NO770696L - Fremgangsm}te og apparat for dekoding av signaler med flere frekvenser - Google Patents

Description

Mottaker for flerfrekvenssignalering.

Oppfinnelsen angår en mottager for flerfrekvenssignalering for dekoding av forutbestemte kombinasjoner av lydfrekvenssignaler for utledning av signalinformasjon, omfattende en inngang for mottagning av lydfrekvenssignalene, filteret for å skille de mottatte signaler i adskilte høye og lave frekvensbånd, en digitaldetektor for det høye frekvensbånd for detektering av de enkelte forutbestemte frekvenser i dette frekvensbånd og for indikering av disse, en digitaldetektor for det lave frekvensbånd for detektering av de enkelte forutbestemte frekvenser i dette frekvensbånd og for indikering av disse, og en utgangskrets for indikering av de detekterte frekvenser som følge av hovedsakelig samtidig og konstant indikering i de to detektorer i forutbestemte tidsrom.

I telefonanlegg overføres ofte abonnenentenes ved hjelp av fingerskive eller lignende valgte sifre ved kombinasjon av lydfrekvenssignaler. Hvert siffer representeres av en kombinasjon av to lydfrekvenssignaler, en valgt fra en gruppe av høye lydfrekvenser og en andre valgt fra en gruppe lave lydfrekvenser. Da disse lydfrekvenser befinner seg innenfor talefrekvensbåndet er det alltid mulig at lyd som mottas av mikrofonen eller som stammer fra overhøring på en abonnentledning kan omfatte, signaler med samme frekvenser som en eller flere av de nevnte lydfrekvenssignaler. En mottager for flerfrekvenssignaler må skille mellom gyldige lydfrekvenssignaler som representerer signaleringsinformasjon og ugyldige eller falske lydfrekvenssignaler. Analoge lydfrekvenssignalmottagere med tilfredsstillende funksjon er f.eks. kjent fra kanadisk patentskrift nr. 69^ 870. Denne mottager dekoder forutbestemte kombinasjoner av lydfrekvenssignaler til like-

strømsignaler, forutsatt at kravene, til signalparametre så

som frekvens, minste amplitude og varighet under en forutbestemt tid er oppfylt. Senere er det utviklet mottagerkretser for lydfrekvenssignaler hovedsakelig basert på digitale kretser, slik som angitt i kanadiske patentskrifter nr. 858 710 -og

963 593- Begge disse kretser.kan fremstilles med meget mindre omkostninger enn det som er mulig med den ovenfor nevnte analoge lydfrekvenssignalmottager.

Analoge mottagere for flerfrekvenssignalering slik som angitt i kanadisk patentskrift nr. 69^ 870, er utnyttet i meget stor utstrekning i nordamerikanske telefonanlegg for mottagning av abonnentsløyfesignalering. Lengden og kvaliteten av disse abonnentsløyfer varierer betydelig sammenlignet med hverandre. Tidligere har slike lydfrekvenssignalmottagere vært tvunget til å være tilstrekkelig følsomme for å motta og dekode lydfrekvenssignaler som overskrider et vi sst minimumnivå. Dette minimumnivå ble valgt slik at det var tilstrekkelig lavt for at alltid akseptere gyldige lydfrekvenssignaler, men dette inne-bar ikke at nevnte nivå var tilstrekkelig høyt for å avvise falske lydfrekvenssignaler. I motsetning hertil er sløyfe-kretsene i trykknapptelefonanlegg og ved mange abonnentsentral-bord betydelig kortere enn mange abonnentsløyfer i vanlige telefonanlegg. Disse kortere sløyfekretser har vanligvis mere enhetlig transmisjonskarakteristikk. Signalering i disse sløyfekretser er således enklere å skille fra overhøring og andre støysignaler. I trykknapptelefonanlegg har man funnet . det helt tilfredsstillende å anvende mottagere som inneholder digitalkretser for flerfrekvenssignalering.! I vanlige telefonanlegg har man imidlertid funnet at anvendelsen av digitalkretser, slik som i kanadisk patentskrift nr. 963 593, gir uakseptabel høy feilsannsynlighet.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe

en mottager av den innledningsvis nevnte art som ikke har de ovenfor nevnte ulemper og som anvender frekvensdetektorer med digitale kretser, slik at det oppnås en vesentlig mer økonomisk fremstilling av mottageren.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved komponenter som er forbundet med filteret for frembringelse av terskel-nivåer for høyfrekvensbåndet og lavfrekvensbåndet i avhengighet av amplitudene i de to bånd, en første signaloverføringsan-ordning mellom digitaldetektoren for høyfrekvensbåndet og filteret for' i avhengighet av terskelnivået for digitaldetektoren for dette bånd å overføre bare signaler i dette bånd som overskrider terskelnivået for lavfrekvensbåndet, og en andre signaloverføringsanordning mellom digitaldetektoren for lavfrekvensbåndet og filteret for i avhengighet av terskelnivået i høyfrekvensbåndet å overføre bare signaler i lavfrekvensbåndet som overskrider terskelnivået i høyfrekvens-båndet til digitaldetektoren for lavfrekvensbåndet.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå

av kravene 2-5-

Toleransen for sløyfestøy og transientsignaler forbedres ved tillegg av låsetidskretser mellom hver digital-frekvensdetektor og utgangskretsen. Hver låsekrets reagerer umiddelbart på en frekvensdetektering og på opphør av en frekvensdetektering først efter en forutbestemt tidsperiode.

Da således noen få perioder av lydfrekvenssignalet avbrytes

av et sløyfetransientforhold,utelater lydfrekvenssignalmot-tageren avbruddet uten hensyn til om frekvensdetekteringen gjenopptas innenfor en forutbestemt tidsperiode.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal neden-for beskrives nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et blokkskjema for en mottager ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et blokkskjema for en del av mottageren på fig. 1.

Den på fig. 1 viste flerfrekvenssignaleringsmot-tager omfatter en høyfrekvensbånddekoder 10a og en lavfrekvens-bånddekoder 10b. Dekoderen 10a mottar :signaler fra et høypass-filter 2a og dekoderen 10b mottar signaler fra et lavpassfilter 2b. Et høypassfilter 2 er anordnet i serie mellom inngangs-klemmen 1 og filtrene 2a og 2b. Høypassfilteret 2 hindrer hver vesentlig mengde lavfrekvenssignaler fra å mottas f.eks. nummerslagningsfrekvenser, brom på mateledningen og ringesignaler. Høyfrekvensfilteret 2a har en grensefrekvens rett under den laveste frekvens som skal detekteres ved hjelp av høyfrekvens-bånddekoderen 10a. På tilsvarende måte har lavpassfilteret 2b en grensefrekvens rett over den høyeste frekvens som skal

.detekteres<y>ed hjelp av lavfrekvensbånddekoderen 10b. En tidsstyrekrets 4 mater symmetriske firkantpulser med frekvensene l60 kHz og 500 Hz til de respektive dekodere. En logisk krets 6 for forberedelse'av utgangen anvender tidsstyresignalet med

frekvensen 500 Hz og logiske signaler fra dekoderne, som til-føres via ledninger 25a og 25b for tilveiebringelse av tilbake-stillingssignaler og forberedelsessignaler på ledninger 7 respektive 8. Virkemåten av disse kretselementer vil fremgå tydeligere av den følgende beskrivelse av høyfrekvensbånd-dekoderen 10a.

Dekoderen 10a og dekoderen 10b er hovedsakelig identiske, og derfor skal bare dekoderen 10a beskrives her . i detalj. ' Signaler som mottas fra høypassfilteret 2a til-føres en inverterende forsterker 12 via en motstand 13- En motstand 1H er innkoplet mellom utgangen og inngangen i forsterkeren 12 og bestemmer i kombinasjon med motstanden 13 på kjent måte forsterkningen i forsterkeren 12. Utgangs signalet fra forsterkeren 12 tilføres en ikke-inverterende inngang i en differensialforsterker 15 og en anode i en diode 18. Katoden i denne diode er forbundet med et lavpassfilter 19- Kombi-nasjonen av dioden 18 og lavpassfilteret 19 bevirker et like-rettet høyfrekvensbåndterskelsignal proporsjonalt med signalet på utgangen av forsterkeren 12. Høyfrekvensbåndterskel-signalet tilføres fra utgangen av filteret 19 til dekoderen 10b via en ledning 16a. På tilsvarende måte utledes lav-frekvensbåndterskelsignalet ved hjelp av en likeretter i . dekoderen 10b og tilføres den inverterende ^inngang i differ-ensialforsterkeren 15 i dekoderen 10a via én ledning 16b. Signaler på den ikke inverterende inngang i forsterkeren 15 som har en amplitude som overskrider lavfrekvensbåndterskel-signalet forårsaker at forsterkeren 15 frembringer begrensede signaler. Disse begrensede signaler tilføres fra utgangen i forsterkeren 15 til en styreinngang i en frekvensdetektor 20 med digitale kretser og til en inngang i en tidsstyrekrets 22. Tidsstyresignalene med frekvensen l60 kHz fra tidsstyreinn-retningens 4 utgang tilføres en telleinngang i detektoren 20 og til en annen inngang i tidsstyrekretsen 22. Tidsstyrekretsen 22 leverer et avlesningssignal som faller sammen med den første halvperiode av den første firkantpuls i tidsstyre signalet med frekvensen 160 kHz efter en overgang fra lavt til høyt begrenset signal og frembringer et avlesningssignal på avlesningsledningen 23. Under den andre halvperiode av tidsstyresignalet mates tilbakestillingssignal fra tidsstyrekretsen 22 til detektoren 20 via en tilbakestillingsledning 2 4- Detektoren 20 omfatter en binær teller som ikke er vist, og som teller . tidsstyresignalene med frekvensen 160 kHz som opptrer mellom tilbakestillingssignalene fra tidsstyrekretsen 22 for å gi et mål for perioden av hver mottatt frekvens. En

ikke vist innretning i detektoren 20 er innrettet til på en av utgangsledningene H1-H4 å avgi telleverdien. som tilsvarer

perioden, pluss eller minus noen få prosent, for en av de fire høyfrekvensbånd som opptrer. Denne innretning i detektoren 20 dekoder også et overløp av tellingen som styrer en styreinngang i detektoren 20 for å hindre ytterligere telling inntil tilbakestillingssignalet er frembragt av tidsstyrekretsen 22. Dette hindrer at telleren gir falsk indikering som følge av en telleverdi 0. Fire låsetidskretser 30 har hver en inngang som er forbundet med en av ledningene H1-H4 og en utgang som er forbundet med en av ledningene DH1-DH4. Opptreden av av-lesningssignalet på ledningen 23 bringer hver låsekrets 30 til effektivt å innta tilstanden på inngangsledningen H. I det tilfelle at detektoren 20 indikerer en detektert frekvens på en eller flere av ledningene H1-H4 samtidig med avlesnings-signaiet på avlesningsledningen 23, bringer den tilhørende låsekrets 30 til å la denne indikering passere fra ledningen _.H til den tilsvarende ledning DH og bibeholde denne indikering under 2-3 millisekunder efter den sist opptredende indikering. I dekoderen 10b bibeholder en lignende låse<!>tidskrets en indikering av detektering.under en periode fra 4-6 millisekunder efter den siste indikering. Låsekretsen 30 hindrer avbrudd i en detekteringsindikering i en av ledningene DH1-DH4, som ellers f.eks. kan skje som følge av pulsforstyrrelser i abonnentsløyfen. Ledningene DH1-DH4 er fra utgangene av låsekretsen 30 forbundet med inngangene i et utgangsbuffert-register 28 og med inngangene i en stor ELLER -portkrets 25 som ekskluderer 1 av 4. Utgangen fra portkretsen 25 er via ledningen 25a forbundet med den logiske krets 6 for forberedelse av utgangen og.tilveiebringer en indikering til den logiske

krets 6 når ikke flere og ikke færre enn en av ledningene DH1-DH4 har en detekteringsindikering. På lignende måte mottas en indikering av den logiske krets 6 fra dekoderen 10b via ledningen 25b- Den logiske krets 6 anvender tidsstyresignaler med frekvensen^ 500 Hz for å tilveiebringe et forberedelses-signal på ledningen 8 når en avbrutt indikering'har forekommet på begge ledningene 25a og 25b under minst en forhåndsbestemt tidsperiode. I det nordamerikanske telefonsystem frembringes forberedelsessignalene ca. 40 millisekunder efter at mottageren begynner å motta gyldige signaleringssignaler. Forberedelsessignalene bringer registeret 28 til å lagre tilstanden på ledningene DH1-DH4 og til å overføre disse lagrede til-stander til tilsvarende utganger. Disse utganger er på fig. 1 betegnet med det nordamerikanske telefonsystems standard-abonnentsignaleringsfrekvenser. I høyfrekvensbåndet består disse frekvenser av 1209, 1336, 1477 og 1633 Hz og i lavfrekvensbåndet av 697, 770, 852 og 941 Hz. Efter en forutbestemt tidsperiode frembringer den logiske' krets 6 et tilbakestillingssignal som mottas av registeret 28 på tilbakestillings-ledningen 7- Tilbakestillingssignalet fjerner den lagrede tilstand fra registeret 28 og avslutter således indikeringen på

utgangen. Den logiske krets 6 kan frembringe et annet for-beredelsessignal bare efter at det har forekommet et avbrudd i indikeringen på en av ledningene 25a eller 25b. Således arbeider flerfrekvensmottageren for å dekode hver opptredende av en gyldig lydfrekvenskombinasjon som mot.tas under en tidsperiode på minst 40 millisekunder.

Signalerings frekvenser som mottas fra hver gitt abonnentsløyfe har likeartede lydfrekvenssignalamplituder. Dette oppnås ved at de høye og lave lydfrekvenssignaler frembringes med meget like amplituder i abonnenttelefonen. Ved overføring via abonnentsløyfen til sentralstasjonen utsettes begge signalene for støy og dempning i sløyfen. Fordelen ved denne likhet i signalamplitudene ivaretas som tidligere angitt ved utledningen av det øvre og nedre båndterskelsignal, som krysskoples til de respektive begrensende differential-forsterkere 15 i dekoderen 10a og 10b. Terskelnivåene skal være tilnærmet proporsjonale med de mottatte signalnivåer, særlig, nær eller på de lavere nivåer for gyldige lydfrekvens- amplituder. Ellers svekkes den fordel som oppnås ved kryss-koplingen av terskelnivåene når den er mest betydningsfull. Ved denne utførelsesform er det derfor å foretrekke at dioden 18 har et lavt spenningsfall i passeringsretningen, i det minste så lavt som ved en germaniumdiode eller en' Schottky-barrierediode av silicium; Alternativt kan en karakteristikk med lavt spenningsfall i passeringsretningen oppnås ved an-vendelse av en siliciumdiode med ehPN-overgang i kombinasjon med en forsterker. Ved den viste utførelsesform har dette vist seg å gi tilstrekkelig beskyttelse mot falsk signalering og enda verre tilstrekkelig tolerant for å motta hovedsakelig all gyldig signalering, når terskelnivået er ca. 1/4 av topp-, spenningen for lydfrekvenssignalene fra hvilke terskelspen-ningen utledes. Dette begrenser den tillatte ubalanse mellom signaler som mottas av dekoderne 10a og 10b til ikke å over-stige ca. 6 dB. En større ubalanse hindrer de svakere av de to signaler fra å kunne passere til detektoren 20. I det til-fellet da bare en av dekoderne 10a eller 10b detekterer en frekvens, avgjør den logiske krets 6 for forberedelsen av utgangen, at detekteringen er ugyldig og blokkerer hver utgangs-indikering.

Den på fig. 2 viste krets er et eksempel på en egnet låsetidskrets og omfatter en teller og tilhørende NAND-portkretser. Andre kretser for tilveiebringelse av låse-kretsfunksjonen, f.eks. en gjentriggbar monostabil krets kan erstatte den viste krets. Låsekretsen på fig. 2 omfatter'

to hoved/slavekretser 31 og 32 som er innkdplet for å tilveiebringe en tellefunksjon, og tre NAND-portkretser 34, 36 og 38. De monostabile kr'etser har hver en innstillingsinngang S, en tidsstyreinngang CK, en tilbakestillingsinngang CLR og komplementære utganger Q og Q. I dekoderen 10a er inngangene i NAND-portkretsen 38 forbundet med utgangen Q i kretsen 31 og utgangen Q i kretsen 32 for å dekode en telleverdi. på 3 for i positiv logikk å gi et. lavt nivå på utgangsledningen DH, som er en av ledningene DH1-DH4 på figur 1. Låsekretsene for dekoderen 10b skiller seg ved at utgangen Qi begge kretsene 31 og 32 er forbundet med inngangene i NAND-portkretsen 38.

I drift arbeider de monostabile kretser 31 og 32 som en teller som kontinuerlig tilbakestilles'ved hjelp av et frekvensdetekteringssignal som opptrer på ledningen H.

Bare når telleren når en verdi på 3 for dekoderen 10a og en verdi på 4 for dekoderen 10b, blir utgangen fra NAND-portkretsen 38 bragt på lavt nivå som indikerer ingen detektering. Videre medfører et avlesningssignal på ledningen 23 en tilstand på ledningen H som inverteres av NAND-portkretsen 36 for å til-føres inngangene CLR i kretsene 31 og 32. Når tilstanden på ledningen H indikerer at en frekvens er detektert, tilbakestilles kretsene 31 og 32. Signalet med frekvensen 500 Hz tilføres invertert via NAND-portkretsen 34 til inngangen CK i kretsen 31- Den forreste flanke av signalet med frekvensen 500 Hz bringer tilstanden på utgangen Q til å innta tilstanden på inngangen S og den bakre flanke av dette signal bringer deretter utgangen Q til å innta tilstanden på S-inngangen.

Den monostabile krets 32 arbeider på lignende måte avhengig

av signalene fra utgangen Q i den monostabile krets 31 som tilføres inngangen CK i den monostabile krets 32. Hvis de monostabile kretser ikke tilbakestilles, fortsetter disse å telle signaler med frekvensen 500 Hz inntil en telleverdi på 3 nås. På dette tidspunkt blir både utgangen Q i kretsen 31 og utgangen Q fra kretsen 32 høye. Utgangen fra NAND-portkretsen 38 blir lav slik at tidsstyresignalene hindres fra å nå kretsen 31. Det forekommer således ikke noen indikering av signaldetektering på utgangen fra låsetidskretsen før et tilbakestillingssignal eventuelt igjen påtrykkes inngangen

• CLR i kretsene 31 og 32.

Claims (5)

1. Mottaker for flerfrekvenssignalering for dekoding av forutbestemte kombinasjoner av lydfrekvenssignaler for utledning av signalinformasjon, omfattende en inngang (1) for mottakning av lydfrekvenssignalene, filtre (2,2a,2b) for å skille de mottatte signaler i atskilte høye og lave frekvensbånd, en digitaldetektor (20) for det høye frekvensbånd for detektering av de enkelte forutbestemte frekvenser i dette frekvensbånd og for indikering av disse, en digitaldetektor for det lave frekvensbånd for detektering av de enkelte forutbestemte frekvenser i dette frekvensbånd og for indikering av disse, og en utgangskrets (25,26,28) for indikering av de detekterte frekvenser som følge av hovedsakelig samtidig og konstant indikering i de to detektorer i forutbestemte tidsrom, karakterisert ved komponenter (12,18,19) som er forbundet med filteret (2a) for frembringelse av terskel-nivåer for høyfrekvensbåndet og lavfrekvensbåndet i avhengighet av amplitudene i de to bånd, en første signaloverførings-anordning (15) mellom digitaldetektoren for høyfrekvensbåndet og filteret for i avhengighet av terskelnivået for digitaldetektoren for dette bånd å overføre bare signaler i dette bånd som overskrider terskelnivået for lavfrekvensbåndet, og en andre signaloverføringsanordning mellom digitaldetektoren for lavfrekvensbåndet og filteret for i avhengighet av terskelnivået i høyfrekvensbåndet å overføre bare signaler i lavfrekvensbåndet som overskrider terskelnivået i høyfrekvens- båndet til digitaldetektoren for lavfrekvensbåndet.

2. Mottaker ifølge krav.l, karakterisert ved at komponentene for utledning av terskelnivåene omfatter likerettere (18) for høyfrekvensbåndet og lavfrekvensbåndet som er forbundet med filteret for likeretning av signalene i høy- resp. lavfrekvensbåndet, hvilke likerettere hver har en utgang, et første lavpassdempenettverk (19) mellom utgangen fra høyfrekvensbåndlikeretteren og den andre .signaloverførings-anordning for tilførsel av høyfrekvensterskelnivået til den andre signaloverføringsanordning, og et andre lavpassfilter-dempenettverk mellom utgangen fra lavfrekvensbåndlikeretteren og den første signaloverføringsanordning for tilførsel av lav- frekvensbåndterskelnivået til den første signaloverføringsan-ordning .

3. Mottaker ifølge krav 1, karakterisert ved at både den første og den andre signaloverføringsanordning omfatter en differensialforsterker (15) med en ikke inverterende inngang for mottakning av signaler i ett av båndene, en inverterende inngang for mottakning av terskelnivået fra det andre bånd, og en utgang som er forbundet med inngangen i dets til-hørende digitaldetektor.

4. Mottaker ifølge krav 1, karakterisert ved en tredje anordning (31-38) mellom høyfrekvens-bånddetektoren og utgangskretsen, og en fjerde anordning (31-38) mellom lavfrekvensbånddetektoren og utgangskretsen, hvilken tredje og fjerde anordning er innrettet for forlengning av de respektive indikeringer fra høyfrekvensbånd- og lavfrekvensbånddetektoren under den første og andre forutbestemte tidsperiode, av hvilke den andre tidsperiode er lengre enn den første.

5. Fremgangsmåte til dekoding av forutbestemte kombinasjoner av lydfrekvenssignaler for utledning av signalinformasjon fra disse, omfattende mottakning av lydfrekvenssignalene og atskillelse av disse i et høyfrekvensbånd og et lavfrekvensbånd, digital detektering av signalfrekvensene i hvert bånd, og utledning av et utgangssignal som representerer de detekterte frekvenser bare ved hovedsakelig samtidig og konstant frekvensdetektering i begge bånd i løpet av en forhåndsbestemt tidsperiode, karakterisert ved likeretning av signalene i høyfrekvensbåndet og i lavfrekvensbåndet, filtrering og dempning av de likerettede signaler for utledning av et høyfrekvensbåndterskelnivå og et lavfrekvens-båndterskelnivå, og begrensning i hvert bånd av de signaler som har en amplitude som overskrider terskelnivået for det andre bånd og hovedsakelig sperring av de signaler som har en amplitude som underskrider terskelnivået, slik at de begrensede signaler detekteres i digitaldetektoren i hvert bånd og signalinformasjonen dekodes fra lydfrekvenssignaler som opptrer samtidig i en av antallet forutbestemte frekvenskombi-nasjoner under i det minste den forutbestemte tidsperiode og med hovedsakelig like amplituder og dekoding av signaler som er uvesentlige for signaleringen hovedsaklig unngås.