DE3213219C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung von Mehrfrequenztonsignalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Mehrfrequenz-Zeichengabe ist ein Zeichengabeverfahren, das innerhalb des Bandes zwischen Ämtern angewendet wird. Dabei werden zehn Dezimalziffern und fünf Hilfszeichen je durch ein Paar von Signalen dargestellt, die aus einer Gruppe von wenigstens sechs verschiedenen Tonfrequenzsignalen ausgewählt sind. Dieses Zeichengabeverfahren ist heute in Nachrichtenanlagen üblich. 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 und ähnliches verwendet. Demgemäß ist es zunehmend wichtig, daß die Feststellung gültiger Mehrfrequenzsignale genau und billig erreicht wird.

Ein Mehrfrequenz-Tonsignalempfänger, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben, ist aus der US-PS 41 07 475 bekannt.

Bei diesem bekannten Mehrfrequenz- Tonempfänger besitzt die Schaltung zur Erzeugung des Schwellenwertes für die Komparatoren zwei unterschiedliche Signalwege. Auf einem Weg wird eine Spitzengleichrichtung des Empfangssignals und auf einem zweiten Weg eine Mittelwertgleichrichtung vorgenommen. Zwischen den auf den beiden Wegen erzeugten Schwellenwerten findet eine Umschaltung statt.

Ein Problem bei Mehrfrequenzempfängern unter Verwendung solcher Bandpaßfilter in Kombination mit einer Schaltung zur Erzeugung eines variablen Schwellenwertes 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 einem vorgegebenen Ruhepegel befindet oder zu diesem zurückkehrt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die sichere Erkennung von Mehrfrequenzsignalen auch bei Auftreten kurzzeitiger Störsignale zu ermöglichen. Die Lösung der Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden kurzzeitige Störungen und ähnliche Ausgangssignale der Bandpaßfilter in einem Mehrfrequenzempfänger durch eine steuerbare Einstellung des variablen Schwellenwertes als ungültige Mehrfrequenzsignale zurückgewiesen. 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 zeigt

Fig. 1 das vereinfachte Blockschaltbild einer Anordnung zur Feststellung 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 Mehrfrequenzempfänger nach Fig. 1 bis 5 beide Signalarten aufnimmt. Um die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele eindeutig beschreiben zu können, wird angenommen, daß die Mehrfrequenz-Empfangssignale Analogsignale sind.

Fig. 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 Anordnung der dynamischen Erzeugung eines Schwellenwertes abhängig vom Empfangssignal und eine Vielzahl von frequenzempfindlichen Komparatorschaltungen, 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 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 Verstärkungsregelschaltung, da das Verhältnis des variablen Schwellenwertes zum Spitzenausgangssignal der Bandpaßfilter unabhängig von der Größe des Empfangssignals konstant bleibt.

Die Filter 102-1 bis 102-N sind Bandpaßfilter, die je ein bestimmtes Tonfrequenzsignal durchlassen, das in Mehrfrequenz-Zeichengabesystemen von Nachrichtenanlagen verwendet wird, beispielsweise in einem 2-Aus-6-Mehrfrequenzzeichengabesystem. Vorzugsweise enthält jedes Filter zwei biquadratische 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 39 19 658 (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 -11 dB 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 Vollweggleichrichter 103-1 bis 103-N an einen ersten Eingang (+ Eingangsanschluß) einer entsprechenden Komparatorschaltung 105-1 bis 105N angelegt. Das heißt, Ausgangssignale der Bandpaßfilter 102-1 bis 102N werden in Gleichstromsignale umgewandelt und jeweils ersten Eingängen der Komparatorschaltungen 105-1 bis 105-N zugeführt.

Die Schaltung 104 zur Erzeugung eines variablen Schwellenwertes spricht auf das empfangene Mehrfrequenzsignal vom Anschluß 101 an und erzeugt dynamisch ein Gleichstrom- Ausgangssignal, dessen Amplitude direkt proportional der Größe des Empfangssignals ist. Dieses Ausgangssignal ist 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 Wert 10 ms.

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 allgemeine als "Langsamabfall" bezeichnet wird. Das Abfallen ist genügend langsam, um sicherzustellen, daß Störungen von den 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 Eingangssignalamplitude (+Eingangsanschluß des Komparators 105) für kurze Zeitabschnitte, beispielsweise mehrere Millisekunden, unter das Bezugsschwellenwertsignal (-Einganganschluß des Komparators 105) abfällt. Im Betrieb vergleicht jeder Zeitverzögerungskomparator 105-1 bis 105-N entsprechende Ausgangssignale der Gleichrichter 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 Auswertungs- 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 Mehrfrequenzempfänger bekannt. Beispiele für solche Schaltungen sind in den US-PS 42 27 055 (7. Oktober 1980) und 40 91 243 (23. Mai 1978) beschrieben.

Fig. 2 zeigt weitere Einzelheiten einer Schaltung 104 zur Erzeugung eines variablen Schwellenwertes. Die Schaltung enthält ein Hochpaßfilter 201, einen Vollweggleichrichter 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 Anprechzeit 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 wird, daß sie für Zeiten positiver Amplitudenänderung des Signals CTH, d. h. positiver Amplitudenänderungen der Hüllkurve des Empfangssignals, gleich der Amplitude des Signals CTH ist. Demgemäß gibt die Schwellenwertsteuerschaltung 204 sofort positive Amplitudenänderungen des Signals CTH 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%, was einem Multiplikationsfaktor (α 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 Ohm darstellt.

Fig. 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 Analog-Digitalwandler am Ausgangsanschluß (Signal VTH) benutzt werden.

Die Schwellenwertsteuerschaltung ist in zwei 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 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 Bezugssignale α und FIXTH werden intern in der Schwellenwertsteuerschaltung benutzt. Das Signal α 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 Signals α und 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 inaktiv und erzeugt ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel. Das Ausgangssignal des Komparators 301 steuert direkt das Übertragungsgatter 303 und über einen Inverter 30 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 Komparators 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 Schwellenwertsignal VTH.

Fig. 4 zeigt als Blockschaltbild ein digitales Ausführungsbeispiel einer Schwellenwertsteuerschaltung zur Realisierung der Schwellenwertsteuerschaltung 204 in Fig. 2. Die Bauteile der dargestellten Steuerschaltung sind eine Eingangs-Ausgangsschaltung (I/O) 410, eine Zentralprozessoreinheit (CPU) 402, eine Taktschaltung 403, ein Schreib-Lesespeicher (RAM) 405, ein Festwertspeicher (ROM) 404 und ein Multiplizierer 407. Die CPU 402, der RAM 405, der ROM 404 und die I/O- Schaltung 410 sind über eine Sammelleitung 406 zu einem sogenannten Mikrocomputersystem zusammengeschaltet. Der Multiplizierer 407 ist ein zusätzliches Bauteil des Mikrocomputersystems und als periphäres 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, 1988. 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 12×12-Bit-Parallelmultiplizierer MPY-12aJ der Firma TRW in Form einer LSI-Schaltung. Dieser TRW-Multiplizierer und seine Arbeitsweise sind in einer TRW- Anwenderveröffentlichung "LSI Multipliers: N×N 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 Flußdiagramms in Fig. 5 verstehen. Dieses Flußdiagramm kann vom Fachmann ohne Schwierigkeiten in ein Programm in der Assembler-Sprache für die CPU 402 umgesetzt werden. Ein solches Programm 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 geordnete 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 üblicherweise 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 RAM 405 und (falls benutzt) dem Multiplizierer 407 gelöscht werden müssen. Das feste Schwellenwertsignal FIXTH, die Zeitkonstante α, das variable Schwellenwertsignal VTH und das modifizierte Filterausgangssignal CTHM werden in Arbeitsregister der CPU 402 geladen. Als Beispiel wird der Wert des Signals FIXTH auf eine Zahl gesetzt, die -33 DBm/Ton für die Amplituden des empfangenen Mehrfrequenzsignals entspricht. Der Wert des Signals α 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 werden beide zu Anfang auf einen Wert eingestellt, der gleich dem gewünschten Wert für das Signal FIXTH ist. Dann wird die Steuerung an den Operationsblock 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 α 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 nein für die Prüfung beim Verzweigungspunkt 504 erreicht wird, bewirkt, daß der Wert des Signals CTHM gleich dem Wert des Produkts der Signale α und CTHM gesetzt wird.

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 Minimums liegt.

Von beiden Blöcken 508 und 509 aus geht die Steuerung auf den Operationsblock 510 über, der bewirkt, daß das variable Schwellenwertsignal VTH über die I/O-Einheit 410 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 Mikrocomputersystems nach Fig. 4 mit dem Programm THRESHGEN erzeugt die Taktschaltung 403 ein Taktsignal mit so hoher Frequenz, daß das Programm THRESHGEN einmal alle 125 µs wiederholt wird, d. h., es ergibt sich eine Abtastrate von 8 kHz für das Signal CTH. Bei dieser Abtastrate entspricht die durch den Wert von α gleich 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 Weise 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 Signalprozessor- Schnittstelleneinheit NEC µPD 7720, 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), hergestellt und vertrieben durch TRW-Company, Kalifornien. Die Programmierung einer bestimmten digitalen VLSI-Signalprozessorschaltung kann von dem Fachmann auf diesem Gebiet leicht durchgeführt werden.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Feststellung von Mehrfrequenztonsignalen in einem Empfangssignal, mit einer Vielzahl von Filtern (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 ein Bezugsschwellenwertsignal (VTH) erzeugt, das bei einer positiven Amplitudenänderung der Hüllkurve des Empfangssignals dieser mit der gleichen zeitlichen Rate folgend proportional erhöht wird, und mit einer Vielzahl von Komparatoren (105-1 bis 105-N), die je an den Ausgang eines zugeordneten Filters angeschaltet sind und Ausgangssignale erzeugen, wobei jedes Ausgangssignal ein individuelles Mehrfrequenztonsignal darstellt, das das an die Komparatoren gelieferte Schwellenwertsignal 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 des Bezugsschwellenwertsignals eine Einrichtung (305) zur wiederholten Multiplikation des Bezugsschwellenwertsignals (CTHM) mit einem Koeffizienten (α) kleiner als 1 zur Erzeugung eines Produktsignals, und eine Einrichtung (301) zum Vergleich des Produktsignals mit dem von der Hüllkurve abhängigen Signals, sowie eine Einrichtung (303, 304), die das von der Hüllkurve abhängige Signal zur Bereitstellung des Bezugsschwellenwertsignals (CTHM) durchläßt, wenn das von der Hüllkurve abhängige Signal größer als das Produktsignal ist, und die das Produktsignal zur Bereitstellung des Bezugsschwellenwwertsignals (CTHM) durchläßt, wenn das von der Hüllkurve abhängige Signal kleiner als das Produktsignal ist, derart, daß das Bezugsschwellenwertsignal mit einer Zeitkonstante von etwa 100 ms abfällt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Bezugsschwellenwertsignals eine Einrichtung aufweist, die unter Ansprechen auf den Bezugsschwellenwert dessen Erniedrigung unter einen vorgegebenen Wert (FIXTH) sperrt.