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Die Erfindung betrifft eine Erkennungsschaltung für den Zustand der
Fehlanpassung an einer Seite einer Gabelverstärkerschaltung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine solche Gabelverstärkerschaltung dient gemäß der DE-PS 3046488
insbesondere dazu, bei der Anrufweiterschaltung die Dämpfung jeweils einer der beiden
in diesem Fall hintereinandergeschalteten Zweidrahtleitungen auszugleichen. Durch
die gegensinnige Steuerung beider Verstärker wird sichergestellt, daß im Betriebsfall
keine selbsterregten Schwingungen auftreten können. Anders ist es, wenn der Anrufer
am Ort A, dessen Anruf vom Ort B zum Ort C weitergeleitet wurde, den Handapparat
seines Fernsprechapparates auflegt. Die Verbindung von A nach B wird zwar dadurch
ausgelöst, durch einseitige Fehlanpassung können aber nun die Verstärker der Gabelver-
stärkerschaltung
ins Schwingen geraten, so daß unter Umständen die Verbindung von B nach C nicht
ausgelöst wird. Um dies zu verhindern wäre es zwar möglich, in gewissen Zeitabständen
den Widerstand zwischen B und A von B aus automatisch zu messen und im Falle einer
Fehlanpassung eine Zwangsauslösung der Verbindung von B nach C vorzunehmen, doch
muß dazu die Verbindung A- B zumindest kurzzeitig aufgetrennt werden, was bei Gesprächen
als Knacken hörbar ist, bei Modem-Betrieb aber sogar Datenverfälschung und Datenverlust
bedeutet.
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Um bei der Gabelverstärkerschaltung, die eingangs beschrieben wurde,
die höchstmögliche Verstärkung einzuschalten, wurde bereits vorgeschlagen, zwischen
den beiden Gabelschaltungen einen Sensor vorzusehen, der auf Rückkopplungsschwingungen
anspricht. Vom Sensor aus wird dann der Verstärkungsgrad in einer oder beiden Sprechrichtungen
so weit hochgesteuert, bis die Rückkopplungsschwingung einsetzt, und dann wieder
auf einen Wert unterhalb des Einsatzpunktes zurückgesteuert (DE-OS 32 26 279).
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Dies ist zur besseren Ausnutzung der Verstärkung im Betriebszustand
durchaus vorteilhaft, läßt aber keine Fehlanpassung erkennen. Wenn eine solche vorliegt,
müßte zum Vermeiden selbsterregter Schwingungen auch der Verstärkungsgrad in ganz
anderen Grenzen regelbar sein als im Betriebszustand, für den der betreffende Vorschlag
gilt. Ein Auslösen der Verbindung von A nach B, die hier am wichtigsten ist, wird
durch die genannten Maßnahmen nicht erreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier eine Erkennungsschaltung
zu schaffen, die den Zustand der Fehlanpassung sofort und sicher ermittelt, ohne
daß eine bestehende Verbindung dadurch gestört wird.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale
gelöst.
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Die erfindungsgemäße Erkennungsschaltung hat den Vorteil, daß sie
ständig an die Gabelverstärkerschaltung angeschlossen sein kann, da sie deren Signale
nicht beeinflußt. Somit wird der Zustand der Fehlanpassung sofort und für die angeschlossenen
Teilnehmer störungsfrei erkannt, und die daraufhin erforderlichen Maßnahmen, nämlich
Auslösen der Verbindung von B nach C und Beendigung der Gebührenzählung für diese
Verbindung, können unverzögert vorgenommen werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Prinzipschaltbild der Gabelverstärkerschaltung,
Fig.2 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Erkennungsschaltung, F i g. 3
eine erweiterte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erkennungsschaltung, F i g.
4 die normalen und verstärkungsreduzierten Übertragungsfunktionen der Gabelverstärkerschaltung
von F i g. 1 zwischen Empfangs- und Sendeseite in Abhängigkeit vom Eingangspegel.
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F i g. 1 zeigt die Gabelverstärkerschaltung nach der DE-PS 3046488.
Sie ist am Ort B untergebracht und verbindet über je eine Zweidrahtleitung einen
Teilnehmer am Ort A mit einem Teilnehmer am Ort C. Für jede Verkehrsrichtung ist
ein mit nichtlinearen Gliedern versehener Verstärker (Kompressor) vorgesehen, und
zwar für die Sprechrichtung A -Cder Verstärker KVA und für die Sprechrichtung C-A
der Verstärker KVC Eine Steuereinrichtung STbetreibt die beiden Verstärker gegensinnig
zueinander so, daß die Summe beider Verstärkungen ein aus der Summe der beiden Gabelübergangsdämpfungen
aÜ abgeleitetes Maß nicht übersteigt. Je eine Spracherkennungsschaltung SPA und
SPCan jedem Verstärkereingang erkennt dazu, welcher Teilnehmer gerade spricht und
veranlaßt die Steuereinrichtung ST dem entsprechenden Verstärker ein seinem Eingangspegel
angemessenes Übertragungsmaß, i. a.
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Verstärkung, zuzuordnen und den anderen Verstärker auf die Differenz
zum Grenzwert einzustellen, was bedeuten kann, daß dieser Verstärker eine Dämpfung
bewirkt. Außer den genannten Einrichtungen enthält die Gabelverstärkerschaltung
an die jeweilige Nachbildung angepaßte Widerstände RN, die im Anpassungsfall, d.
h.
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bei Leitungsabschluß im Ort A bzw. Ort C, für die betreffende Gabel
eine unendlich große Fehlerdämpfung herstellen. Was in diesem Fall vom Ausgang des
einen Verstärkers, KVCoder KVA, zum Eingang des anderen Verstärkers, KVA bzw. KVC;
gelangt, ist allein durch die Gabelübergangsdämpfung as bestimmt. Anders liegen
die Verhältnisse, wenn die Leitung am Ort A oder C nicht abgeschlossen ist. In diesem
Fall beträgt die Fehlerdämpfung Null, was zur Folge hat, daß etwa die Hälfte der
Ausgangsspannung des einen Verstärkers zum Eingang des jeweils anderen Verstärkers
gelangt. Unter diesen Umständen kann es zu selbsterregten Schwingungen kommen.
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Diese Schwingungen stören eine Prüfung daraufhin, ob ein Teilnehmer
aufgelegt hat und deshalb die Verbindung ausgelöst werden muß. Legt nämlich der
Teilnehmer in C auf, kommt in B ein dort zu identifizierender Besetztton an, der
als Kriterium für das Auslösen beider Verbindungen gewertet wird. Das Erkennen des
Besetzttons wird aber durch selbsterregte Schwingungen stark erschwert Außerdem
können bei Fernverbindungen zwischen dem Auflegen und dem Eintreffen des Besetzttons
ca. 3 min. verstreichen, in denen dem Teilnehmer weiterhin Gebühren angelastet werden.
Eine einwandfreie und schnelle Beurteilung des Falles, daß ein Teilnehmer aufgelegt
hat und die Auslösung erfolgen muß, kann daher nur an der A-Seite aus der Tatsache
gewonnen werden, daß dort Fehlanpassung vorliegt.
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Dazu wird die Schaltung von F i g. 2 an den Eingang des Verstärkers
KVA, den Ausgang des Verstärkers KVC und die Spracherkennungsschaltung SPC angeschlossen.
Die an einer Gleichrichterschaltung 1 gleichgerichtete und von einem Integrator
2 mit ca. 50 ms Zeitkonstante geglättete Eingangsspannung des Verstärkers KVA mit
dem Pegel PA wird hier mit dem Pegel PCder von einer Gleichrichterschaltung 4 gleichgerichteten
und von einem Integrator 5 mit gleichfalls ca. 50 ms Zeitkonstante geglätteten Ausgangsspannung
des Verstärkers KVC in einem Fensterkomparator 3 verglichen. Wenn die dem Pegel
PA entsprechende Spannung etwa die Hälfte der dem Pegel PC entsprechenden Spannung
beträgt, liegt Fehlerdämpfung Null vor. Deshalb gibt der Fensterkomparator ein Signal
K ab, sobald die Spannung am Eingang PA etwa das 0,4-bis 0,7fache der Spannung am
Punkt PC hat. Dies ist eigentlich bereits das Kriterium für die kritische Fehlanpassung
am Ort A.
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Nun kann es aber vorkommen, wenn keiner der Teilnehmer in A und C
spricht, daß die Pegel PC und PA sehr klein sind. Dann können alle möglichen parasitären
Einflüsse, wie Restströme, Drift, Offsetspannungen usw., bewirken, daß der Fensterkomparator
3 ein Signal K
abgibt. In der Schaltung von F i g, 2 wird das Signal
K deshalb in einer UND-Schaltung 6 mit dem Ausgangssignal S der Spracherkennungsschaltung
SPC verknüpft.
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Nur wenn beide Signale, K und S, gleichzeitig anstehen, gibt die UND-Schaltung
6 ein Fehlersignal F ab, das als Erkennungssignal für Fehlanpassung auswertbar ist.
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Bei Fehlanpassung wird die Verstärkung beider Verstärker in der Summe
um ca. 10 dB reduziert, und zwar für eine durch einen monostabilen Multivibrator
10 definierte Zeit Damit diese Maßnahme nicht bei jedem kurzzeitig hervorgerufenen
Fehlersignal, das auf einer Leitungsstörung beruhen kann oder durch sich beim normalen
Sprechen einstellende Pegelverhältnisse, die zufällig die Bedingung des Fensterkomparators
3 erfüllen, erzeugt wird, ausgelöst wird, werden das Fehlersignal F und das von
der Spracherkennungsschaltung SPCabgegebene Signal Sin je einem Integrator 7 und
8 mit einer ersten Zeitkonstanten T 1 von 2,4 s integriert und die integrierten
Werte beider Größen in einem Komparator 9 miteinander verglichen. Nur wenn das integrierte
Fehlersignal die-Hälfte der Höhe des integrierten Signais S erreicht, gibt der Komparator
9 ein Quittungssignal Q ab, das den monostabilen Multivibrator 10 startet.
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Dieser macht für die Zeit von 12 s über die Steuereinrichtung ST
von Fig 1 für die Verstärker KVA und KVCdie in F i g. 4 dargestellte Verstärkung
bzw. Dämpfung, abhängig vom jeweiligen Sprachpegel, wirksam.
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Dabei gilt die obere Kennlinie für den aktiven Verstärker, hier also
KVC; während die untere Kennlinie für den anderen Verstärker KVA maßgeblich ist.
Gestrichelt eingezeichnet sind die Kennlinien im Normalbetrieb. Bei einem Sprachpegel
von -25 dB und darunter wird die Verstärkung des hier als aktiv vorausgesetzten
Verstärkers KVC um 3 dB herabgesetzt, die des nicht aktiven Verstärkers KVA um 7,5
dB, was einer Erhöhung der Dämpfung um den gleichen Betrag entspricht Die Gesamtverstärkung
innerhalb der Gabelverstärkerschaltung wird somit um 10,5 dB reduziert. Dabei können
noch Gespräche übertragen werden, selbsterregte Schwingungen, bedingt durch Fehlanpassung
im Ort A, treten dabei aber nicht mehr auf. Bei Sprachpegeln über - 25 dB ist die
Gesamtverstärkung bereits so gering, daß eine Reduzierung um 3 dB ausreicht, um
die Schwinggefahr auszuschließen.
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Die Umschaltung auf die neuen Kennlinien erfolgt in der Steuereinrichtung
STentweder durch logische Verknüpfungsschaltungen oder durch Adressierung anderer
Speicherplätze z. B. in einem EPROM, das sämtliche Kennlinienpunkte für beide Verstärker
sowohl für Normalbetrieb als auch nach Ansprechen des ersten Zeitglieds (10) bei
Fehlanpassung gespeichert enthält Während der 12 s, in denen die Verstärkung reduziert
ist, kann ein von C gesendeter Besetztton erkannt und die Verbindung B-C ausgelöst
werden. Außerdem lassen sich die Signalzustände der Signale Fund Swie folgt auswerten:
Verschwinden F und S während der 12 s, waren sie vorher durch selbsterregte Schwingungen
hervorgerufen worden. Verschwindet nur das Fehlersignal F, liegt Modembetrieb vor,
der auf keinen Fall durch Auftrennen der Verbindung gestört werden darf.
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Bleiben beide Signale bestehen, wird bei Fehlanpassung an A von C
aus noch gesprochen. Im ersten und letzten Fall kann man sicherheitshalber die eingangs
erwähnte Messung des Abschlußwiderstands bei aufgetrennter Verbindung anschließen
lassen, im zweiten Fall verbietet sie sich. Die Auswertung der betreffenden Signale
und die Entscheidung darüber, was sie im Einzelfall be-
wirken, übernimmt die Steuereinrichtung
ST, die zu diesem Behufe zweckmäßig mit einem Mikroprozessor ausgérüstet ist.
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Eine gegenüber F i g. 2 erweiterte Anordnung der Erkennungsschaltung
stellt F i g. 3 dar. Das Signal Sder Spracherkennungsschaltung SPC wird hier zusätzlich
parallel durch einen Integrator 11 mit einer zweiten Zeitkonstante T2 von 6 s integriert,
das integrierte Signal in einem dritten Komparator 12 mit einem festen Schwellenwert
Uref verglichen und das bei Überschreiten dieser Schwelle erzeugte Signal R in einer
UND-Schaltung 13 mit dem Quittungssignal Q verknüpft. Nur wenn die UND-Bedingung
erfüllt ist erscheint ein Signal Z, das das erste Zeitglied 10 startet.
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Diese Mimik bewirkt, daß bei einem Wegfall des Signals S; was bedeutet,
daß die Spracherkennungsschaltung SPC keine Sprache mehr meldet, das Zeitglied 10
nicht mehr gestartet werden kann, wenn danach ein Quittungssignal Q erscheint. Dieses
könnte sich nämlich aufgrund der gleichen Zeitkonstanten der Integratoren 7 und
8 auch noch bilden, wenn die Signale F und S gleichzeitig wegfallen, die Abfallflanken
ihrer Integrationsprodukte aber gleichsinnig so verlaufen, daß die Vergleichsbedingung
für den Komparator 9 erfüllt wird.
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Außerdem wird das Signal Seinem weiteren Integrator 14 mit einer
dritten Zeitkonstante T3 über 16 s zugeführt, an den ein vierter Komparator 15 mit
der gleichen festen Schwelle Uref gegensinnig angeschlossen ist.
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Unterschreitet das Signal Dafür längere Zeit, bestimmt durch die Integrationszeitkonstante
T3 des Integrators 14, die Schwelle Uref, so gibt der Komparator 15 ein Signal ab,
das ein zweites Zeitglied 16, im Ausführungsbeispiel wiederum ein monostabiler Multivibrator,
startet, das für die Dauer seiner Eigenzeit einen 300-Hz-Generator 17 einschaltet.
Dieser Generator mit einer Frequenz am unteren Ende des Übertragungsbereichs ist
mit dem Eingang des Verstärkers KVCverbunden. Dies kann direkt über einen Widerstand
bewirkt werden, mehr noch bietet sich dafür eine der ersten Verstärkerstufe der
bekannten Verstärkerschaltung vorgeschaltete Vorverstärkerstufe an, die zwei summierende
Eingänge aufweist, von denen einer mit der zum Ort C gerichteten Gabelschaltung
und der andere mit dem Generator 17 verbunden wird, während ihr Ausgang zum Eingang
des Verstärkers KVCund damit gleichzeitig zum Eingang der Spracherkennungsschaltung
SPC führt. Damit wird, wenn längere Zeit von C aus nicht gesprochen wurde, die Erkennungsschaltung
für Fehlanpassung selbsttätig aktiviert. Man kann den Generator 17 auch an jeder
anderen Stelle, vorzugsweise am Ausgang des Verstärkers KVC; anschließen, muß aber
gleichzeitig dafür sorgen, daß ein Signal Dafür die Erkennungsschaltung erzeugt
wird. Diese Anschlußweise hat den Vorteil, daß der 300-Hz-Ton nicht der pegelabhängigen
Verstärkung unterworfen wird und somit mit dem niedrigsten Pegel, der eine Auswertung
erlaubt, in Richtung A gesendet werden kann.