach Fig. 3 gut für eine Verwirklichung in Verbindung mit AnalogSignalen geeignet ist, läßt sie sich auch für Digitalsignale verwenden, indem ein Digital-Analogwandler am Eingangsanschluß (Signal CTH) und ein

Analgo-Digitalwandler am Ausgangsanschluß (Signal VTH) benutzt werden.

Die Schwellenwertsteuerschaltung ist in zv/ei größere Abschnitte unterteilt, nämlich einen ersten Abschnitt, der das Signal CTHM erzeugt, und einen zweiten Abschnitt, der das variable Schwellenwertsignal VTH erzeugt. Der erste Abschnitt enthält einen Schwellenwertkomparator 301, einen Inverter 302, Übertragungsgatter 303, 304 und einen Multiplizierer 305. Die Ausgangsanschlüsse der f 10 Übertragungsgatter 303 und 304 sind fest als ODER-Funktion verdrahtet. Der zweite Abschnitt der Schwellenwertsteuerschaltung enthält einen Schwellenwertkomparator 306, einen Inverter 307 und Übertragungsgatter 308 und 309. Deren Ausgänge sind fest als ODER-Funktion verdrahtet. Zwei konstante BezugssignaleoLund FIXTH werden intern in der Schwellenwertsteuerschaltung benutzt. Das Signal oC steuert die Abfall-Zeitkonstante der Schwellenwertsteuerschaltung und ist als Multiplikationsfaktor auf beispielsweise 0,9988 eingestellt. Das feste Schwellenwertsignal FIXTH ist oben als untere Grenze für die Amplitude des Signals VTH beschrieben worden.

(-. Im ersten Abschnitt der Schwellenwertsteuerschaltung wird das Signal CTH vom Filter 203 an einen Eingangsanschluß der Schwellenwertsteuerschaltung angelegt und von dort an den Komparator 301 und das Übertragungsgatter 303 verteilt. Dem Komparator 301 wird außerdem ein Ausgangssignal des Multiplizierers 305 zugeführt, das das Produkt eines Signalsotund des modifizierten Filterausgangssignals CTHM darstellt. Wenn die Amplitude des Signals CTH die Amplitude des Ausgangssignals vom Multiplizierer 305 übersteigt, wird der Komparator 301 aktiviert und erzeugt ein Ausgangssignal mit hohem Pegel. Im anderen Fall ist der Komparator 301 ineJ:tiv und erzeugt ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel. Das Ausgangssignal des Komparators 301 steuert direkt das Über-

tragungsgatter 303 und über einen Inverter 302 das Übertragungsgatter 304. Beispielsweise bewirkt ein Ausgangssignal mit hohem Pegel vom Komparator 301 einen Übertragungsweg vom Eingang zum Ausgang des Gatters 303 und sperrt die Übertragung auf einem entsprechenden Weg im Gatter 304. Demgemäß erscheint das Steuersignal CTH am Ausgang des Gatters 303 als Signal CTHM, das sowohl an einen Eingang des Multiplizierers 305 als auch an einen Eingang des !Comparators 306 angelegt wird. Alternativ betätigt ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel vom Komparator 301 das Gatter 304 und schaltet das Gatter 303 aus. Demgemäß stellt das modifizierte Filterausgangssignal CTHM das Ausgangssignal des Multiplizierers 305 dar.

Im zweiten Abschnitt der Schwellenwertsteuerschaltung bestimmt der Komparator 306, ob die Amplitude des Signals CTHM größer als die Amplitude des festen Schwellenwertsignals FIXTH ist. Wenn das Signal CTHM das Signal FIXTH übersteigt, erzeugt der Komparator 306 ein Ausgangssignal mit hohem Pegel, das das Übertragungsgatter 308 betätigt und das Übertragungsgatter 309 sperrt. Für diese Bedingung erscheint das Signal CTHM am Ausgang des Gatters 308 als Signal VTH. Wenn das Signal CTHM das feste Schwellenwertsignal FIXTH nicht übersteigt, erzeugt der Komparator 306 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel, das das Gatter 308 abschaltet und das Gatter 309 betätigt. Demgemäß erscheint das feste Schwellenwertsignal FIXTH am Ausgang des Gatters 309 als variables Schv ellenwertsignal VTH.

Figur 4 zeigt als Blockschaltbild ein digitales Ausführungsbeispiel einer Schwellenwertsteuerschaltung zur Realisierung der SchwellenwertSteuerschaltung 204 in Fig. 2. Die Baiateile der dargestellton Steuerschaltung sind eine Sin^a^-Aiisgangsscbalüuns (I/O) '■;()*,, eine Zentralprozessoreinheit (CPU) 402, eine Taktschaltung 403, ein Schreib-Lesespeicher (RM) 405, ein Festwertspeicher (ROM) 404 und ein Multiplizierer 407. Die

Die CPU 402, der RAM 405, der ROM 404 und die 1/0-Schaltung 401 sind über eine Sammelleitung 406 zu einem sogenannten Mikrocomputersystem zusammengeschaltet. Der Multiplizierer 407 ist ein zusätzliches Bauteil des Mikrocomputersystems und als peripheres Bauteil an die Sammelleitung 406 angeschlossen. Der Taktgeber 403 liefert Zeitsteuerungssignale an die CPU 402 und den Multiplizierer 407·.

Es können alle der jetzt im Handel verfügbaren Anordnungen zur Realisierung der digitalen Schwellenwertsteuerschaltung benutzt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Intel-CPU 8085 mit zugeordneten Bauteilen verwendet. Diese CPU und ihre Betriebsweise sind erläutert in MCS 85 User's Manual, veröffentlicht von Intel, März 1977. Die Programmierung der CPU ist beschrieben in Intel 8080/85 Assembly Language Programming Manual, 1977. Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß eine CPu, ein ROM, ein RAM und eine I/O-Einheit in einem einzigen Bauteil verfügbar sind, beispielsweise als Intel 8048 oder ein äquivalentes Bauteil. Geeignete Multiplizierer werden hergestellt von der Firma TRW, beispielsweise der 12x12-Bit-Parallelmultiplizierer MPY-12aJ der Firma TRW in Form einer LSI-Schaltung. Dieser TRW-MuI-tiplizierer und seine Arbeitsweise sind in einer TRW-Anwenderveröffentlichung "LSI Multipliers: NxN Bit Parallel Multipliers", März 1977 beschrieben.

Die Arbeitsweise der digitalen Schwellenwertsteuerschaltung in Fig. 4 zur Steuerung der Größe des Variablen Schwellenwertsignals VTH läßt sich leichter mit Hilfe des Flußdiagrainms in Fig. 5 verstehen. Dieses Flußdiagramm kann vom Fachmann ohne Schwierigkeiten in ein Programm in der Assembler-Sprache für die CPU 402 umgesetzt 'jordsv,, Ein solches Propre.:/.!!! dient der Beschreibung einer Gruppe elektrischer Steuersignale, die die digitale Schwellenwertsteuerschaltung gemäß Fig. 1 zu einer Einrichtung machen, die die Amplitude des variablen

Schwellenwertsignals VTH entsprechend der Erfindung steuern kann. Das Flußdiagramm, das zwar nicht mit allen Einzelheiten als Programm dargestellt ist, gibt jedoch eine geordneten und genaue Erläuterung der digitalen Schwellenwertsteuerschaltung.

Das Flußdiagramm in Fig. 5 enthält drei verschiedene Symbole, nämlich ein längliches Oval, ein Rechteck und ein Parallelogramm. Das längliche Oval kennzeichnet den Beginn eines Unterprogramms. Das Rechteck wird allgemein als Operationsblock bezeichnet und enthält die Erläuterung eines speziellen Operationsschrittes. Das Parallelogramm, das üblicher Weise als bedingter Verzweigungspunkt bezeichnet wird, enthält die Beschreibung einer vom Mikrocomputersystem durchgeführten Prüfung zur Bestimmung der als nächstes auszuführenden Operation.

Gemäß Fig. 5 tritt man über das Oval 501 in das Unterprogramm zur Erzeugung des variablen Schwellenwertes (THRESHGEN) ein. Der Operationsblock 502 gibt an, daß die digitale Schwellenwertsteuerschaltung initialisiert werden muß, indem bestimmte Arbeitsregister in der CPU 402, dem RM 405 und (falls benutzt) dem Multiplizierer 407 gelöscht werden müssen. Das feste Schwellenwertsignal FIXTH, die Zeitkonstante oC , das variable Schwellenwertsignal VTH und das modifizierte Filterausgangssignal CTHM v/erden in Arbeitsregister der CPU 402 geladen. Als Beispiel wird der Wert des Signals FIXTH auf eine Zahl gesetzt, die -33DBM/Ton für die Amplituden des empfangenen Mehrfrequenzsignals entspricht. Der Wert des Signals oC wird so gewählt, daß er etwas kleiner als 1 ist, beispielsweise 0,9988. Dadurch wird die Abfall-Zeitkonstante der Schwellenwertsteuerschaltung bestimmt. Die Signale VTH und CTHM v/erden beide zu Anfang auf einen Wert eingestellt, der gleiLoh dom gs^/il-jlt;n Ueri; für d»3 Signal FIXTH ist. Dann wird die Steuerung an den Gperationsblock 503 übertragen.

Der Operationsblock 503 gibt die Messung des Ausgangssignals CTH des Tiefpassfilters 203 an.

Am bedingten Verzweigungspunkt 504 wird geprüft, ob die gemessene Amplitude des Signals CTH größer als die für das Produkt der Signale et und CTHM ist. Falls ja, wird die Steuerung an den Operationsblock 505 übergeben. Falls nein, geht die Steuerung auf den Operationsblock 506 über.

Der Operationsblock 505 wird über das Ergebnis ja der beim bedingten Verzweigungspunkt 504 durchgeführten Prüfung erreicht. Der Wert des Signals CTHM wird gleich dem Wert des Signals CTH gesetzt. Demgemäß arbeitet die Schwellenwertsteuerschaltung im schnellen Ansprechbetrieb, wenn die Amplitude des Filterausgangssignals CTH ansteigt.

Der Operationsblock 506, der bei einem Ergebnis ne±i für die Prüfung beim Verzweigungspunkt 504 erreicht v/ird, bewirkt, daß der Wert des Signals CTHM gleich dem Wert des Produkts der Signale oL und CTHT-I gesetzt v/ird.

Beim bedingten Verzweigungspunkt 507, der auf einem Weg vom Block 505 oder vom Block 506 aus erreicht wird, wird geprüft, ob der Wert des Signals CTHM größer als das feste Schwellenwertsignal FIXTH ist. Falls ja, wird die Steuerung auf den Operationsblock 508 übertragen, bei dem der Wert des Signals VTH gleich dem Wert des Signals CTHM gesetzt wird. Falls nein, wird die Steuerung auf den Operationsblock 509 übertragen, bei dem der Wert des Signals VTH gleich dem Wert des Signals FIXTH gesetzt wird. Dieser Teil der Prüfung bewirkt eine Zurückweisung von Empfangssignalen, deren Amplitude unterhalb eines vorbestimmten liinircums liegt»

Von beiden Blöcken 508 und 509 aus geht die Steuerung

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auf den Operationsblock 510 über, der bewirkt, daß das variable Schwellenwertsignal VTH über die I/O-Einheit 401 zu den Komparatoren 105-1 bis 105-N ausgegeben wird. Danach geht die Steuerung über zum Block 503, um das oben beschriebene Programm zu wiederholen«

. Bei einem Ausführungsbeispiel des Mikrocomputersystem nach Fig. 4 mit dem Programm THRESHGEN erzeugt die Taktschaltung 403 ein Taktsignal mit so hoher Frequenz, daß das Programm THRESHGEN einmal alle 125 ms wiederholt wird, d.h., es ergibt sich eine Abtastrate von 8kHzfür das Signal CTH. Bei dieser Abtastrate entspricht die durch den Viert vonoLgleich 0,9988 bestimmte Abfallrate einer Abfall-Zeitkonstanten von 100 ms.

Die Schwellenwertsteuerschaltung 204 und, wichtiger noch, der Mehrfrequenzempfänger gemäß Fig. 1 nach der vorliegenden Erfindung lassen sich vom Fachmann auf wirksame Wei-' se durch entsprechende Anpassung eines oder mehrerer digitaler Signalprozessoren verwirklichen. Solche Prozessoren sind handelsüblich und enthalten in Form einer einzigen VLSI-Schaltung eine Speichereinheit, eine Arithmetikeinheit, eine Steuereinheit, eine Eingangs-Ausgangseinheit und eine Maschinensprache-Speichereinheit. Alternativ wird eine Anzahl getrennter VLSI-Schaltungen zur Bereitstellung der erforderlichen Funktionen zusammengeschaltet.

Eine zur Verwirklichung des Mehrfrequenzempfängers nach der vorliegenden Erfindung (Fig. 1 bis 5) geeignete Einrichtung ist ein digitaler Signalprozessor (DSP), der von der Western Electric Company Incorporated hergestellt und beispielsweise beschrieben ist in den deutschen Patentanmeldungen P 31 04 255.4 und P 31 04 256.2.

Ein weiteres geeignetes Bauteil ist eine Signalproaessor-Schnittstelleneinheit NSC/xPD7720, hergestellt von

Nippon Electric Company und vertrieben durch NEC Microcomputers Inc., Wellesley, Massachusetts. Weiterhin stellt die Firma American Microsystems Inc. eine Signalprozessoreinheit AMI S 2811 (Signal Processing Peripheral) her. Eine geeignete Kombination läßt sich zusammenstellen durch Kombinieren von Speicher- und Steuerschaltungen mit einem Multiplizierer-Akkumulator MAC-16 (TDC 10 10 J), herstellt und vertrieben durch TRW-Company, Kalifornien. Die Programmierung einer bestimmten digitalen VLSI-Signalprozessorschaltung kann von dem Fachmann auf diesem Gebiet leicht durchgeführt werden.

Leerseite

Claims

BLUMBACH · WE=SE-R } BE-R.GSTSl"/ KRAMER PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WfESBADEN Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patenlconsull Patentconsult Sonnenberger Strafle 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult Western Electric Company Incorporated TOW - 2 New York, N.Y. 10038, USA Patentansprüche ;

1. Vorrichtung zur Feststellung von Mehrfrequenzsignalen in einem Empfangssignal,

mit einer Vielzahl von FiItereinrichtungen (102-1 bis 102-N und 103-1 bis 103-N) zur Abtrennung individueller Mehrfrequenztonsignale aus dem Empfangssignal, mit einer Einrichtung (104), die unter Ansprechen auf das Empfangssignal dynamisch einen BezugsSchwellenwert (VTH) erzeugt,

und mit einer Vielzahl von Komparatoren (105-1 bis 105-N) zur Erzeugung von Ausgangssignalen, wobei jedes Ausgangssignal ein individuelles Mehrfrequenztonsignal darstellt, das den an die Komparatoren gelieferten Schwellenwert übersteigt, und wobei jedem Komparator der Bezugsschwellenwert zugeführt wird und jeder Komparator an einen Ausgang einer entsprechenden Filtereinrichtung angeschaltet ist, dadurch .gekennzeichnet, daß die Einrichtung (104) zur Erzeugung eines dynamischen Schwellenwertes eine Einrichtung (204) aufweist, die unter Ansprechen auf das Empfangssignal den Bezugsschwellenwert mit einer ersten Rate erhöht, wenn die Hüllkurve des Empfangssignals eine, positive Amplitudenänderung zeigt, und den Bezugsschwellenwert steuerbar mit einer zweiten Rate erniedrigt, wenn die Hüllkurve des Empfangssignals eine negative Anrplituaenänderung zeigt.

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Or. rer, nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Prof. Dr. jur. Dipl.-Ing., Pat.-As;., Pat.-Anw. bis 1979 · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines dynamischen Schwellenwertes eine Einrichtung aufweist, die unter Ansprechen auf den Bezugsschwellenwert dessen Erniedrigung unter einen vorgegebenen Wert (FIXTH) sperrt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rate wesentlich schneller als die zweite Rate ist.

4. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (104) zur Erzeugung des dynamischen Schwellenwertes eine Einrichtung (201, 202, 203) zur Erzeugung eines Signals (CTH) abhängig von der Größe der Hüllkurve des Empfangssignals aufweist, ferner eine Einrichtung (305) zur Multiplikation des dynamischen Bezugsschwellenwertes (CTHM) mit einem Koeffizienten (cc) kleiner als 1 zur Erzeugung eines Produktsignals, und eine Einrichtung (301) zum Vergleich des Produktsignals mit dem von der Hüllkurve ab- hängigen Signals, sowie eine Einrichtung (303, 304), die

das von der Hüllkurve abhängige Signal zur Bereitstellung ₍- des dynamischen Bezugsschwellenwertes (CTHM) durchläßt, wenn das von der Hüllkurve abhängige Signal größer als das Produktsignal ist, und die das Produktsignal zur Bereitstellung des dynamischen BezugsSchwellenwertes (CTHM) durchläßt, wenn das von der Hüllkurve abhängige Signal kleiner als das Produktsignal ist.

5. Verfahren zur Erzeugung eines variablen Bezugsschwellenwertes in einem Mehrfrequenzempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß eine Amplitudenänderung der Hüllkurve des Empfangssignals gemessen wird, daß die Amplitude des Bezugsschwellenvertes für eine positive Amplitudenänderung der Hüllkurve des Empfangssignals mit einer ersten Rate erhöht wird und daß der Bezugsschwel-

lenwert für eine negative Amplitudenänderung der Hüllkurve des Empfangssignals mit einer zweiten Rate erniedrigt wird.