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Verfahren zur Ubertragung und zum Empfang von Zeichen auf Fernsprechverbindungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umsetzung, Übertragung und zum Empfang
von Zeichen, insbesondere von Rufströmen, Wahlimpulsen u. dgl., innerhalb eines
Tonfrequenzwahlsystems auf Fernsprechverbindungen.
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Die Einschaltung von Röhrenverstärkern in Fernsprechverbindungen zwingt
dazu, zur übertragung von Zeichen in Form von Gleichstromimpulsen oder Impulsen
niedriger Frequenz Umgehungsschaltungen zu verwenden oder die Zeichengabe in den
Übertragungsbereich des Verstärkers zu verlegen. Im wesentlichen werden hierbei
nur ,Frequenzen innerhalb des übertragenen Sprachfrequenzbandes benutzt. Es ist
also auf der Sendeseite der Sprechverbindung eine Einrichtung erforderlich, welche
die vom Rufgerät, Wähler u. dgl. ankommenden Zeichen, meist Gleichstromzeichen oder
Wechselströme niederer Frequenz, in entsprechende Tonfrequenzzeichen umsetzt und
auf die Leitung gibt. Auf der Empfangsseite muB dann eine entsprechende Einrichtung
vorhanden sein, welche auf die über die Fernleitung ankommenden Zeichenimpulse,
und nur auf diese, anspricht, die Tonfrequenzzeichen erforderlichenfalls wieder
in niederfrequente Zeichen umwandelt oder sonstwie die Betätigung der nachfolgenden
Wahlstufen bewirkt. Die Hauptschwierigkeit bei der tonfrequenten Zeichenübertragung
ist nun die, das
Übertragungsverfahren und den Zeichenempfänger,
der dauernd an der Leitung 'liegt, so auszubilden, daß er nur auf Zeichenströme
und keinesfalls auf Sprechströme und ändere Störungen ansprechen kann. Auf die besondere
Ausbildung eines sprachsicheren Übertragungsverfahrens für Wahlzeichen u. dgl. mit
einfachen Mitteln bezieht sich die Erfindung.
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Es sind bereits mehrere Verfahren für Tonfrequenzrufübertragung bekannt,
die allerdings die Forderungen nach Sprachsicherheit sowie Einfachheit der Geräte
und Übertragungsmittel erfahrungsgemäß nicht oder nur unvollkommen befriedigen konnten.
Dabei verbietet es von vornherein die Rücksicht auf die etwa auftretende Übersteuerung
der Fernsprechverstärker im Zuge der Verbindung sowie die Übersprechgefahr, Tanfrequenzrufzeichen
gegenüber den Sprechströmen allgemein durch höheren Pegel zu kennzeichnen. Es müssen
also andere Unterscheidungsmerkmale gewählt werden. Weiterhin sollen Verfahren außer
Betracht gelassen werden, die Wahl- und Sprechvorgang für die Übertragung in der
Hinsicht trennen, daß die Sprechverbindung erst dann durchgeschaltet wird, wenn
der Wahlvorgang beendet ist. Sie liegen außerhalb .des Lösungsbereiches der Erfindung.
Das gleiche gilt für eine Zeichenübertragung außerhalb, z. B. oberhalb des Sprachfrequenzbandes,
weil sie im Randgebiet des Übertragungsbereiches stark schwankenden Dämpfungswerten
unterliegt oder weil sie ein besonderes, den Übertragungsbereich erweiterndes Frequenzband
beansprucht.
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Eines der ältesten Verfahren zur tonfrequenten Übertragung von Wahlzeichen
u. dgl. innerhalb des Sprachfrequenzbandes besteht nun darin, zur Rufübertragung
eine z. B. durch Verlagerung der betreffenden Kanalträgerfrequenz erzeugte Frequenz
von 50o Hz zu benutzen, die mit einer Frequenz von 20 Hz ainplitudenmaduliert wird.
Dieses Verfahren eist aber unbefriedigend, weil sich zeigte, daß Rufempfangseinrichtungen,
die auf diese 500/20-Hz-Frequenz ansprechen, auch durch absichtlich oder unabsichtlich
erzeugte Sprachfrequenzen der gleichen Zusammensetzung zum Ansprechen gebracht werden
können. Auch Verzögerungseinrichtungen nach dem Akkumulationsprinzip, welche die
Zeichenstromkreise erst betätigen, wenn innerhalb einer bestimmten Zeitdauer eine
gewisse Anzahl von Impulsen der Rufträgerfrequenz empfangen wird, ändern an dieser
Tatsache nichts Wesentliches. Das gleiche gilt für andere Schaltungszusätze und
-maßnahmen innerhalb des Rufempfangsteils, die das unbeabsichtigte Ansprechen der
Rufumsetzung verhindern sollen.
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Ein anderes bekanntes Verfahren benutzt zur Zeichenübertragung zwei
Frequenzen innerhalb des Sprächbandes, und zwar wird eine der Frequenzen im Ruhestrom,
die andere im Arbeitsstrom getastet. Die erste Frequenz, die dauern ausgesandt wird,
im allgemeinen die Pegelfrequenz in Trägerfrequenzübertragungssystemen, sperrt den
Rufempfänger, solange nicht gerufen wird. Für jedes Rufzeichen wird die Pegelfrequenz,
die auch außerhalb des Sprachfrequenzbereiches liegen , kann, unterbrochen und somit
der Rüfempfängerfreigegeben, der nun seinerseits auf die eigentliche Ruffrequenz
ansprechen kann. Nach einem weiteren Vorschlag sollen für die Fernwahlübertragung
zwei Frequenzen, z. B. die Frequenzen 60o und 75o Hz, verwendet werden, wobei der
Rufempfänger nur dann anspricht, wenn beide Frequenzen gleichzeitig empfangen werden.
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Nachdem auch dieses Verfahren zu nicht restlos befriedigenden Ergebnissen
geführt hat, weil die genannten Frequenzen im erfahrungsgemäß energiereichsten Gebiet
des Sprachfrequenzbereichs liegen und daher Störungen der Zeichenübertragung immer
noch auftreten können, wurde vorgeschlagen, das Prinzip der Frequenzmodulation in
die Tonfrequenzwahltechnik zu übernehmen, um zu einfacheren . und betriebssicheren
Anordnungen zu gelangen. Demzufolge sollte eine Frequenz innerhalb des Sprachfrequenzbereiches,
z. B. i5oo Hz, über einen großen Frequenzhub von etwa ± iooo Hz mit der Wahlzeichenfrequenz
von ioo Hz moduliert werden. Der Wahlempfänger soll nur auf die gewobbelte Tonfrequenz
(150o Hz) ansprechen, und mit den an sich bekannten Maßnahmen der Demodulation soll
erreicht werden, daß schließlich nur beim Eintreffen der entsprechend gewobbelten
Tonfrequenz die Wahleinrichtung anspricht. Dabei stellte sich heraus, daß dieses
Verfahren zwar die Forderungen an sprachsichere Empfangstrennung annähernd erfüllt.
Das infolge des großen Frequenzhubes sehr breite Signalfrequenzband von 2ooo Hz
erleidet aber auf Übertragungsleitungen mit großer Frequenzabhängigkeit der Laufzeit,
insbesondere Pupinleitungen, beträchtliche Phasenverzerrungen und macht damit eine
unverzerrte Impulsübertragung unmöglich. Andererseits verlangt der große Frequenzhub
von ± iooo Hz im Empfänger eine sehr breite Durchlaßkurve der stark gedämpften Umsatzfilter,
so daß eine wirklich ausreichende Ansprechsicherheit gegen Sprachstörungen auch
damit nicht gegeben ist.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet nun alle diese Nachteile
und gewährleistet unverzerrte Zeichenübertragung sowie unbedingte Ansprechsicherheit
des Zeichenempfängers gegen Sprachstörungen mit verhältnismäßig einfachen Mitteln.
Es benutzt ebenfalls eine frequ.enzmodulierte Zeichenträgerfrequenz, arbeitet aber
mit einem ausgesprochen kleinen Frequenzhub, verwendet dafür hochselektive Empfangsfilter
und erhöht außerdem die Ansprechsicherheit des Wahlempfängers wesentlich durch Verwendung
von mehreren, 'insbesondere zwei Modulätionsfrequenzen. Als Wahlimpulsträger wird
eine Frequenz F in einem erfahrungsgemäß energiearmen Bereich des Sprachfrequenzbandes
gewählt, beispielsweis, 140o Hz. Der Frequenzhub soll außerordentlich klein sein;
beispielsweise ± 15 Hz. Der Träger F wird im Tonfrequenzwahlsendergleichzeitig mit
beispielsweise zwei Frequenzen fi und f2 gemodelt, die im Bereich unterhalb des
zu übertragenden
Sprachfrequenzbandes, beispielsweise zwischen iio
und 17o Hz, liegen und einen gegenseitigen Abstand von etwa 4o Hz haben.
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Das Blockschaltbild einer beispielsweisen Ausfiihrungsform des Zeichenempfängers
- soll den ertindungsgemäßen Vorgang der Impulsdemodulation und -trennung näher
erläutern. Das frequenzschmale Modulationsgemisch wird im hochselektiven Empfangsfilter
ausgesiebt und gelangt dann in den Amplitud:nbegrehzer, der zunächst alle etwa miteinfallenden
Störimpulse auf gleichen Pegel wie die Toiiwahlimpulse bringt. Im nachfolgenden
Diskriminator, der in Anbetracht des kleinen Frequenzhubes mit sehr steilen Filterflanken
arbeiten kann, erscheinen die beiden Wahlfrequenzen fi und f2 als Amplitudenmodulation
des Tonwahlträgers F. Nach der Demodulation werden sie zwei hochselektiven Resonanzverstärkern
zugeführt und steuern über eine Sperranordnung das Wahlrelais. Die Sperranordnung
arbeitet beispielsweise folgendermaßen: Im Anodenkreis des Resonanzverstärkers I
liegt das Wahlrelais, im Anodenkreis des Resonanzv erstärkers II eine Gleichrichteranordnung,
die eine positiv; Spannung beim Vorhandensein der Frequenz f2 erzeugt. Der Verstärker
I sei durch eine negative Spannung gesperrt. Die am Gleichrichter des Verstärkers
II entstehende positive Spannung wird der negativen Sperrspannung des Verstärkers
I überlagert und entriegelt diesen, sobald der Verstärker 1I ausgesteuert wird.
Dadurch wird erreicht, daß das Wahlrelais nur ansprechen kann, wenn beide Frequenz:n
fi und f2 im Impulsgemisch enthalten sind. Wäre beispielsweise nur fi vorhanden,
so würde zwar der Verstärker I ausgesteuert, aber gleichzeitig durch seine negative
Vorspannung gesperrt werden. Wäre andererseits nur f2 vorhanden, so würde zwar der
Verstärker I entriegelt sein, er wäre aber nicht ausgesteuert und würde damit das
bVahlrelais nicht zum Ansprechen bringen. Das I Kriterium für den am Empfängereingang
ankommenden Wahlimpuls ist also das, daß eine Frequenz F vorhanden sein muß, die
mit den Frequenzen f1 und f2 gleichzeitig frequenzmoduliert sein muß.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Wahlinil>ulsiil>ertragung
noch in der Richtung ausgebaut werden, daß beispielsweise auch eine bestimmte Phasenlage
der Modulationsfrequenzen (fi, f2. . .) zueinander bzw. der Modulationsfrequenz
gegen den, Träger F vorgesehen wird, um weitere Erkennungsmöglichkeiten für die
Nutzfrequenz zu gewinnen.