EP1325606A2 - Fernsprechgerät zum anschluss an ein fernsprechnetz - Google Patents

Fernsprechgerät zum anschluss an ein fernsprechnetz

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Publication number
EP1325606A2
EP1325606A2 EP01986819A EP01986819A EP1325606A2 EP 1325606 A2 EP1325606 A2 EP 1325606A2 EP 01986819 A EP01986819 A EP 01986819A EP 01986819 A EP01986819 A EP 01986819A EP 1325606 A2 EP1325606 A2 EP 1325606A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signals
telephone
signal
received
telephone device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01986819A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Kranz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of EP1325606A2 publication Critical patent/EP1325606A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/82—Line monitoring circuits for call progress or status discrimination
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/738—Interface circuits for coupling substations to external telephone lines

Definitions

  • Telephone device for connection to a telephone network
  • the invention relates to a telephone device which receives audio signals and telephone operating signals via a telephone network, and to a method for processing audio signals and telephone operating signals in a telephone device.
  • Various types of telephone operating signals are transmitted over the public telephone network, which have completely different signal levels.
  • One of the telephone operating signals is the ringing signal, which has an amplitude of 120 V.
  • the DC voltage component of this signal is 60 V.
  • charge unit signals meter pulse signals
  • caller ID signals are transmitted over the network (CID: Caller Identification).
  • the very different signal levels of the individual telephone operating signals are historical.
  • the bell signal was originally used to actuate mechanical bell devices electromagnetically.
  • the short alternating voltage pulses of the meter pulse signal served as counting pulses for a mechanical charge meter.
  • a telephone set for connection to a telephone set according to claim 1 and a method for processing telephone operating signals and audio signals in a telephone set according to claim 21.
  • the telephone set according to the invention is suitable for connection to a telephone network and can be operated either in a waiting mode or in a talk mode.
  • the waiting mode corresponds to the operating mode with the handset on-hook.
  • the first telephone operating signals receive. These can be ring signals, for example.
  • audio signals which are primarily voice signals, as well as second telephone operating signals, for example charge unit signals, are received.
  • the telephone set comprises means for signal conversion which, depending on the mode and / or the type of the received telephone operating signals, carry out a signal conversion of these signals.
  • the telephony device comprises at least one integrated circuit that processes both the audio signals and the telephone operating signals. This measure completely eliminates the need for discrete circuits that were used to decouple the various telephone operating signals. This enables a cheaper and more compact structure of the telephone set.
  • the telephone signals are evaluated together by integrated circuits. These integrated circuits can be analog circuits or digital signal processors. As a result, the historically very different telephone signals can be subjected to a uniform signal evaluation. This makes it possible to process telephone operating signals such as the caller identifiers, which until now could only be evaluated in more expensive telephone sets, also in cheaper devices.
  • the signal levels of the received signals are adapted as a function of the mode and / or the type of the received signal by the means for signal conversion.
  • the signals received via the telephone network are characterized by very different signal levels.
  • the bell signals have an amplitude of 120 V (with a DC voltage component of approximately 60 V), the maximum level values of the meter pulse signals are approximately 12 V, and the amplitude of the voice signals is approximately 3 V.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the at least one integrated circuit is an integrated analog circuit. This has the advantage that an analog / digital conversion and a later digital / analog conversion of the audio signals can be omitted.
  • the received signals can be processed analogue throughout; digital intermediate processing of the signals is no longer necessary.
  • the at least one integrated circuit comprises an analog / digital converter unit and a digital signal processor unit arranged downstream.
  • the analog / digital converter and the digital signal processor are preferably integrated on one chip, so that the entire signal processing is carried out
  • (at least) one integrated circuit can be made.
  • signal processing there is currently a trend towards using digital signal processors.
  • the received signal is in digitized form, it can be further processed by a digital signal processor unit in a freely definable manner.
  • a digital signal processor unit in a freely definable manner.
  • an adjustment of the si Signal processing to the telephone network standards of different countries can be achieved.
  • digital signal processors enable a more flexible evaluation of the received signals.
  • Another advantage of using digital signal processors is that once a chip design has been created for an evaluation chip for telephone sets, it can also be used for future chip generations. With digital logic, it is generally possible to simply transfer the logic design to later generations of CMOS structures.
  • Digital processing also meets the increasing interest in comfortable telephone sets. For example, it is possible to save the caller ID or an oral message in a simple and flexible way.
  • the first telephone operating signals received during the waiting mode advantageously include ringing signals
  • Charge unit signals and caller IDs are necessary in the waiting mode insofar as these signals can still be transmitted even after a call has ended.
  • Caller IDs are also transmitted from the exchange to the telephone in this mode.
  • the second telephone operating signals received during the conversation mode advantageously include charge unit signals and caller identifiers.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the at least one integrated circuit has separate inputs for the signals received in the waiting mode and the signals received in the talk mode.
  • the signals received in waiting mode and in talk mode are routed along differently designed paths.
  • One reason for this is that according to the Telecommunications authorities may not take any power from the telephone network in waiting mode, i.e. when the handset is on hook.
  • the different paths prevent interference of the signals transmitted over the individual paths.
  • the two paths, which are designed for the signals received in the waiting mode and the signals received in the talk mode are fed to the integrated circuit via separate inputs. As a result, the signals can also be subjected to different (preprocessing) in the integrated circuit.
  • the signals received in the waiting mode and the signals received in the talk mode are fed to the subsequent processing stages in multiplex mode. Due to this measure, the signals of both modes can be processed together.
  • the multiplexer is preferably integrated on the at least one chip used for signal processing.
  • the means for signal conversion comprise a voltage-dependent resistor that connects the connecting lines to the telephone network.
  • a voltage-dependent resistor (varistor) is characterized by a non-linear characteristic and conducts better at high voltages than at low voltages. In the event of high voltage peaks from the telephone network, such as occur with electromagnetic interference (lightning strike), this component has a low resistance and thus functions as a first overvoltage protection element for the subsequently arranged modules. Voltage-dependent resistors are characterized by low manufacturing costs.
  • the means for signal conversion advantageously comprise differential AC elements, by means of which the signal path for the signals received in waiting mode is decoupled from the telephone network.
  • differential AC elements are high-pass filters and only transmit the AC voltage component of the signals above a certain cut-off frequency.
  • This AC voltage component contains all relevant information for the signals of the telephone network.
  • the suppression of a DC voltage component prevents the power consumption from the telephone network.
  • the means for signal conversion have high-resistance voltage dividers, which are arranged downstream of the differential AC elements in the signal path.
  • These high-resistance voltage dividers serve on the one hand as a further protection against voltage peaks, on the other hand they ensure that the operating point of the signals received by the differential AC elements is in the range which is predetermined by the operating voltage of the telephone set.
  • the high-resistance design of the resistors also results in low power consumption and high sensitivity.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that the means for signal conversion comprise at least one controllable amplifier unit.
  • the means for signal conversion comprise at least one circuit for determining the maximum level values, the amplification being set as a function of the level values detected. It is particularly advantageous if the controllable amplifier unit and the circuit for determining the maximum level values are integrated on the at least one chip for signal processing.
  • the level of the incoming signals can be adjusted by means of the controllable amplifier unit in such a way that they fully utilize the permitted voltage range of the circuits arranged subsequently.
  • the gain is preferably set as a function of the detected maximum level value of the signals. This ensures the highest possible sensitivity of the signal evaluation.
  • very high incoming signal levels can be adapted by small amplification factors or even by amplification factors ⁇ 0 dB for processing in the circuits arranged below.
  • the at least one controllable amplifier unit is designed as a range selection circuit for the analog / digital converter.
  • the input range can be varied in powers of two.
  • the voltage range that can be read by the converter can be used in the best possible way in order to achieve the highest possible resolution of the digitized signals.
  • the means for signal conversion comprise at least one frequency-selective attenuator.
  • a frequency selective attenuator is a simple measure to attenuate a telephone signal of a certain frequency.
  • the charge unit signals have a constant frequency of 12 kHz or 16 kHz and can be attenuated by such a frequency-selective attenuator.
  • the frequency-selective attenuator is arranged in the signal path for the signals received in the talk mode. Since all the signals received in the conversation mode are processed on the same path, this measure ensures that in particular the charge unit signals are not audible by the user of the telephone, but can still be processed in the circuits arranged below.
  • the frequency-selective attenuator advantageously comprises a parallel resonant circuit, the resonance frequency of which depends, for example, on the frequency of a certain type of received gene telephone operating signals is adapted.
  • a parallel resonant circuit is characterized by an inductance connected in parallel with a capacitance and acts as a bandstop for incoming signals of a defined frequency.
  • the resonance frequency is determined by the values of the capacitance and the inductance.
  • the frequency of the charge unit signals is 12 kHz or 16 kHz and can be damped by the parallel resonant circuit if the components are suitably designed.
  • a resistor is connected in parallel to the parallel resonant circuit. This measure has the advantage that the received signals, the frequencies of which are in the range of the resonance frequency of the parallel resonant circuit, are only attenuated to such an extent that they can still be processed by the subsequently arranged circuits. In particular, it is possible with such a circuit to adjust the level of the charge unit signals to the level of the audio signals.
  • the means for signal conversion include overvoltage protection elements for protecting the inputs of the at least one integrated circuit.
  • overvoltage protection elements for protecting the inputs of the at least one integrated circuit.
  • Zener diode circuits can be used for these overvoltage protection elements. Another advantage of these components is that signals with large signal amplitudes are clipped and that signal level adjustment takes place in this way. This applies in particular to the ringing signals which have high level values.
  • the method according to the invention for processing telephone operating signals and audio signals in a telephone set comprises the following steps: a) receiving first telephone operating signals in waiting mode or second telephone operating signals and audio signals in conversation mode; b) performing a level adjustment depending on the mode and / or the type of the received telephone operating signals; c) joint evaluation of both the audio signals and the telephone operating signals.
  • the signals received over the telephone network have very different signal levels. In order for them to be made available for joint evaluation, they must first be reshaped in such a way that after reshaping they are in a similar level range.
  • the joint evaluation of all telephone operating signals and audio signals drastically reduces the number of electronic components required for signal processing. As a result, the method according to the invention can be operated more cost-effectively than previous methods.
  • Fig. 1 is an overview circuit diagram of the invention
  • Telephone apparatus in which the telephone signals are processed in digital form
  • Fig. 2 shows a corresponding circuit of a telephone set for analog signal processing.
  • Both audio signals and telephone operating signals are transmitted over the telephone network.
  • the connection to the respective telephone network is usually made via two connecting lines, which are designated in Fig. 1 with La and Lb.
  • further connection lines can be provided.
  • an additional alarm line and an earth line are provided, so that a telephone connection comprises four telephone lines.
  • Both the audio signals and the other telephone operating signals are transmitted via the connecting lines La and Lb.
  • One of these operating signals is the ringing signal or ringing signal, which signals incoming calls.
  • the DC voltage of 60 V is superimposed on an AC voltage component with a frequency of 15 to 75 Hz.
  • This superimposed AC voltage component also has an amplitude of approximately 60 V, so that the overall signal can have an amplitude of up to 120 V.
  • Charge unit signals which are also referred to as meter pulse signals, are also transmitted via the connecting lines La and Lb. These are AC signals of a defined duration (100 msec), with each transmitted pulse indicating an accumulated charge unit.
  • frequencies of 12 kHz or 16 kHz are provided for the meter pulse signal.
  • the amplitude of the meter pulse signal is 12 V, which is about four times the amplitude of the audio signal.
  • a caller ID signal (also called Caller ID) is transmitted in order to be able to show the called party the telephone number of the caller.
  • Caller ID Two different standards are used in Europe to transmit this Caller ID, FSK (Frequency Shift Keying) and DTMF (Dual Tone Multi Frequency).
  • FSK Frequency Shift Keying
  • DTMF Dual Tone Multi Frequency
  • the caller IDs are frequency modulated, while in the DTMF method a tone dialing sequence is used to transmit the number.
  • the amplitude of the caller ID signal is of the order of 2 V, that is to say of the order of the audio signals.
  • a polarity reversal signal (a so-called line reversal) is also provided for where the polarity of the connections La and Lb is exchanged.
  • this polarity reversal signal is not provided for in all European standards.
  • the two connecting lines La and Lb are shown in Fig. 1 on the left side. These connecting lines are connected by a voltage-dependent resistor VDR, which is high-resistance (> 1 M ⁇ ) in normal operation and draws little current.
  • VDR voltage-dependent resistor
  • This voltage-dependent resistor VDR has a non-linear current-voltage characteristic; at high-lying
  • a telephone set is used in two operating modes, in a waiting mode with the handset on hook and in a talk mode.
  • the regulations of the respective telecommunications authorities stipulate that no power may be drawn from the telephone network during the waiting mode.
  • the path provided for the talk mode signals comprises the signal lines 2 and 3 and a bandstop which consists of the capacitance C0, the resistor R0 and the inductance L0.
  • the Si connected to the output of the band stop Signal line 4 and signal line 2 are fed to the bridge rectifier 5.
  • the line 6 for the conversation signal connects the output of the bridge rectifier 5 to the p-channel MOSFET T2.
  • the call path is deactivated during the waiting mode. This is done by the HOOK signal, which is present via the resistor R12 at the base of the npn transistor Tl.
  • the HOOK signal blocks the transistor T1.
  • the signal line 7 connected to the gate of the p-channel MOSFET T2 is pulled to a positive potential via the resistor R1, and the p-channel MOSFET T2 blocks. Therefore, no conversation current I s flows during the waiting mode. This meets the requirement not to draw any power from the telephone network during the waiting mode.
  • the signals received in the waiting mode i.e. the ringing signal, the meter pulse signal and the caller IDs, are fed via the signal lines 1 and 2 to the capacitances C1 and C2, which act together with the resistors arranged below as AC elements and only transmit the AC voltage component of the signals present at La and Lb.
  • the resistor R1 is followed by a high-resistance voltage divider, which includes the resistors R2 and R5. Accordingly, the output of resistor R4 feeds the voltage divider made up of R3 and R6.
  • These high-resistance, discrete voltage dividers serve as protection against
  • the A- gears DLP and DLN are designed as differential signal inputs so that interference that affects both signal lines equally can be eliminated.
  • the further signal processing is carried out by the integrated circuit 8, on which all units serving for further signal processing are integrated.
  • the inputs DLP and DLN of the integrated circuit 8 for the wait mode signals are each protected by one of the two overvoltage protection elements D1 and D2.
  • These overvoltage protection elements are made up of Zener diodes, with one diode in the flow direction and the other in the reverse direction, regardless of the polarity of the incoming signal. These elements are intended to protect the subsequent components of the integrated circuit against high incoming voltage peaks. In addition, the signal amplitudes of the bell signals are clipped.
  • the inputs DLP and DLN of the integrated circuit 8 are connected to the analog multiplexer MUX.
  • the AIN input for the talk mode signals is also connected to the MUX analog multiplexer.
  • the call mode signals are designed as single-ended signals and are implemented by the analog multiplexer MUX together with the ground AIP.
  • the analog multiplexer MUX forwards the signals present at its inputs to the analog amplification stage 11 on two signal lines.
  • the inputs DLP and DLN of the integrated circuit 8 are connected to the signal peak detector 9. This determines the maximum voltage values of the wait mode signals present at these inputs and forwards this information to the gain control 10.
  • the task of the gain control 10 is to set the gain factors of the analog gain stage 11 for the wait mode signals in such a way that the full permitted voltage range of the subsequent components is used as far as possible. There are the gain factors 0 dB, 6 dB, 12 dB and 18 dB are available. In the normal case, the gain control 10 selects the highest sensitivity; the gain factor is reduced accordingly only at high signal levels. In contrast, the gain factor for the talk mode signals always has a constant value.
  • the signals amplified by the analog amplification stage 11 are passed on to the analog / digital converter A / D. This converts the analog signals into digital signals so that they can be processed further by the subsequent digital signal processor DSP.
  • the digital signal processor DSP enables analysis and separation of the various signals. In this way, caller IDs or charge unit signals can be displayed on a digital display of the telephone set.
  • the audio signals can then be converted back into analog signals by a digital / analog converter so that they can be heard in the receiver or loudspeaker.
  • a voltage is applied to the HOOK input such that the npn transistor Tl conducts.
  • the gate of the p-channel MOSFET T2 is at ground and a conversation current I s can flow through the component as a drain current.
  • This current flows primarily through the transmission transistor T3, the resistor R8 and the line impedance ZL through the common ground.
  • the conversation flow I s is modulated by the received speech signals and is present via the coupling capacitor C4 at the input AIN for conversation mode signals.
  • the Wheatstone bridge consisting of the line impedances ZL and ZL ', the resistors R7 and R8, the transmission transistor T3 and the additional impedance Z3 has the effect that the signal present at the node 13 is only modulated according to the speech signals of the distant call partner.
  • Speech signals are fed to the integrated circuit 8 via the coupling capacitor C4 and the input AIN.
  • the Wheatstone bridge means that the subscriber's own speech signals, which are coupled in via HOP, are not present at node 13 and are therefore also inaudible.
  • the purpose of the Wheatstone bridge is therefore to suppress the speech signals HOP transmitted by the user of the telephone set in the reception path for the conversation mode signals so that the user's own speech is not perceived by the user in the receiver.
  • Fig. 2 the integrated circuit 8 of a telephone set is shown, in which the signals are processed completely analog.
  • the wait mode signals are again present at the inputs DLP and DLN of the integrated circuit 8.
  • the following components are protected from high voltage peaks by the surge protective elements Dl and D2.
  • the waiting mode signals are converted into two signal lines by the analog multiplexer MUX together with the call mode signals present at the input AIN.
  • the maximum voltages of the wait mode signals are determined by the signal peak detector 9, so that the gain control 10 can set the amplification factor of the analog amplification stage 11 for the wait mode signals.
  • the gain factors 0 dB, 6 dB, 12 dB and 18 dB are also available for this.
  • the talk mode signals are amplified by the analog amplification stage 11 with a constant amplification factor.
  • the signals are then forwarded to the analog signal processing 14. All signals are separated and analyzed there by analog filter circuits.

Landscapes

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Abstract

Bei dem erfindungsgemässen Fernsprechgerät werden Fernsprech-Betriebssignale (Klingelsignal, Gebühreneinheitensignale und Anrufer-Kennungen) und Audiosignale gemeinsam durch einen integrierten Schaltkreis (8) verarbeitet. Dazu ist es notwendig, eine Signalpegelanpassung der einzelnen Signale durchzuführen. Da die Fernsprechsignale gemeinsam durch einen Chip, vorzugsweise durch einen digitalen Signalprozessor (DSP), verarbeitet werden, kann der bisher erforderliche Aufwand an diskreten Bauelementen reduziert werden.

Description

Beschreibung
Fernsprechgerät zum Anschluß an ein Fernsprechnetz
Die Erfindung betrifft ein Fernsprechgerät, welches über ein Fernsprechnetz Audiosignale sowie Fernsprech-Betriebssignale empfängt, sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von Audiosignalen und Fernsprech-Betriebssignalen in einem Fernsprechgerät .
Über das öffentliche Fernsprechnetz werden verschiedene Typen von Fernsprech-Betriebssignalen übertragen, welche völlig unterschiedliche Signalpegel aufweisen. Eines der Fernsprech- Betriebssignale ist das Klingelsignal, welches eine Amplitude von 120 V besitzt. Der Gleichspannungsanteil dieses Signals beträgt 60 V. Außerdem werden über das Fernsprechnetz Gebüh- reneinheitensignale (Meterpulse-Signale) übertragen, deren Signalamplitude 12 V beträgt. Darüber hinaus werden Anrufer- KennungsSignale über das Netz übermittelt (CID: Caller Iden- tification) .
Die sehr unterschiedlichen Signalpegel der einzelnen Fernsprech-Betriebssignale sind historisch bedingt. So diente das Klingelsignal ursprünglich dazu, mechanische Klingelvorrich- tungen elektromagnetisch zu betätigen. Die kurzen Wechselspannungspulse des Meterpulse-Signals dienten als Zählimpulse für einen mechanischen Gebührenzähler.
Wegen der stark unterschiedlichen Spannungspegel der ver- schiedenen Signale ist es auch in modernen Fernsprechgeräten notwendig, diese Signale im Empfangspfad mittels diskreter Bauelemente auszukoppeln und separat zu verarbeiten. Es müssen also bislang in jedem Fernsprechgerät separate, diskret aufgebaute Auswerteschaltungen für die verschiedenen Typen von Fernsprech-Betriebssignalen vorgesehen sein. Hinzu kommt, daß in den verschiedenen Staaten unterschiedliche Standards für die verschiedenen Fernsprech- Betriebssignale existieren. Zum einen weichen die Signalpegel des Klingelsignals, des Meterpulse-Signals etc. in den ver- schiedenen nationalen Fernsprechnetzen voneinander ab. Zum anderen werden die verschiedenen Fernsprech-Betriebssignale auch in unterschiedlichen Formaten übertragen. Während in einigen nationalen Standards die Übertragung der Anrufer- Kennung im FSK-Format (Frequency Shift Keying) vorgesehen ist, erfordern andere Standards die Übertragung dieser Kennung im DTMF-Format (Dual Tone Multi Frequency) . Um diese Anrufer-Kennungen gemäß den verschiedenen nationalen Normen auswerten zu können, sind daher zusätzliche, diskret aufgebaute Auswerteschaltungen erforderlich. Ein Fernsprechgerät, das in hohen Stückzahlen produziert und in verschiedenen Staaten einsetzbar sein soll, muß daher mit verschiedenen diskreten Auswerteschaltungen ausgestattet werden. Dem Vorteil höherer Stückzahlen steht daher der Nachteil eines erhöhten Bauteileaufwands gegenüber.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Fernsprechgerät sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von Fernsprechsignalen zur Verfügung zu stellen, welches mit einem geringeren Bauteileaufwand realisierbar ist und welches eine Anpassung an ver- schiedene Fernsprechnetz-Standards ermöglicht.
Diese Aufgabe wird er indungsgemäß durch ein Fernsprechgerät zum Anschluß an ein Fernsprechgerät nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von Fernsprech-Betriebssignalen und Audiosignalen in einem Fernsprechgerät nach Anspruch 21 gelöst .
Das erfindungsgemäße Fernsprechgerät ist zum Anschluß an ein Fernsprechnetz geeignet und kann entweder in einem Wartemodus oder in einem Gesprächsmodus betrieben werden. Im Regelfall entspricht der Wartemodus dem Betriebsmodus bei aufgelegtem Hörer. Im Wartemodus werden erste Fernsprech-Betriebssignale empfangen. Dieses können z.B. Klingelsignale sein. Im Gesprächsmodus werden Audiosignale, welche in erster Linie Sprachsignale sind, sowie zweite Fernsprech-Betriebssignale empfangen, beispielsweise Gebühreneinheitensignale.
Erfindungsgemäß umfaßt das Fernsprechgerät Mittel zur Signalumformung, welche in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ der empfangenen Fernsprech-Betriebssignale eine Signalumformung dieser Signale vornehmen. Außerdem umfaßt das Fern- sprechgerät mindestens einen integrierten Schaltkreis, der sowohl die Audiosignale als auch die Fernsprech- Betriebssignale verarbeitet. Durch diese Maßnahme können diskret aufgebaute Schaltungen, die zur Auskopplung der verschiedenen Fernsprech-Betriebssignale dienten, komplett ein- gespart werden. Dadurch wird ein kostengünstigerer und kompakterer Aufbau des Fernsprechgeräts ermöglicht.
Die Fernsprechsignale werden gemeinsam durch integrierte Schaltkreise ausgewertet. Bei diesen integrierten Schaltkrei- sen kann es sich um analoge Schaltkreise oder um digitale Signalprozessoren handeln. Dadurch können die historisch bedingt sehr unterschiedlichen Fernsprechsignale einer einheitlichen Signalauswertung unterworfen werden. Dies ermöglicht es, Fernsprech-Betriebssignale wie die Anrufer-Kennungen, die bislang nur in teureren Fernsprechgeräten ausgewertet werden konnten, auch in kostengünstigeren Geräten zu verarbeiten.
Ein weiterer Vorteil bei der gemeinsamen Auswertung der Signale ist, daß die Art und Weise der Signalauswertung durch Umprogrammieren des integrierten Schaltkreises verändert werden kann. Dadurch ist eine Anpassung des Fernsprechgeräts an die Fernsprechstandards verschiedener Länder und insbesondere an die unterschiedlich festgelegten Fernsprech- Betriebssignale möglich. Insbesondere ist es möglich, ein Fernsprechgerät herzustellen, welches sämtliche in Europa verwendeten Fernsprechstandards verarbeiten kann. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Signalpegel der empfangenen Signale in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ des empfangenen Signals durch die Mittel zur Signalumformung angepaßt . Die über das Fernsprech- netz empfangenen Signale sind durch höchst unterschiedliche Signalpegel gekennzeichnet. Die Klingelsignale weisen eine Amplitude von 120 V (bei einem Gleichspannungsanteil von etwa 60 V) auf, die maximalen Pegelwerte der Meterpulse-Signale liegen bei etwa 12 V, und die Amplitude der Sprachsignale be- trägt etwa 3 V. Sollen die empfangenen Signale durch mindestens einen integrierten Schaltkreis gemeinsam verarbeitet werden, so müssen sie zuerst so umgeformt werden, daß ihre Signalpegel nach der Umformung einander in etwa entsprechen. Dies ist die Aufgabe der Mittel zur Signalumformung.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß es sich bei dem mindestens einen integrierten Schaltkreis um einen integrierten analogen Schaltkreis handelt. Dies hat den Vorteil, daß eine Analog/Digital-Wandlung sowie eine spätere Digital/Analog-Wandlung der Audiosignale entfallen kann. Die empfangenen Signale können durchgehend analog verarbeitet werden; eine digitale Zwischenverarbeitung der Signale wird überflüssig.
Alternativ dazu ist es von Vorteil, wenn der mindestens eine integrierte Schaltkreis eine Analog/Digital-Wandlereinheit sowie eine nachfolgend angeordnete digitale Signalprozessoreinheit umfaßt . Dabei sind der Analog/Digitalwandler und der digitale Signalprozessor bevorzugt auf einem Chip inte- griert, so daß die gesamte SignalVerarbeitung durch
(mindestens) einen integrierten Schaltkreis erfolgen kann. Bei der Signalverarbeitung gibt es derzeit einen Trend hin zur Verwendung digitaler Signalprozessoren. Sobald das empfangene Signal in digitalisierter Form vorliegt, kann es durch eine digitale Signalprozessoreinheit in frei definierbarer Weise weiterverarbeitet werden. Im vorliegenden Fall kann durch einfache Umprogra mierung eine Anpassung der Si- gnalverarbeitung an die Fernsprechnetz-Standards verschiedener Länder erreicht werden. Digitale Signalprozessoren ermöglichen insofern eine flexiblere Auswertung der empfangenen Signale.
Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung digitaler Signalprozessoren ist, daß ein einmal erstelltes Chipdesign für einen Auswertechip für Fernsprechgeräte auch für künftige Chipgene- rationen verwendet werden kann. Bei digitaler Logik ist in der Regel eine einfache Übertragung des Logikdesigns auf spätere Generationen von CMOS-Strukturen möglich.
Auch wird eine digitale Verarbeitung dem steigenden Interesse an komfortablen Fernsprechgeräten gerecht. So wird beispiels- weise die Speicherung der Anrufer-Kennungen oder auch einer mündlich vorliegenden Nachricht in einfacher und flexibler Weise möglich.
Vorteilhafterweise umfassen die während des Wartemodus emp- fangenen ersten Fernsprech-Betriebssignale KlingelSignale,
Gebühreneinheitensignale sowie Anrufer-Kennungen. Der Empfang von Gebühreneinheitensignalen ist im Wartemodus insofern notwendig, als daß diese Signale auch nach Abschluß eines Gesprächs noch übermittelt werden können. Ebenso werden A ru- fer-Kennungen in diesem Modus von der Vermittlungsstelle zum Fernsprechgerät übertragen.
Die während des Gesprächsmodus empfangenen zweiten Fernsprech-Betriebssignale umfassen vorteilhafterweise Gebühren- einheitensignale sowie Anrufer-Kennungen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der mindestens eine integrierte Schaltkreis separate Eingänge für die im Wartemodus und die im Gesprächsmodus empfan- genen Signale aufweist. Die im Wartemodus und im Gesprächsmodus empfangenen Signale werden über unterschiedlich ausgelegte Pfade geführt. Ein Grund dafür ist, daß nach Maßgabe der Telekommunikationsbehörden dem Fernsprechnetz im Wartemodus, also bei aufgelegtem Hörer, keine Leistung entnommen werden darf. Außerdem wird durch die unterschiedlichen Pfade ein Interferieren der über die einzelnen Pfade übertragenen Signale verhindert. Die beiden Pfade, welche für die im Wartemodus empfangenen Signale und die im Gesprächsmodus empfangenen Signale ausgelegt sind, werden dem integrierten Schaltkreis über separate Eingänge zugeführt . Dadurch können die Signale auch im integrierten Schaltkreis einer unterschiedlichen (Vor-) Verarbeitung unterworfen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung werden die im Wartemodus empfangenen Signale und die im Gesprächsmodus empfangenen Signale den nachfolgenden Verarbeitungsstufen im Multiplexbetrieb zugeführt. Aufgrund dieser Maßnahme können die Signale beider Modi gemeinsam verarbeitet werden. Der Multiplexer ist bevorzugt auf dem mindestens einen zur Signalverarbeitung dienenden Chip integriert .
Eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung einen Spannungsabhängigen Widerstand umfassen, der die Anschlußleitungen an das Fernsprechnetz miteinander verbindet. Ein spannungsabhängiger Widerstand (Varistor) ist durch eine nichtlineare Kennlinie gekennzeichnet und leitet bei hohen Spannungen besser als bei niedrigen Spannungen. Bei hohen Spannungsspitzen aus dem Fernsprechnetz, wie sie etwa bei elektromagnetischen Störungen (Blitzschlag) auftreten, weist dieses Bauteil einen geringen Widerstand auf und fungiert so- mit als ein erstes Überspannungsschutzelement für die nachfolgend angeordneten Baugruppen. Spannungsabhängige Widerstände zeichnen sich durch geringe Herstellungskosten aus .
Vorteilhafterweise umfassen die Mittel zur Signalumformung differentielle AC-Glieder, durch die der Signalpfad für die im Wartemodus empfangenen Signale vom Fernsprechnetz entkoppelt ist. Diese differentiellen AC-Glieder stellen Hochpaß- filter dar und übertragen lediglich den Wechselspannungsan- teil der Signale oberhalb einer bestimmten Abschneidefrequenz. Dieser Wechselspannungsanteil enthält bei den Signalen des Fernsprechnetzes sämtliche relevanten Informationen. Durch die Unterdrückung eines Gleichspannungsanteils wird die Leistungsentnahme aus dem Fernsprechnetz unterbunden.
Des weiteren ist es von Vorteil, daß die Mittel zur Signalumformung hochohmige Spannungsteiler aufweisen, die den diffe- rentiellen AC-Gliedern nachfolgend im Signalpfad angeordnet sind. Diese hochohmigen Spannungsteiler dienen zum einen als ein weiterer Schutz vor Spannungsspitzen, zum anderen wird durch sie gewährleistet, daß der Arbeitspunkt der durch die differentiellen AC-Glieder empfangenen Signale sich in dem Bereich befindet, der durch die Betriebsspannung des Fernsprechgeräts vorgegeben ist . Außerdem ergibt sich aus der hochohmigen Auslegung der Widerstände ein geringer Stromverbrauch und eine hohe Empfindlichkeit.
Eine besonders bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, daß die Mittel zur Signalumformung mindestens eine regelbare Verstärkereinheit umfassen. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Mittel zur Signalumformung mindestens eine Schaltung zur Bestimmung der maximalen Pegelwerte umfassen, wobei die Verstärkung in Abhängigkeit von den erfaßten Pegel- werten eingestellt wird. Es ist insbesondere von Vorteil, wenn die regelbare Verstärkereinheit sowie die Schaltung zur Bestimmung der maximalen Pegelwerte auf dem mindestens einen Chip für die SignalVerarbeitung integriert sind.
Mittels der regelbaren Verstärkereinheit sind die Pegel der eingehenden Signale derart einstellbar, daß sie den erlaubten Spannungsbereich der nachfolgend angeordneten Schaltungen voll ausschöpfen. Die Einstellung der Verstärkung geschieht dabei bevorzugt in Abhängigkeit von dem erfaßten maximalen Pegelwert der Signale. Dadurch wird eine möglichst hohe Empfindlichkeit der Signalauswertung gewährleistet. Außerdem können sehr hohe eingehende Signalpegel durch kleine Verstärkungsfaktoren oder gar durch Verstärkungsfaktoren < 0 dB für die Verarbeitung in den nachfolgend angeordneten Schaltungen angepaßt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist die mindestens eine regelbare Verstärkereinheit als Bereichswahlschaltung für den Analog/Digital-Wandler ausgebildet. Bei Analog/Digital-Wandlern kann der Eingangsbereich in Zweierpotenzen variiert werden. Der vom Analog/Digital-
Wandler einlesbare Spannungsbereich kann dadurch bestmöglich genutzt werden, um so eine möglichst hohe Auflösung der digitalisierten Signale zu erzielen.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung mindestens ein frequenzselektives Dämpfungsglied umfassen. Ein frequenzselektives Dämpfungsglied stellt eine einfache Maßnahme dar, um ein Fernsprechsignal einer bestimmten Frequenz zu dämpfen. Beispielsweise weisen die Gebührenein- heitensignale eine konstante Frequenz von 12 kHz bzw. 16 kHz auf und können durch ein solches frequenzselektives Dämpfungsglied abgeschwächt werden.
Von Vorteil ist es des weiteren, daß das frequenzselektive Dämpfungsglied im Signalpfad für die im Gesprächsmodus empfangenen Signale angeordnet ist. Da sämtliche im Gesprächsmodus empfangenen Signale auf dem gleichen Pfad verarbeitet werden, wird durch diese Maßnahme sichergestellt, daß insbe- sondere die Gebühreneinheitensignale vom Benutzer des Fernsprechgeräts nicht hörbar sind, sie aber trotzdem noch in den nachfolgend angeordneten Schaltungen verarbeitet werden können.
Das frequenzselektive Dämpfungsglied umfaßt vorteilhafterweise einen ParallelSchwingkreis, dessen Resonanzfrequenz beispielsweise an die Frequenz eines bestimmten Typs von empfan- genen Fernsprech-Betriebssignalen angepaßt ist. Ein Parallelschwingkreis ist durch eine mit einer Kapazität parallelgeschaltete Induktivität gekennzeichnet und wirkt als Bandsperre für eingehende Signale einer definierten Frequenz. Die Resonanzfrequenz wird durch die Werte der Kapazität und der Induktivität bestimmt. Beispielsweise liegt die Frequenz der Gebühreneinheitensignale bei 12 kHz bzw. 16 kHz und kann bei geeigneter Auslegung der Komponenten des Parallelschwingkreises durch diesen gedämpft werden.
Außerdem ist es von Vorteil, daß ein Widerstand parallel zu dem Parallelschwingkreis geschaltet ist. Diese Maßnahme hat zum Vorteil, daß die empfangenen Signale, deren Frequenzen im Bereich der Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises lie- gen, lediglich soweit gedämpft werden, daß sie für die nachfolgend angeordneten Schaltungen noch verarbeitbar sind. Insbesondere ist es mit einer derartigen Schaltung möglich, den Pegel der Gebühreneinheitensignale an den Pegel der Audiosignale anzugleichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung umfassen die Mittel zur Signalumformung Überspannungs- schutzelemente zur Absicherung der Eingänge des mindestens einen integrierten Schaltkreises. Beispielsweise können für diese Überspannungsschutzelemente Zener-Diodenschaltungen genutzt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Bauelemente besteht darin, daß Signale mit großer Signalamplitude geclippt werden und daß auf diese Weise eine Signalpegelanpassung erfolgt. Insbesondere gilt dies für die Klingelsignale, welche hohe Pegelwerte aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung von Fernsprech-Betriebssignalen und Audiosignalen in einem Fernsprechgerät umfaßt folgende Schritte: a) Empfangen von ersten Fernsprech-Betriebssignalen im Wartemodus bzw. von zweiten Fernsprech-Betriebssignalen und Audiosignalen im Gesprächsmodus; b) Durchführen einer Pegelanpassung in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ der empfangenen Fernsprech- Betriebssignale; c) gemeinsames Auswerten sowohl der Audiosignale als auch der Fernsprech-Betriebssignale.
Die Signale, die über das Fernsprechnetz empfangen werden, weisen sehr unterschiedliche Signalpegel auf. Damit sie einer gemeinsamen Auswertung zugänglich gemacht werden, müssen sie zunächst derart umgeformt werden, daß sie nach der Umformung in einem ähnlichen Pegelbereich liegen. Die gemeinsame Auswertung sämtlicher Fernsprech-Betriebssignale und Audiosignale reduziert die Anzahl der für die Signalverarbeitung benötigten elektronischen Bauelemente drastisch. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstiger als bisherige Verfahren betrieben werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Übersichtsschaltbild des erfindungsgemäßen
Fernsprechgeräts, bei dem die Fernsprechsignale in digitaler Form verarbeitet werden;
Fig. 2 eine entsprechende Schaltung eines Fernsprechgeräts für analoge SignalVerarbeitung.
Über das Fernsprechnetz werden sowohl Audiosignale als auch Fernsprech-Betriebssignale übertragen. Der Anschluß an das jeweilige Fernsprechnetz erfolgt in der Regel über zwei Anschlußleitungen, die in Fig. 1 mit La und Lb bezeichnet sind. Darüber hinaus können weitere Anschlußleitungen vorgesehen sein. Beispielsweise ist im deutschen Fernsprechnetz-Standard eine zusätzliche Weckerleitung sowie eine Erdleitung vorgesehen, so daß ein Fernsprechanschluß vier Fernsprechleitungen umfaßt . Zwischen den Anschlußleitungen La und Lb liegt ständig eine Gleichspannung von ca. 60 V an. Über die Anschlußleitungen La und Lb werden sowohl die Audiosignale als auch die sonstigen Fernsprech-Betriebssignale übertragen. Eines dieser Betriebs- Signale ist das Klingelsignal bzw. Ringing-Signal, das ankommende Anrufe signalisiert. Der Gleichspannung von 60 V ist hierbei ein Wechselspannungsanteil mit einer Frequenz von 15 bis 75 Hz überlagert. Dieser überlagerte Wechselspannungsan- teil weist eine Amplitude von ebenfalls ca. 60 V auf, so daß das GesamtSignal bis zu 120 V Amplitude aufweisen kann.
Weiterhin werden über die Anschlußleitungen La und Lb Gebühreneinheitensignale übertragen, die auch als Meterpulse- Signale bezeichnet werden. Hierbei handelt es sich um Wechselspannungssignale von definierter Dauer (100 msec) , wobei jeder übertragene Puls eine aufgelaufene Gebühreneinheit anzeigt. In den gängigen europäischen Fernsprechnetz-Standards sind Frequenzen von 12 kHz bzw. 16 kHz für das Meterpulse- Signal vorgesehen. Die Amplitude des Meterpulse-Signals beträgt 12 V und entspricht damit etwa der vierfachen Amplitude des Audiosignals.
Bei ankommenden Anrufen wird ein Anrufer-Kennungssignal (auch als Caller ID bezeichnet) übertragen, um dem Angerufenen die Telefonnummer des Anrufers anzeigen zu können. Zur Übertragung dieser Caller ID werden in Europa zwei verschiedene Standards verwendet, FSK (Frequency Shift Keying) und DTMF (Dual Tone Multi Frequency) . Im FSK-Standard werden die Anru- fer-Kennungen frequenzmoduliert, während beim DTMF-Verfahren eine Tonwahlsequenz zur Übertragung der Rufnummer verwendet wird. Die Amplitude des Caller-ID-Signals liegt in der Größenordnung von 2 V, also etwa in der Größenordnung der Audio- Signale .
In einigen Fernsprechnetz-Standards ist darüber hinaus ein Umpolsignal (ein sogenanntes Line Reversal) vorgesehen, bei dem die Polung der Anschlüsse La und Lb vertauscht wird. Dieses Umpolsignal ist aber nicht in allen europäischen Standards vorgesehen.
Die beiden Anschlußleitungen La und Lb sind in Fig. 1 auf der linken Seite dargestellt. Diese Anschlußleitungen sind durch einen spannungsabhängigen Widerstand VDR verbunden, der im Normalbetrieb hochohmig ist (> 1 MΩ) und wenig Strom zieht. Dieser spannungsabhängige Widerstand VDR besitzt eine nicht- lineare Strom-Spannungs-Kennlinie; bei hohen anliegenden
Spannungen wird er zunehmend leitend. Dadurch können nachfolgende Schaltungsteile vor eventuell auftretenden Spannungs- spitzen (elektromagnetisch eingekoppelte Störungen, Blitzeinschlag, etc.) wirkungsvoll geschützt werden, da die jeweils auftretende Überspannung abgeleitet wird.
Ein Fernsprechgerät wird in zwei Betriebsmodi verwendet, in einem Wartemodus bei aufgelegtem Hörer sowie in einem Gesprächsmodus. Die Vorschriften der jeweiligen Telekommunika- tionsbehörden sehen vor, daß während des Wartemodus keine Leistung aus dem Fernsprechnetz entnommen werden darf. Bei aufgelegtem Hörer muß daher zwischen den Anschlußleitungen La und Lb ein Widerstand von mindestens 1 MΩ (in einigen Standards 10 MΩ) vorhanden sein.
Dennoch müssen auch während des Wartemodus Fernsprech- Betriebssignale empfangen und ausgewertet werden können. Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist für diese Signale (Ringing-Signal, Caller ID, Meterpulse-Signale) ein eigener Übertragungspfad vorgesehen, der die Signalleitungen 1 und 2, die Kapazitäten Cl und C2 sowie die Widerstände Rl bis R6 umfaßt.
Der für die Gesprächsmodus-Signale vorgesehene Pfad umfaßt die Signalleitungen 2 und 3 sowie eine Bandsperre, die aus der Kapazität C0, dem Widerstand R0 und der Induktivität L0 besteht. Die mit dem Ausgang der Bandsperre verbundene Si- gnalleitung 4 sowie die Signalleitung 2 werden dem Brük- kengleichrichter 5 zugeführt. Die Leitung 6 für das Gesprächssignal verbindet den Ausgang des Brückengleichrichters 5 mit dem p-Kanal MOSFET T2.
Während des Wartemodus ist der Gesprächspfad inaktiv geschaltet. Dies erfolgt durch das HOOK-Signal, das über den Widerstand R12 an der Basis des npn-Transistors Tl anliegt. Im Wartemodus, also bei aufgelegtem Hörer, sperrt das HOOK- Signal den Transistor Tl. Dadurch wird die mit dem Gate des p-Kanal MOSFETs T2 verbundene Signalleitung 7 über den Widerstand Rll auf positives Potential gezogen, und der p-Kanal MOSFET T2 sperrt. Während des Wartemodus fließt daher kein Gesprächsstrom Is. Dadurch wird dem Erfordernis entsprochen, während des Wartemodus keine Leistung aus dem Fernsprechnetz zu entnehmen.
Die im Wartemodus empfangenen Signale, also das Ringing- Signal, das Meterpulse-Signal sowie die Anrufer-Kennungen, werden über die Signalleitungen 1 und 2 den Kapazitäten Cl und C2 zugeführt, die zusammen mit den nachfolgend angeordneten Widerständen als AC-Glieder wirken und nur den Wechselspannungsanteil der an La und Lb anliegenden Signale übertragen.
Dem Widerstand Rl ist ein hochohmig ausgeführter Spannungsteiler nachgeschaltet, der die Widerstände R2 und R5 umfaßt. Entsprechend speist der Ausgang des Widerstands R4 den aus R3 und R6 aufgebauten Spannungsteiler. Diese hochohmigen, dis- kret aufgebauten Spannungsteiler dienen als Schutz vor bei
Fernsprechleitungen immer auftretenden hohen Spannungen. Außerdem dienen sie zur Festlegung des Signal-Offsets, der sich zwischen VSS und VDD befindet und durch das Verhältnis von R2 zu R5 (bzw. von R3 zu R6) definiert wird. Der Wechselspan- nungsanteil der empfangenen Signale setzt auf diese Signal-
Offsets auf und wird den Eingängen für Wartemodus-Signale DLP und DLN des integrierten Schaltkreises 8 zugeführt. Die Ein- gänge DLP und DLN sind als differentielle Signaleingänge ausgeführt, damit Störungen, welche auf beide Signalleitungen gleichmäßig einwirken, eliminiert werden können.
Die weitere Signalverarbeitung wird durch den integrierten Schaltkreis 8 vorgenommen, auf dem sämtliche zur weiteren Signalverarbeitung dienenden Einheiten integriert sind. Die Eingänge DLP und DLN des integrierten Schaltkreises 8 für die Wartemodus-Signale sind jeweils durch eines der beiden Über- spannungsschutzelemente Dl und D2 abgesichert. Diese Überspannungsschutzelemente sind aus Zenerdioden aufgebaut, wobei unabhängig von der Polarität des eingehenden Signals stets eine Diode in Flußrichtung, die andere in Sperrichtung gepolt ist. Mit diesen Elementen sollen die nachfolgenden Bauelemen- te des integrierten Schaltkreises vor hohen eingehenden Spannungsspitzen geschützt werden. Außerdem erfolgt ein Clipping der Signalamplituden der KlingelSignale.
Die Eingänge DLP und DLN des integrierten Schaltkreises 8 sind mit dem Analog-Multiplexer MUX verbunden. Auch der Eingang AIN für die Gesprächsmodus-Signale ist mit dem Analog- Multiplexer MUX verbunden. Die Gesprächsmodus-Signale sind als single-ended Signale ausgeführt und werden von dem Analog-Multiplexer MUX zusammen mit der Masse AIP umgesetzt. Der Analog-Multiplexer MUX leitet auf zwei Signalleitungen die an seinen Eingängen anliegenden Signale an die analoge Verstärkungsstufe 11 weiter.
Des weiteren sind die Eingänge DLP und DLN des integrierten Schaltkreises 8 mit dem Signalpeak-Detektor 9 verbunden. Dieser ermittelt die an diesen Eingängen anliegenden maximalen Spannungswerte der Wartemodus-Signale und leitet diese Information an die Verstärkungsregelung 10 weiter. Aufgabe der Verstärkungsregelung 10 ist es, die Verstärkungsfaktoren der analogen Verstärkungsstufe 11 für die Wartemodus-Signale derart einzustellen, daß möglichst der volle erlaubte Spannungsbereich der nachfolgenden Bauelemente genutzt wird. Es stehen dazu die Verstärkungsfaktoren 0 dB, 6 dB, 12 dB und 18 dB zur Verfügung. Im Normalfall wählt die Verstärkungsregelung 10 die höchste Empfindlichkeit, erst bei hohen Signalpegeln wird der Verstärkungsfaktor entsprechend reduziert. Dahingegen weist der Verstärkungsfaktor für die Gesprächsmodus-Signale stets einen konstanten Wert auf .
Die von der analogen Verstärkungsstufe 11 verstärkten Signale werden an den Analog/Digital-Wandler A/D weitergeleitet. Die- ser setzt die analogen Signale in digitale Signale um, so daß sie von dem nachfolgenden digitalen Signalprozessor DSP weiterverarbeitet werden können. Der digitale Signalprozessor DSP ermöglicht eine Analyse und Separierung der verschiedenen Signale. Dadurch können etwa Anrufer-Kennungen oder Gebühren- einheitensignale auf einer digitalen Anzeige des Fernsprechgeräts angezeigt werden. Die Audiosignale können anschließend von einem Digital/Analog-Wandler wieder in analoge Signale umgesetzt werden, um sie im Hörer oder Lautsprecher hörbar machen zu können.
Soll das Fernsprechgerät vom Wartemodus in den Gesprächsmodus umgeschaltet werden, so wird an den Eingang HOOK eine derartige Spannung angelegt, daß der npn-Transistor Tl leitet. Dadurch liegt das Gate des p-Kanal MOSFETs T2 auf Masse und ein Gesprächsstrom Is kann durch das Bauelement als Drain-Strom fließen. Dieser Strom fließt in erster Linie über den Sendetransistor T3, den Widerstand R8 und die Leitungsimpedanz ZL durch die gemeinsame Masse ab. Der Gesprächsström Is ist durch die empfangenen Sprechsignale moduliert und liegt über den Koppelkondensator C4 am Eingang AIN für Gesprächsmodus- Signale an.
Im Gesprächsmodus gehen zusätzlich Signale über den Eingang HOP in die Schaltung ein. Dieses sind die Sprechsignale des Benutzers des Fernsprechgeräts. Sie werden zunächst durch einen aus den Impedanzen ZI und Z2 aufgebauten Spannungsteiler umgeformt. Anschließend passiert nur ihr Wechselspannungsan- teil die Kapazität C3. Der aus den Widerständen R9 und RIO bestehende Spannungsteiler leitet einen Bruchteil dieses Signals über die Gateleitung 12 an das Gate des Sendetransistors T3 weiter. Der Sendetransistor T3 wird mit der Frequenz des Sprechsignals HOP moduliert. Dadurch wird auch der Gesprächsstrom Is mit dem Wechselspannungsanteil des Sprechsignals HOP moduliert, so daß der andere, entfernte Fernsprechteilnehmer einen entsprechend dem Sprechsignal modulierten Strom Is empfängt .
Die aus den Leitungsimpedanzen ZL und ZL' , den Widerständen R7 und R8, dem Sendetransistor T3 und der zusätzlichen Impedanz Z3 bestehende Wheatstonesche Brücke bewirkt, daß das am Knoten 13 anliegende Signal nur entsprechend den Sprechsigna- len des entfernten Gesprächspartners moduliert ist. Diese
Sprechsignale werden dem integrierten Schaltkreis 8 über den Koppelkondensator C4 und den Eingang AIN zugeführt . Die Wheatstonesche Brücke bewirkt, daß die eigenen Sprechsignale des Fernsprechteilnehmers, die über HOP eingekoppelt werden, nicht am Knoten 13 anliegen und deshalb auch nicht hörbar sind. Der Zweck der Wheatstoneschen Brücke ist es also, die vom Benutzer des Fernsprechgeräts übermittelten Sprechsignale HOP im Empfangspfad für die Gesprächsmodus-Signale zu unterdrücken, damit die eigene Sprache nicht vom Benutzer im Hörer wahrgenommen wird.
In Fig. 2 ist der integrierte Schaltkreis 8 eines Fernsprechgeräts dargestellt, bei welchem die Signale vollständig analog verarbeitet werden. Wieder liegen die Wartemodus-Signale an den Eingängen DLP und DLN des integrierten Schaltkreises 8 an. Die nachfolgenden Bauelemente werden von den Überspan- nungsschutzelementen Dl und D2 vor hohen Spannungsspitzen geschützt. Zusammen mit den an dem Eingang AIN anliegenden Gesprächsmodus-Signalen werden die Wartemodus-Signale vom Ana- log-Multiplexer MUX in zwei Signalleitungen umgesetzt. Dazu werden vom Signalpeak-Detektor 9 die maximalen Spannungen der Wartemodus-Signale ermittelt, so daß die Verstärkungsregelung 10 den Verstärkungsfaktor der analogen Verstärkungsstufe 11 für die Wartemodus-Signale einstellen kann. Auch hierfür stehen die Verstärkungsfaktoren 0 dB, 6 dB, 12 dB und 18 dB zur Verfügung. Die Gesprächsmodus-Signale werden von der analogen Verstärkungsstufe 11 mit einem konstanten Verstärkungsfaktor verstärkt. Anschließend werden die Signale an die analoge Signalverarbeitung 14 weitergeleitet. Dort werden sämtliche Signale durch analoge Filterschaltungen separiert und analysiert .

Claims

Patentansprüche
1. Fernsprechgerät zum Anschluß an ein Fernsprechnetz, welches entweder in einem Wartemodus oder in einem Gesprächsmo- dus betrieben wird, wobei im Wartemodus erste Fernsprech- Betriebssignale empfangen werden, und wobei im Gesprächsmodus Audiosignale sowie zweite Fernsprech-Betriebssignale empfangen werden, g e k e n n z e i c hn e t d u r c h - Mittel zur Signalumformung, welche in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ der empfangenen Fernsprech-Betriebssignale eine Signalumformung dieser Signale vornehmen; - mindestens einen integrierten Schaltkreis (8) , der sowohl die Signal-umgeformten Audiosignale als auch die Signal- umgeformten Fernsprech-Betriebssignale verarbeitet.
2. Fernsprechgerät nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mittel zur Signalumformung den Signalpegel der empfange- nen Signale in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ des empfangenen Signals anpassen.
3. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es sich bei dem mindestens einen integrierten Schaltkreis um einen integrierten analogen Schaltkreis handelt.
4. Fernsprechgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der mindestens eine integrierte Schaltkreis eine Analog/Digital-Wandlereinheit (A/D) sowie eine nachfolgend angeordnete digitale Signalprozessoreinheit (DSP) umfaßt.
5. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die während des Wartemodus empfangenen ersten Fernsprech- Betriebssignale Klingelsignale, Gebühreneinheitensignale sowie Anrufer-Kennungen umfassen.
6. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die während des Gesprächsmodus empfangenen zweiten Fernsprech-Betriebssignale Gebühreneinheitensignale sowie Anrufer-Kennungen umfassen.
7. Fernsprechgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der mindestens eine integrierte Schaltkreis (8) separate Eingänge (DLP, DLN sowie AIN) für die im Wartemodus und die im Gesprächsmodus empfangenen Signale aufweist.
8. Fernsprechgerät nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die im Wartemodus empfangenen Signale und die im Gesprächsmo- dus empfangenen Signale der nachfolgenden Verarbeitungsstufe im Multiplexbetrieb zugeführt werden.
9. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mittel zur Signalumformung einen spannungsabhängigen Widerstand (VDR) umfassen, der die Anschlußleitungen (La, Lb) an das Fernsprechnetz miteinander verbindet.
10. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mittel zur Signalumformung differentielle AC-Glieder (Cl, C2) umfassen, durch die der Signalpfad für die im Wartemodus empfangenen Signale vom Fernsprechnetz entkoppelt ist.
11. Fernsprechgerät nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mittel zur Signalumformung hochohmige Spannungsteiler (R2, R5 und R3 , R6) umfassen, die den differentiellen AC- Gliedern (Cl, C2) nachfolgend im Signalpfad angeordnet sind.
12. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, daß die Mittel zur Signalumformung mindestens eine regelbare Verstärkereinheit (11) umfassen.
13. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, daß die Mittel zur Signalumformung mindestens eine Schaltung (9) zur Bestimmung der maximalen Pegelwerte umfassen, wobei die Verstärkung in Abhängigkeit von den erfaßten Pegelwerten ein- gestellt wird.
1 . Fernsprechgerät nach Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die mindestens eine regelbare Verstärkereinheit (11) als Be- reichswahlSchaltung für den Analog/Digital-Wandler (A/D) realisiert ist.
15. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, daß die Mittel zur Signalumformung mindestens ein frequenz- selektives Dämpfungsglied umfassen.
16. Fernsprechgerät nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das frequenzselektive Dämpfungsglied im Signalpfad für die im Gesprächsmodus empfangenen Signale angeordnet ist.
17. Fernsprechgerät nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das frequenzselektive Dämpfungsglied einen Parallelschwingkreis (C0, L0) umfaßt.
18. Fernsprechgerät nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises (C0, L0) der Frequenz eines bestimmten Typs von empfangenen Fernsprech- Betriebssignalen angepaßt ist .
19. Fernsprechgerät nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß parallel zu dem Parallelschwingkreis ein Widerstand (R0) ge- schaltet ist.
20. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mittel zur Signalumformung Überspannungsschutzelemente (Dl, D2) zur Absicherung der Eingänge (DLP, DLN, AIN) des mindestens einen integrierten Schaltkreises (8) umfassen.
21. Verfahren zur Verarbeitung von Fernsprech- Betriebssignalen und Audiosignalen in einem Fernsprechgerät, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Schritte: a) Empfangen von ersten Fernsprech-Betriebssignalen im Wartemodus bzw. von zweiten Fernsprech-Betriebssignalen und Audiosignalen im Gesprächsmodus; b) Durchführen einer Pegelanpassung in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ der empfangenen Fernsprech- Betriebssignale; c) gemeinsames Auswerten sowohl der Audiosignale als auch der Fernsprech-Betriebssignale .
22. Verfahren nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die gemeinsame Auswertung sowohl der Audiosignale als auch der Fernsprech-Betriebssignale durch mindestens einen integrierten analogen Schaltkreis erfolgt.
23. Verfahren nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das gemeinsame Auswerten sowohl der Audiosignale als auch der Fernsprech-Betriebssignale mittels mindestens eines integrierten Schaltkreises durchgeführt wird, welcher eine Analog/Digital-Wandlereinheit (A/D) sowie eine nachfolgend ange- ordnete digitale Signalprozessoreinheit (DSP) umfaßt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die während des Wartemodus empfangenen ersten Fernsprech- Betriebssignale KlingelSignale, Gebühreneinheitensignale sowie Anrufer-Kennungen umfassen.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die während des Gesprächsmodus empfangenen zweiten Fernsprech-Betriebssignale Gebühreneinheitensignale sowie Anrufer-Kennungen umfassen.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pegelanpassung mittels eines spannungsabhängigen Widerstands (VDR) erfolgt, der die Anschlußleitungen (La, Lb) an das Fernsprechnetz miteinander verbindet.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pegelanpassung mittels differentieller AC-Glieder (Cl, C2) durchgeführt wird, die den Signalpfad für die im Wartemodus empfangenen Signale vom Fernsprechnetz entkoppeln.
28. Verfahren nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Signalpegelanpassung hochohmige Spannungsteiler (R2, R5 und R3, R6) verwendet werden, die den differentiellen AC- Gliedern (Cl, C2) nachfolgend im Signalpfad angeordnet sind.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pegelanpassung durch Regelung der Verstärkung durchgeführt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Pegelanpassung der empfangenen Signale zunächst der Si- gnalpeak der empfangenen Signale erfaßt und anschließend die Verstärkung in Abhängigkeit vom erfaßten Signalpeak geregelt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verstärkungsregelung durch Auswahl des Bereichs des Ana- log/Digital-Wandlers (A/D) realisiert wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Pegelanpassung ein frequenzselektives Dämpfungsglied ver- wendet wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 32, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Pegelanpassung ein Parallelschwingkreis verwendet wird, dessen Resonanzfrequenz der Frequenz eines bestimmten Typs von empfangenen Fernsprech-Betriebssignalen angepaßt ist.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 33, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Signalpegelanpassung mit Hilfe von Überspannungsschutzelementen (Dl, D2) vorgenommen wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 34, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die im Wartemodus empfangenen Signale und die im Gesprächsmodus empfangenen Signale im Multiplexbetrieb verarbeitet werden.
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