DE3220905C1 - Sensor zur Verkehrserfassung von aus Analogsignalen bestehenden Nachrichtenströmen auf Fernmeldeleitungen - Google Patents

Description

• Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, erläutert. Es zeigt Fig 1 ein Blockschaltbild des Sensors nach DE-OS 30 17 623, F i g. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schwellenwertschaltung, F i g. 3 ein ausgeführtes Beispiel für die Schaltung von Fig.2, F i g. 4 eine Weiterbildung der Schaltungen von Fig.2undFig.3.
• Fig. 1 gibt schematisch den aus der DE-OS 30 17 623 bekannten Sensor wieder, der aus fünf Stufen besteht, nämlich einer bei Parallelanschaltung hochohmigen, bei Serienanschaltung niederohmigen Eingangsschaltung 1, die an die Sprechadern der zu erfassenden Fernsprechleitung angeschlossen wird und einen Verstärker sowie einen Bandpaß enthält, einer ersten Schwellenwertschaltung 2, die als Momentanwert-Komparator einstellbarer Ansprechschwelle betrieben ist, einem Integrierglied 3 mit kurzer Aufladezeitkonstante und wesentlich längerer Entladezeitkonstante, einer zweiten Schwellenwertschaltung 4 und einer aus Verzögerungsgliedern aufgebauten Zeitbewertungsschaltung 5, die sowohl Störungen unterdrückt als auch kurze Unterbrechungen in den Sprachsignalen überbrückt.
• Für die erste Schwellenwertschaltung 2 wird nun erfindungsgemäß die in Fig.2 dargestellte Schaltung eingesetzt. Sie enthält zwei Komparatoren 20 und 22 mit um 6 dB unterschiedlichen Ansprechschwellen, und zwar liegt die Ansprechschwelle des Komparators 20 um 6 dB höher als die des Komparators 22. Die Eingänge beider Komparatoren 20, 22 liegen am Ausgang A 1 der Eingangsschaltung 1 von F i g. 1, erhalten also das von der zu erfassenden Fernsprechleitung entweder parallel oder seriell abgegriffene Signal.
• Handelt es sich für beide Komparatoren auf dem Niveau ihrer Ansprechschwellen um ein Signal gleicher Struktur, liegen also beide Ansprechschwellen im Sprachsignalbereich, unterscheiden sich die von beiden Komparatoren abgegebenen Rechteckspannungen nur wenig voneinander, und zwar liefert der Komparator 22 aufgrund seiner niedrigeren Ansprechschwelle etwas längere Rechteckspannungen als der Komparator 20.
• Die Ausgangsspannungen der Komparatoren 20, 22 werden durch Integrierglieder 21, 23 mit Zeitkonstanten von ca. 100 ms getrennt integriert und den zueinander gegenphasigen Eingängen eines Differenzverstärkers 24 zugeführt. Dessen Ausgangsspannung, die der Differenz der ihm zugeführten Eingangsspannungen entspricht, ist - wenn sich die von beiden Komparatoren abgegebenen Rechteckspannungen in ihrer Dauer nur wenig unterscheiden - zu klein, um die nachgeschaltete Z-Diode 25 zu überwinden. Folglich bleiben die Ansprechschwellen beider Komparatoren 20 und 22 auf ihrem ursprünglichen Wert.
• Liegen dagegen die Ansprechschwellen der Komparatoren 20, 22 so, daß der' Komparator 20 auf Sprachsignale, der Komparator 22 dagegen auf rauschähnliche Störsignale anspricht, treten in den von beiden Komparatoren abgegebenen Rechteckspannungen große Unterschiede auf, da der Komparator 22 sehr viel häufiger und länger in den aktiven Zustand geschaltet wird. Entsprechend hoch wird das vom Differenzverstärker 24 abgegebene Ausgangssignal, das nun die Z-Spannung der Z-Diode übersteigt und beide Komparatorschwellen so weit nach oben verschiebt, bis sich ein durch den Regelkreis gegebener Gleichgewichtszustand einstellt, bei dem die Differenzspannung immer gerade noch so hoch bleibt, um die Schwellenverschiebung zur Erzielung gerade dieser Differenzspatinung aufrechtzuerhalten. Bei dieser Art Regelung iiegt die Ansprechschwelle des Komparators æ an tier Störgrenze, die des Komparators 20 mit Sicherheit um 6 dB über der Störgrenze. Am Ausgang A 2 des Komparators 20 erscheint also stets nur dann ein Signal, wenn am Eingang A 1 ein Sprachsignal anliegt. Diese Wirkung ist von der Absoluthöhe des Störpegels unabhängig, sofern der Störabstand nur größer als 6 dB ist.
• Der Fall eines kleineren Störabstands braucht nicht betrachtet zu werden, da solche Verbindungen überhaupt nicht mehr für den Austausch von Sprachsignalen geeignet sind.
• F i g. 3 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die die jeweiligen Ansprechschwellen bestimmenden Bezugspannungseingänge der Komparatoren 20 und 22 sind über einen Spannungsteiler 28, dessen oberster Widerstand hochohmig (z. B.
• 100 kOhm) bemessen ist, während die beiden anderen Serienwiderstände gleich (z. B. je 1,5 kOhm) groß sind, so daß die Ansprechschwelle des Komparators 22 um -6 dB, also den Faktor 2, niedriger liegt als die des Komparators 20, an den Ausgang G einer Addierstufe 26 angeschlossen. Diese besteht aus einem üblich beschalteten Operationsverstärker, dessen einer Eingang an festes Potential angeschlossen ist während dem anderen Eingang die zu summierenden Spannungen, über Widerstände entkoppelt, zugeführt werden.
• Summiert werden hier eine mit Hilfe eines Spannungsteilers 27 erzeugte, än dessen Abgriff E abgenommene Referenzspannung, die hier zwischen -0,6V und -12V einstellbar ist, und die am Ausgang D des Differenzverstärkers 24 erhaltene Differenzspannung, abzüglich der Z-Spannung der Z-Diode 25 und der Flußspannung einer zur Z-Diode in Serie geschalteten Diode, die verhindert, daß Spannungen einer anderen als der hier gewünschten, eine Schwellenverschiebung nach oben bewirkenden negativen Polarität zur Addierstufe 26 gelangen. Die Summe beider Spannungen beträgt hier ca. 3 V, was bei einer Betriebsspannung von 12 V bedeutet, daß Unterschiede in den Ausgangsspannungen der Komparatoren 20 und 22, die sich an deren Ausgängen B1 und B2 (die Dioden an diesen Ausgängen dienen dazu, ein undefiniertes Entladen der Kondensatoren der nachfolgenden Integrierglieder zu verhindern) als Zeitunterschiede, an den Ausgängen C i und C2 der nachgeschalteten Integrierglieder 21 und 23 als Spannungsunterschiede zeigen, bis zu 20 ... 25% toleriert werden. Erst bei größeren Unterschieden überschreitet die Differenzspannung am Ausgang D die Summe aus Z-Spannung und Flußspannung, und die Addierstufe 26 erhält eine zur Referenzspannung zu addierende Zusatzspannung, die die Spannung am Punkt G nach oben verschiebt und somit auch die Ansprechschwellen der Komparatoren 20 und 22 erhöht. Diese Zusatzspannung kann maximal ca. - 9 V erreichen. Ist mit einer Referenzspannung von V die jeweils niedrigste Ansprechschwelle für beide Komparatoren eingestellt, nämlich ca. - 35 dB für den Komparator 20 und -41 dB für den Komparator 22, ist mit einer Zusatzspannung von bis zu -9V eine Schwellenanhebung um bis zu 24 dB möglich. Bei Einstellung der höchsten Referenzspannung von V, was zu Ansprechschwellen der Komparatoren 20 und 22 von -9 dB bzw. - 15 dB führt, beträgt die maximal erreichbare Schwellenanhebung dagegen nur ca. 5 dB.
• Nun liegt am Eingang A 1 bereits ein in der Eingangsschaltung 1 von F i g. 1 um ca. 30 dB verstärk--tes Signal an, so daß die niedrigste Ansprechschwelle v'on -35 dB einem Sprechpegel von -65 dBm entspre- chen würde. In der Praxis wertet man Pegel unter -55 dBm nicht aus. Folglich wird man mit der Referenzspannung nicht unter -1,8V gehen, was den Dynamikbereich der Schwellenanhebung im Ausführungsbeispiel auf ca. 16 dB verringert. Soll der Dynamikbereich größer oder kleiner festgelegt werden, so hat man das mit der Dimensionierung der Widerstände am Summiereingang der Addierstufe 26 in der Hand. Vergrößert man den Widerstand, über den die Zusatzspannung zugeführt wird, verringert das den Dynamikbereich und umgekehrt Folglich ist die Einstellung sowohl der Referenzspannung als auch des Dynamikbereichs am Einsatzort unkritisch und kann nach den dort bekannten Dämpfungsverhältnissen entsprechend dem Dämpfungsplan geschehen. Die Punkte A 1 und A 2 von F i g. 3 entsprechen denen von F i g. 1 und F i g. 2. Soll die Signalauswertung ganz gesperrt werden, geschieht dies durch ein Sperrsignal am Eingang Sdes Komparators 20.
• Bei der Anordnung von F i g. 3 bestimmt der jeweilige Pegel des Störsignals die Höhe der Ansprechschwellen der beiden Komparatoren, unabhängig davon wie groß das Sprachsignal ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung, die schematisch in F i g. 4 wiedergegeben ist, kann man noch die Höhe des Sprachsignals in die Schwellepregulierung mit einbeziehen, indem am Eingang A 1 eine Gleichrichterschaltung 29 und ihr nachfolgend ein weiteres Integrierglied 30 angeschlossen werden. Beide Stufen bilden den Mittelwert des jeweiligen Eingangssignals, und dieser wird ebenfalls der Addierstufe 26 zugeführt und zur Referenzspannung und ggf. der über den Differenzverstärkern 24 gewonnenen Zusatzspannung addiert. Damit wird die am Spannungsteiler 28 auftretende Spannung, die die Ansprechschwellen der beiden Komparatoren bestimmt, auch bei hohen Sprachsignalen (Nutzsignalen) nach oben verschoben, d. h. die Ansprechschwellen folgen dem jeweiligen Verhältnis zwischen Nutz- und Störsignal und nehmen im Idealfall etwa die Mitte zwischen beiden ein, wobei die eine etwas über, die andere, um 6 dB tiefer, etwas unterhalb dieser Mitte liegt.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Sensor zur Verkehrserfassung von aus Analogsignalen bestehenden Nachrichtenströmen auf Fernmeldeleitungen, bestehend aus der Hintereinanderschaltung von a) einer frequenzbewertenden Eingangsschaltung, b) ' einer amplitudenbewertenden und -begrenzenden ersten Schwellenwertschaltung, c) einer zeitbewertenden Signalformerschaltung, d) einer zweiten Schwellenwertschaltung und e) einer die Impuls- und Pausenzeiten des von der zweiten Schwellenwertschaltung gelieferten Signals getrennt bewertenden Zeitbewertungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwellenwertschaltung zwei Komparatoren (20, 22) mit geringfügig unterschiedlichen Ansprechschwellen enthält, die eingangsseitig parallelgeschaltet sind und deren Ausgänge über Integrierglieder (21, 23) mit den Eingängen eines Differenzverstärkers (24) verbunden sind, dessen Ausgangssignal die Ansprechschwellen beider Komparatoren (20, 22) gleichsinnig verschiebt (F i g. 2).
2. 2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Differenzverstärkers (24) erst ab Überschreiten einer Mindesthöhe auf die Ansprechschwellen der beiden Komparatoren (20,22) wirkt.
3. 3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindesthöhe, ab der das Ausgangssignal des Differenzverstärkers (24) wirksam ist, durch eine zu dem Differenzverstärker ausgangsseitig in Serie geschaltete Z-Diode (25) bestimmt wird (F i g. 2 und 3).
4. 4. Sensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Differenzverstärkers (24) in einer Addierstufe (26) einer die Minimalwerte der Ansprechschwellen beider Komparatoren (20, 22) definierenden Referenzspannung überlagert wird (F i g. 3).
5. 5. Sensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzspannung in der Addierstufe (26) zusätzlich ein durch eine Gleichrichterschaltung (29) und ein weiteres Integrierglied (30) aus dem Eingangssignal gewonnenes Mittelwertsignal überlagert wird (F i g. 4).

   Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Verkehrserfassung von aus Analogsignalen bestehenden Nachrichtenströmen auf Fernmeldeleitungen, bestehend aus der Hintereinanderschaltung von a) einer frequenzbewertenden Eingangsschaltung, b) einer amplitudenbewertenden und -begrenzenden ersten Schwellenwertschaltung, c) einer zeitbewertenden Signalformerschaltung, d) einer zweiten Schwellenwertschaltung und e) einer die Impuls- und Pausenzeiten des von der zweiten Schwellenwertschaltung gelieferten Signals getrennt bewertenden Zeitbewertungsschaltung.

   Ein solcher Sensor ist durch die DE-OS 30 17 623 bekannt. Mit diesem Sensor ist es möglich, Nachrichtenfluß auf Fernmeldeleitungen in Form analoger Wechselspannungen im Frequenzbereich von etwa 0,3 bis 3 kHz zu erfassen, wobei der Nachrichtenfluß selbst nicht beeinträchtigt wird. Ferner werden zusammengehörige Nachrichten zusammenhängend erfaßt, auch wenn sie natürliche Pausen enthalten.

   Die Unterscheidung zwischen Nutzsignal und länger dauerndem Störsignal, wie Rauschen, Starkstrom- und Bahnstrombeeinflussung sowie Übersprechen von Fernsprechsignalen, wird hier in der ersten Schwellenwertschaltung durch Amplitudenbewertung getroffen.

   Ihre Ansprechschwelle ist umschaltbar ausgebildet, damit die am jeweiligen Einsatzort herrschenden Pegelverhältnisse berücksichtigt werden können. In der Regel reicht diese Maßnahme aus, um die gewünschte Trennung zwischen Nutz- und Störsignal der oben erwähnten Kategorie zu erzielen. Andere Störungen, die sich durch hohe Amplitude, aber kurze Dauer auszeichnen, werden ohnehin in einer anschließenden Stufe eliminiert. In kritischen Fällen, d. h. bei geringem Abstand zwischen Nutz- und Störsignal, ist die Einstellung der Ansprechschwelle der ersten Schwellenwertschaltung aber äußerst heikel, weil dann entweder zu wenig vom Nutzsignal oder aber Anteile vom Störsignal mit erfaßt werden.

   Zur Feststellung des Vorhandenseins oder Fehlens eines Nutzsignals in einem Fernsprechkanal ist es bekannt, die Kurzzeitleistung mit Schwellenwerten sowie mit der vorhergehenden (verzögerten) Kurzzeitleistung zu vergleichen (DE-OS 26 23 025). Eine andere bekannte Anordnung wertet zur Ermittlung der Signalart den Frequenzgehalt des Signals, insbesondere die Anzahl der Nulldurchgänge aus, unter der Voraussetzung, daß das Leitungsrauschen sich dadurch von Sprachsignalen unterscheidet, daß bei ihm die Anzahl der Nulldurchgänge innerhalb einer bestimmten Zeitspanne praktisch konstant ist (DE-OS 25 18 320).

   Beide Lösungen sind für das Erkennen von freien Sprachkanälen in PCM-Systemen u. ä. durchaus geeignet, für eine Erfassung der tatsächlichen Belegungsdauer einer Leitung arbeiten sie aber zu unsicher, zumal bei der hier zu berücksichtigen Art der Störungen nicht wie im letztgenannten Fall vorausgesetzt von konstanter Anzahl der Nulldurchgänge pro Zeiteinheit ausgegangen werden kann.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Sensor der eingangs genannten Art eine noch sichere Unterscheidung von Nutzsignal und Störsignal zu erzielen, ohne daß schwierige Einstellvorgänge nötig sind. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

   Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß sich die Höhe der für die Nutzsignale maßgeblichen Ansprechschwelle so reguliert, daß sie immer um den Unterschied zwischen den Ansprechschwellen beider Komparatoren über dem Störpegel liegt. Damit hat man die höchste Sicherheit, die Nutzsignale zu erfassen, aber keinesfalls Verfälschungen der Erfassungszeit durch Störanteile zu bekommen.