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Verfahren und Schaltungen zur Bestimmung des Verhältnisses der Amplituden
von zwei sinusförmigen Spannungen Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis:
Wenn ein Amplitudenbegrenzer mit dem Schwellenwert SO gleichzeitig mit zwei Sinusspannungen
der Frequenz f1 und f2 gespeist wird, wobei die Summe der Amplituden A1 + A2 größer
als der Schwellenwert So ist, und wenn das Verhältnis f1/f2 ein unzerlegbarer Bruch
ist, bei welchem die Summe der Glieder ausreichend groß ist, haben die Komponenten
der Frequenzen f1 und 2 der Ausgangsspannung Amplituden A' und A'2, welche folgende
Eigenschaften aufweisen: - sie sind unabhängig von den Werten der Frequenzen f1
und f2; - sie sind unabhängig von dem Phasenabstand, der im Zeitnullpunkt
zwischen
den beiden an den Amplitudenbegrenzer angelegten Sinusspannungen vorhanden ist;
- sie sind umkehrbar eindeutige Funktionen des Verhältnisses A1/A2 in einem großen
Wertebereich des letzteren, woraus folgt, daß ihr Verhältnis A'1/A'2 und ihre Differenz
A'1 ~ A'2 es ebenfalls sind; - sie sind unabhängig von A1 und A2, wenn diese sich
unter Beibehaltung eines konstanten Verhältnisses A1/A2 verändern; - sie stehen
in einem Verhältnis A'1/A'2, das größer als das Verhältnis A/A2 ist, wenn letzteres
seinerseits größer als Eins ist, und im gegenteiligen Fall stehen sie in einem Verhältnis
A'1/A'2, das kleiner als das Verhältnis A1/A2 ist, wenn letzteres kleiner als Eins
ist. Dieser Effekt, den man als "Expansionseffekt" bezeichnen kann, ist am größten,
wenn das Verhältnis A1/A2 nahe bei Eins liegt.
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Aus den oben angegebenen Eigenschaften folgt, daß die Bestimmung des
Wertes des VCHhältnisses A1/A2 einzig und allein die Messung einer der Größen A'1,
A'2 oder (A'1 - A' erfordert.
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In der Praxis ist es üblich, insbesondere in der Übertragungstechnik,
der Benutzung der Pegel gegenüber den Amplituden den Vorzug zu geben. Um sich dieser
Benutzung anzupassen, wird das Verhältnis A1/A2 durch den entsprechenden Pegelabstand
N1 N N2 ersetzt, in der Erkenntnis, daß die Messung einer der Amplituden A'1, A'2
das Bestimmen des Pegelabstandes N1 - N2 erlaubt und daß dasselbe für die Amnlitudendifferenz
A' - A'2 gilt. Nach dem Ersetzen der Amplituden A'1 und A'2 durch ihren Pegel n1
bzw. n2 findet man wieder den oben angegebenen Expansionseffekt in der Tatsache,
daß das Verhältnis n1 - n2/N1-N2, das für N1 > N2 größer als Eins ist, einen
Maximalwert annimmt, wenn der Pegelabstand N1 N N2 gegen einen Wert Null strebt.
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Dieser Expansionseffekt kann ausgenutzt werden, um die Identifizierung
einer der beiden Sinusspannungen oder ihre Trennung zu erleichtern. Außerdem ist
er besonders günstig für die Trennung von zwei Signalen mit etwa gleicher Amplitude.
Da die Relativwerte der Frequenzen f1 und f2 nicht fest sind, bringt das Verfahren
nach der Erfindung eine Lösung zur Identifizierung einer Sinusspannung unter Bedingungen,
bei welchen die Identifizierung mit Hilfe der gewöhnlich verwendeten Einrichtungen
schwer sein würde.
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Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung betrifft die Fernsprechnetze,
in welchen eine oder mehrere tonfrequente Sinusschwingungen zur Signalisierungsübertragung
benutzt werden. Sie besteht aus einer Schaltung zur Erkennung der Signalisierungssignale.
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Da die Signalisierungssignale und die Sprachsignale nacheinander über
dieselben Leiter übertragen werden, macht das Vorhandensein von Frequenzkomponenten
in den Sprachsignalen, die mit den bei der Signalisierungsübertragung benutzten
Frequenzkomponenten gleich sind, es erforderlich, die Signalisierungsschaltungen
vor den Sprachsignalen zu schützen. Diesen Schutz erzielt man im allgemeinen mittels
einer Schutz"-Schaltung, deren Einführung die Empfänger-Rufumsetzer kompliziert.
Die Erfindung erlaubt, sich von einer solchen Schaltung freizumachen.
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Das Verfahren nach der Erfindung zum Bestimmen des Verhältnisses der
Amplituden von zwei Spannungen besteht darin, diese Spannungen an den Eingang eines
Amplitudenbegrenzers mit dem Schwellenwert So, der gegenüber der Summe ihrer Amplituden
klein ist, anzulegen und, nachdem zumindest eine der Komponenten des Ausgangssignals,
welche dieselbe Frequenz wie eine der Eingangsspannungen hat, isoliert worden ist,
die Amplitude dieser Komponente zu messen.
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Eine Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, nachdem die beiden
Komponenten des Ausgangssignals mit derselben Frequenz wie die Eingangsspannungen
isoliert worden sind, den Abstand ihrer Amplituden zu messen.
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Die Anwendung der Erfindung bei der Identifizierung von Signalisierungssignalen,
welche durch eine Sinusschwingung mit der Tonfrequenz f1 über tragen worden sind,
besteht gemäß der Erfindung aus einer Schaltung, welche einen Schaltungszweig enthält,
der aus zumindest folgenden Elementen besteht: - einem selektiven Netzwerk, welches
bei der Frequenz f1 eine maximale Dämpfung aufweist; - einem linearen Verstärker,
dessen Eingang mit dem Ausgang des selektiven Netzwerks verbunden ist; - einem Begrenzer
mit dem Schwellenwert SO und einer Impedanz, die gegenüber der Ausgangsimpedanz
des mit ihm verbundenen Verstärkers klein ist; - einemFiltz mit schmalem Durchlaßband
mit der Mittenfrequenz 1,, dessen Eingang mit dem Ausgang des Begrenzers verbunden
ist, - einerSchwellenschaltung, deren Eingang mit dem Ausgang des Filters verbunden
ist.
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Wenn die Signalisierung mit Hilfe von zwei Schwingungen mit den Tonfrequenzen
f1 und f2,gleichzeitig oder nicht gleichzeitig ,übertragen wird, enthält die Schaltung
zur Identifizierung der Signalisierungssignale zwei Schaltungszweige, welche die
Signale mit den Frequenzen f1 und 2 getrennt verarbeiten.
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Die Schaltung nach der Erfindung zur Identifizierung von Signalisierungssignalen
weist folgende Vorteile auf: - prinzipgemäß sorgt sie für ihren eigenen Schutz ohne
Hinzufügung einer Zusatzschaltung, - sie eliminiert die Wirkung der Komponenten
mit der Signalisierungsfrequenz, die unter Umständen in den Sprachsignalen
vorhanden
sind, selbst dann, wenn diese Komponenten stark sind, was die Verwendung einer Schutzschaltung
unnötig macht, - der Schutz gegen die Wirkung der Sprache, für den sie sorgt, ist
besser als der, den man durch eine Schutzschaltung erreicht, da ihre Empfindlichkeit
nur geringfügig von der Dynamik der an den Eingang angelegten Signale abhängig ist,
- ihre Anpassung an die Identifizierung von Signalisierungssignalen, die mit Hilfe
von zwei Schwingungen, welche Komponenten mit Sprachfrequenzen haben, gleichzeitig
oder nicht gleichzeitig übertragen werden, bereitet keine Schwierigkeit.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 das Funktionsschema
der experimentellen Meßschaltung, die zum Aufzeichnen der Kurven von Fig.2 verwendet
worden ist, Fig. 2 die Anderungskurven der Pegel n1 und n2 der an dem Ausgang eines
Begrenzers gemessenen Komponenten der Frequenz f1 und f2 in Abhängigkeit von dem
Pegelabstand N1 - N2 der Sinusspannungen der Frequenz f1 und f2, die an den Eingang
dieses Begrenzers angelegt worden sind, sowie die indem rungskurve von n1 - n2,
Fig. 3 die Änderungskurven der Pegel n1 und n2 der Komponenten der Frequenzen 1050
Hz und 1200 Hz, die in dem Ausgangssignal eines Begrenzers vorhanden sind, in Abhängigkeit
von
dem Abstand der Pegel N1 und N2 der Sinusspannungen mit denselben Frequenzen, die
an den Eingang dieses Begrenzers angelegt worden sind, für mehrere Werte ihrer Phase
in bezug auf den Zeitpunkt t = 0, Fig. 4 die Änderungskurven der verringerten Amplituden
A'1/Ao und A'2/Ao der Komponenten mit den Frequenzen f1 und f die in dem Ausgangssignal
eines Begrenzers vorhanden sind, in Abhängigkeit von dem Pegelabstand N1 - N2 der
an den Eingang dieses Begrenzers angelegten Sinus spannungen der Frequenz f1 und
f2, sowie die Änderungskurve der Differenz der verringerten Amplituden (A'1 3) A'2)/Ao,
wobei Ao die gemeinsame Amplitude der Frequenzkomponenten f1 und f2 des Ausgangssignals
ist, wenn die Amplituden A1 und A2 gleich sind, Fig. 5 das Funktionsschema einer
Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung unter Verwendung der
Messung der Amplitude einer einzigen Ausgangskomponente des Begrenzers, welche dieselbe
Frequenz wie eine der beiden an den Eingang dieses Begrenzers angelegten Sinusspannungen
hat, Fig. 6 - das Funktionsschema einer Schaltung zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung unter Verwendung der Messung des Abstandes der Amplituden der
beiden Ausgangskomponenten des Begrenzers, welche dieselben Frequenzen wie die beiden
an den Eingang dieses Begrenzers
angelegten Sinusspannungen haben,
Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform der in Fig. 6 dargestellten Schaltung zur
Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, Fig. 8 das Funktionsschema einer
Schaltung nach der Erfindung zur Identifizierung von Signalisierungssignalen, welche
mittels einer einzelnen Tonfrequenzschwingung übertragen werden, Fig. 9 eine Aufzeichnung
der Änderung der Spannungen in vier Punkten der Schaltung nach der Erfindung, die
während des Empfangs von durch eine Schwingung der Frequenze f1 übertragenen Signalisierungssignalen
ausgeführt worden ist, Fig. 10 eine Aufzeichnung der Änderung der Spannungen in
denselben Punkten der Schaltung wie in Fig. 9, die während des Empfanges von Sprachsignalen
ausgeführt worden ist, und Fig. 11 das Funktionsschema einer Schaltung zur Identifizierung
von Signalisierungssignalen, die mit Hilfe von zwei Tonfrequenzschwingungen übertragen
werden.
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Fig. 1 zeigt das Funktionsschema der experimentellen Einrichtung,
mittels welcher die Eigenschaften eines Begrenzers festgelegt werden konnten, der
als Basis für das Verfahren nach der Erfindung dient. Das Schema enthält einen ersten
geeichten Generator 1, welcher eine Sinusschwingung mit der Frequenz f@@@@ mit der
EMK bekannten Pegel
N1 liefert, einen zweiten geeichten Generator
2, welcher eine Sinus schwingung mit der Frequenz f2 und mit der EMK mit dem bekannten
Pegel N2 liefert, und einen Begrenzer 3, welcher aus zwei Dioden des Typs 1 N 914
besteht, die von zahlreichen Herstellern in den Handel gebracht werden, und dessen
Schwellenwert 0,6 V beträgt. Die inneren Impedanzen der Generatoren 1 und 2, die
in der Größenordnung von 2 Kiloohm liegen, sind viel größer als die Impedanz des
Begrenzungsnetzwerks in seinem Arbeitsbereich. Der Ausgang des Begrenzers 3 ist
mit den Eingängen von zwei Filtern 4 und 41 verbunden. Das Durchlaßband des Filters
4 beträgt 50 Hz beiderseits der Frequenz 1, während das Durchlaßband des Filters
41 50 Hz beiderseits der Frequenz f2 beträgt. Der Ausgang jedes der Filter 4 und
41 ist mit dem Eingang eines Pegelmessers 5 verbunden. Messungen sind bei verschiedenen
Frequenzen f1 und f2 ausgeführt worden und die Filter 4 und 41 sind jedesmal an
die gewählten Werte angepaßt worden.
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Fig. 2 zeigt die Kurven K und H der Änderung der Pegel n1 und n2 der
Komponenten mit den Frequenzen f1 und f2, die in dem Ausgangs signal eines Begrenzers
vorhanden sind, an dessen Eingang zwei Sinusspannungen mit dem Pegel N1 bzw. N2
anliegen, in Abhängigkeit von dem Pegelabstand N1 - N2, wobei als Ursprungspegel
der Ausgangskomponenten der Pegel nO genommen wird, den sie alle beide annehmen,
wenn die Pegelabweichung N1 - N2 Null ist. Mit L ist in Fig. 2 die Kurve der Änderung
des Pegelabstands n -1 2 n2 in Abhängigkeit von dem Pegelabstand N1 2 N2 bezeichnet.
Diese Kurven sind experimentell mittels der in Fig. 1 dargestellten Schaltung ermittelt
worden, indem dem Pegel N1 nacheinander die Werte +15 dB und +25 dB gegeben worden
sind und indem für jeden dieser Werte der Abstand N1 - N2 von -9 dB bis +9 dB verändert
worden ist.
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Die Pegel N1 und N2 sind in bezug auf einen gewählten Referenzwert
gemessen,
der in diesem Beispiel gleich dem in der Telefonie gewöhnlich benutzten Wert ist.
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Die Resultate dieser Messungen sind in den Tabellen I und II zusammengefaßt.
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TABELLE I
| N1 = + 15 dB |
| N2/dB (N1 -N2>/dB n1/dB n2/dB (n1-n2)/dB |
| + 6 + 9 + 3,6 - 10,7 + 14,3 |
| + 7,5 + 7,5 3,5 - 9,2 + 12,7 |
| + 9 + 6 3,3 - 7,5 + 10,8 |
| + 10,5 + 4,5 3 - 5,9 + 8,9 |
| + 12 + 3 2,6 - 4,1 + 6,7 |
| + 13,5 + 1,5 1,6 - 2,1 + 3,7 |
| + 15 0 0 0 0 |
| + 16,5 - 1,5 - 2,2 + 1,7 - 3,9 |
| + 18 - 3 - 4,4 + 2,6 - 7,0 |
| + 19,5 - 4,5 - 6,1 + 3,1 - 9,2 |
| + 21 - 6 - 7,8 + 3,4 - 11,2 |
| + 22,5 - 7,5 - 9,2 + 3,6 - 12,8 |
| + 24 - 9 - 10,8 + 3,7 - 14,5 |
TABELLE II
| N1 = + 25 dB |
| N2/dB (N1 - N2)/dB n1/dB n2/dB (n1-n2)/dB |
| + 16 + 9 + 3,6 - 11 + 14,6 |
| + 17,5 + 7,5 3,5 - 9,4 + 12,9 |
| + 19 + 6 3,3 - 7,9 + 11,2 |
| + 20,5 + 4,5 3 - 6,2 + 9,2 |
| + 22 + 3 2,6 - 4,4 + 7,0 |
| + 23,5 + 1,5 1,9 - 2,5 + 4,4 |
| + 25 0 0 0 0 |
| + 26,5 - 1,5 - 2,5 + 1,8 - 4,3 |
| + 28 - 3 - 4,5 + 2,5 - 7,0 |
| + 29,5 - 4,5 - 6,3 + 2,9 - 9,2 |
| + 31 - 6 - 7,9 + 3,2 - 11,1 |
| + 32,5 - 7,5 - 9,3 + 3,4 - 12,7 |
| + 34 - 9 - 10,9 + 3,5 - 14,4 |
Die Tabellen I und II sind mit Frequenzwerten f1 = 1700 Hz und
2 = 2100 Hz erstellt worden. Andere Wertepaare der Frequenzen f1 und f2, wie beispielsweise
1200 Hz und 7370 Hz ergeben experimentelle Punkte, die auf den vorhergehenden Kurven
liegen. Die Erfahrung zeigt, daß die in Fig. 2 dargestellten Kurven nicht von dem
Absolutwert der Frequenzen f1 und 2 abhängig sind, solange das Verhältnis f1/f2
einem unzerlegbaren Bruch äquivalent ist, bei welchem jedes Glied ungleich Eins
ist und bei welchem die Summe der beiden Glieder größer als 20 ist, umIdealbedingungen
nahezukommen, bei welchen das Verhältnis f1/f2 irrational wäre.
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Fig. 3 zeigt, wie sich die Änderungskurven von n1 und n2 in Abhängigkeit
von der Relativphase der beiden Eingangssignale im Zeitnullpunkt ändern, wenn die
Summe der beiden Glieder des Verhältnisses f1/f2, das zuvor auf seinen einfachsten
Ausdruck zurückgeführt worden ist, einen Wert hat, der gleich 15 ist. Die Werte
der für diese Messung gewählten Frequenzen betragen f1 = 1050 Hz bzw. 2 = 1200 Hz,
so daß gilt f1/f2 = 7/8. Bezeichnet man mit / den Phasenabstand im Zeitursprung
zwischen den in den Eingang des Begrenzers eingegebenen Sinusschwingungen, so stellt
man eine Divergenz der dargestellten Kurven fest, wenn ç von 0 auf 900 geht. Diese
Divergenz nimmt noch zu, wenn die Summe der Glieder des auf seinen einfachsten Ausdruck
reduzierten Verhältnisses f1/f2 abnimmt.
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Im gegenteiligen Fall wird diese Divergenz ausreichend klein, so daß
man sie vernachlässigen kann, wenn die Summe zumindest gleich 20 ist. Dieser Wert
ist die Grenze, ab der die Amplituden A'1 und A'2 des Ausgangssignals des Begrenzers
unter praktischen Gesichtspunkten als umkehrbar eindeutige Funktionen des Pegelabstandes
N1 -N2 angesehen werden können. In gewissen Anwendungsfällen ist es jedoch zulässig,
einen zwischen 5 und 20 liegenden Wert. der Summe zu verwenden; es ist dann erforfferlich,
die
Ansprechempfindlichkeit des Begrenzers in Abhängigkeit von dem Pegelabstand der
Eingangssignale und von der Phasenverschiebung q> zu untersuchen und zu überprüfen,
ob die Amplituden A'1 und A'2 der Komponenten der Frequenz f1 und f2 des Ausgangssignals
mit dem einilrandfreien Arbeiten einer Schaltung zur Durchführung des Verfahrens
kompatibel sind, welche beispielsweise eine Schwellenschaltung enthält. Wenn die
Durchführungsschaltung den Abstand A'1-A'2 benutzt, ist es beispielsweise möglich,
eine Schaltung mit zwei Schwellenwerten zu benutzen und diese beiderseits des Bereiches
zu legen, in welchem die Kurve der Änderung von A'1 - A'2 in Abhängigkeit von dem
Pegelabstand N1 - N2 für den Wert von v empfindlich ist, und es ist dann ohne Nachteil
möglich, Frequenzen f1 und f2 zu benutzen, bei welchen die Summe der Glieder des
Verhältnisses f1/f2 Werte annimmt, die zwischen 5 und 20 liegen.
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Es ist ganz klar, daß zusätzliche Beschränkungen der erlaubten Werte
für die Frequenzen f1 und f2 ihren Ursprung in der Art der Realisierung des Begrenzers
finden können.
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So gestatten Halbleiterdioden die Schaffung eines Begrenzers, der
die oben angegebenen Eigenschaften bis zu ihrer Betriebsgrenzfrequenz besitzt, während
Operationsverstärker, deren Durchlaßband auf einige Kilohertz begrenzt ist, die
Realisierung eines Begrenzers gestatten, der nur in ihrem Durchlaßband eine Arbeitsweise
der beschriebenen Art aufweist.
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Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Pegelmesser 5 kann man auch zwei
untereinander gleiche elektronische Spitzenspannungsmesser verwenden. Man verbindet
den Eingang des ersten mit dem Ausgang des Filters 4 und den Eingang des zweiten
mit dem Ausgang des Filters 41. Die Anzeigen dieser Spannungsmesser sind A'1 und
A'2. Mit Hilfe der Anzeige Ao, die ihnen gemeinsam ist, wenn der Pegelabstand N1
- N2 einen Wert Null annimmt, bildet man die Verhältnisse A'1/Ao und A12/A0. Das
erste Verhältnis A'1/Ao ändert sich in Abhängigkeit von dem Wert des Pegelabstands
N1
- N2 gemäß der Kurve 42 von Fig. 4, und das zweite Verhältnis A'2/A0 ändert sich
gemäß der Kurve 43. Die Kurven sind mit denen identisch, die man aus den Kurven
K und H von Fig. 2 durch eine logarithmische Transformation ableiten kann. Fig.
4 zeigt darüberhinaus die Kurve 44 der Änderung der Verhältnisdifferenz (A'1/Ao)
-(A'2/Ao) in Abhängigkeit von dem Pegelabstand N1 - N2.
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In zu dem vorhergehenden ähnlicher Weise ergibt sich die Kurve 44
aus der Kurve L von Fig. 2.
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Die Messungen haben darüberhinaus gezeigt, daß sich die Amplituden
A'1 und A'2 in Abhängigkeit von dem Verhältnis (A1 + A2)/S0 ändern und gegen einen
Grenzwert streben, den man unter praktischen Gesichtspunkten als erreicht betrachten
kann, sobald die Amplitudensumme (A1 + A2) zumindest gleich 10 SO ist.
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Versuche mit einem Begrenzer, dessen Ausgang über ein Filternetzwerk,
welches allein die Frequenzkomponenten f1 und 2 des Ausgangssignals überträgt, mit
dem Eingang eines linearen Verstärkers verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang
eines zweiten, mit dem ersten identischen Begrenzers verbunden ist, haben zu zeigen
erlaubt, daß es möglich ist, die Steigung der Kurven zu vergrößern, beispielsweise
der Ausgangspegel oder der Ausgangspegelabstände der Komponenten der Frequenz f1
und f2, die an dem Ausgang des zweiten Begrenzers in Abhängigkeit von den Eingangspegelabständen
der Sinusschwingungen der Frequenz f1 und f2 gemessen werden, welche in den Eingang
des ersten Begrenzers eingegeben werden. Die Benutzung von zwei in Reihe angeordneten
Schaltungen erfordert vor allem, daß die Gesamtleistung, die in dem Rauschen enthalten
ist, welches mit den Sinusschwingungen der Frequenz f1 und 2 in den Eingang des
ersten Begrenzers eingegeben wird, auf einem Wert gehalten wird, der gegenüber dem
Wert der Leistung, die den Sinusschwingungen entspricht, vernachlässigbar ist. Diese
Schaltung kann in gewissen
Anwendungsfällen von Vorteil sein.
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Fig. 5 zeigt das Funktionsschema einer Schaltung zur Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung zum Bestimmen des Pegelabstands von zwei Sinusspannungen
der Frequenzen f1 und f Dieser Komparator enthält: - ein Filter 11, welches ohne
Dämpfung ein Frequenzband durchläßt, das die Frequenzen f1 und f2 enthält; - einen
linearen Verstärker 12, dessen Eingang mit dem Ausgang des Filters 11 verbunden
ist; - einen Begrenzer, dessen Eingangsimpedanz gegenüber der Ausgangsimpedanz des
Verstärkers klein ist und dessen Eingang mit dem Ausgang desselben verbunden ist;
- ein mit dem Ausgang des Begrenzers 3 verbundenes Filter 4, welches ein schmales
Durchlaßband hat, das auf eine der Frequenzen f1 oder f2 abgestimmt ist; - einen
elektronischen Spitzenspannungsmesser 6.
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Als Ausführungsbeispiel, das lediglich zur Veranschaulichung dient
und keineswegs eine Beschränkung darstellt, ist eine Schaltung dieses Typs derart
aufgebaut worden, daß sie bei den Frequenzwerten f1 = 1700 Hz und f2 = 2100 Hz arbeitet.
Das Filter 11 hat ein Durchlaßband, welches zumindest den zwischen 1600 Hz und 2200
Hz liegenden Bereich überdeckt. Die Ausgangsimpedanz des Verstärkers 12 beträgt
2000 Ohm und sein Verstärkungsfaktor beträgt 1000. Der Begrenzer 3 ist mit dem von
Fig. 1 identisch, welcher dieselbe Bezugszahl trägt und bereits beschrieben worden
ist.
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Wenn die Summe der Amplituden der an den Eingang des Filters 11 angelegten
Sinusspannungen der Frequenzen 1700 Hz und 2100 Hz zumindest 6 mV erreicht, hängt
die von dem Begrenzer 3 gelieferte Spannung nur von dem Abstand N1 - N2 der Eingangspegel
der beiden Sinus spannungen ab und man kann mit Hilfe der Kurve 42 von Fig. 4 den
Spannungsmesser 6 in Eingangspegelabständen N1 N N2 eichen.
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Eine Abwandlung der Ausführungsform der Schaltung zur Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung, die in Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben worden
ist, besteht darin, den Spitzenspannungsmesser 6 durch eine Detektorschaltung zu
ersetzen, deren Ausgang mit dem Eingang einer Schaltung mit dem Schwellenwert S'O
verbunden ist, deren Ausgang seinerseits mit dem Eingang eines Verbraucherstromkreises
verbunden ist, so daß das Uberschreiten des Schwellenwertes S10 durch die von der
Detektorschaltung gelieferte Spannung den Verbraucherstromkreis betätigt.
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Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der vorhergehenden
Schaltung, welche enthält: ein Filter 4 mit schmalem Durchlaßband, das auf eine
der Frequenzen, beispielsweise auf die Frequenz f1, abgestimmt ist, und ein zweites
Filter 41, das auf die Frequenz f2 abgestimmt ist, und dessen Eingang parallel mit
dem des Filters 4 mit dem Ausgang des Begrenzers 3 verbunden ist; ein Differenzmeßgerät
7, dessen beide Eingänge mit dem Ausgang der Filter 4 bzw. 41 verbunden sind. Das
Meßgerät 7 enthält zwei identische Detektor- und Filterschaltungen, die über ihren
Eingang mit dem einen bzw. dem anderen Eingang des Meßgerätes und über ihren Ausgang
mit dem einen bzw. dem anderen Eingang eines Differenzverstärkers verbunden sind,
dessen Ausgang mit einem Voltmeter verbunden ist.
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Als Erläuterungsbeispiel, das keineswegs als Einschränkung zu verstehen
ist, enthält eine Schaltung dieses Typs, die mit denselben Frequenzen wie die von
Fig. 5 arbeitet, das Filter 11, den Verstärker 12, den Begrenzer 3 und das Filter
4, die mit denen der vorhergehenden Schaltung identisch sind. Das Durchlaßband des
Filters 41 beträgt 50 Hz beiderseits der Frequenz 2100 Hz. Da die gefilterten Komponenten
die beiden Eingänge des Differenzmeßgerätes 7 speisen, ist die Anzeige an dem Ausgangsvoltmeter
desselben
- A1 Die proportional zu der Amplitudendifferenz A'1
- A'2. Die Kurve 44 gestattet, die Entsprechung zwischen der Ablesung des Meßgerätes
7 und dem Wert der Pegeldifferenz N1 - N2 herzustellen. Sie kann auch dazu dienen,
das Meßgerät 7 direkt in Wertender Pegeldifferenz N1 - N2 an dem Eingang des Begrenzers
zu eichen; das ist aber das gleiche wie die Pegeldifferenz der beiden an den Eingang
des Komparators angelegten Sinusspannungen.
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Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der vorhergehenden
Schaltung, welche wie diese ein Filter 11, einen Verstärker 12 und einen Begrenzer
3 enthält, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Filters 4 und mit dem Eingang des
Filters 41 verbunden ist, die mit den bereits mit diesen Bezugszahlen bezeichneten
Elementen identisch sind. Der Ausgang des Filters 4 ist mit dem Eingang einer Detektor-
und Filteranordnung 8 verbunden, deren Ausgang mit dem nichtinvertierten Eingang
eines Differenzverstärkers 9 verbunden ist. Der Ausgang des Filters 41 ist mit dem
Eingang einer Detektor- und Filteranordnung 81 verbunden, die mit der Anordnung
8 identisch ist und deren Ausgang mit dem invertierten Eingang des Differenzverstärkers
9 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 9 ist mit dem Eingang einer Schaltung
10 mit zwei Schwellenwerten verbunden, deren-Ausgang mit einem Verbraucherstromkreis
13 verbunden ist.
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Als nicht als Einschränkung zu verstehendes Erläuterungsbeispiel enthält
eine mit den Frequenzen f1 = 1700 Hz und f2 = 2100 Hz arbeitende Schaltung dieses
Typs Detektor-und Filterschaltungen 8 und 81, die als eine Diodenbrücke mit zugeordnetem
RC-Tiefpaßfilter ausgeführt sind.
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Die in Fig. 5 dargestellte Schaltung arbeitet folgendermaßen:
Wenn
ein Signal, welches Komponenten mit den Frequenzen f1 und f2 mit einer Energie enthält,
die zumindest gleich dem Zehnfachen der Energie ist, die in dem übrigen Teil des
Spektrums vorhanden ist, in den Eingang des Filters 11 eingegeben wird, so erscheint
an dem Ausgang des Verstärkers 12 ein Signal, dessen Frequenzspektrum auf den Durchlaßbereich
des Filters 11 begrenzt ist. Da der Verstärker 12 linear ist, ist die in den Komponenten
mit den Frequenzen f1 und f2 dieses Signals enthaltene Energie zumindest gleich
dem Zehnfachen der Energie, die in dem übrigen Teil des noch vorhandenen Spektrums
vorhanden ist. Andererseits werden die Amplituden a1 und a2 der Komponenten mit
den Frequenzen f1 und f2' die in dem in den Eingang des Filters 11 eingegebenen
Signal vorhanden sind, nach der Verstärkung gleich A1 und A2. Wenn die Werte a1
und a2 in einer zweckmäßigen Größenordnung liegen, so daß die Summe A1 + A2 zumindest
gleich dem Zehnfachen des Begrenzungsschwellenwertes SO des Begrenzers 3 ist, sind
die Amplituden A'1 und A'2 der Komponenten des Frequenzspektrums des Ausgangssignals
des Begrenzers nur noch von dem Pegelabstand N1 N N2 der Amplituden A1 und A2 abhängig,
der auch der der Amplituden a1 und a2 ist.
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Dagegen, wenn das in den Eingang des Filters 11 eingegebene Signal
außerhalb der Komponenten mit den Frequenzen f1 und f2 eine zunehmende Energie aufweist,
stellt man an dem Ausgang des Begrenzers fest, daß die möglichen Kombinationen der
Komponente der Frequenz f1 mit den Komponenten deranderen Frequenzen des Spektrums,
das nach dem Passieren des Filters 11 noch vorhanden ist, dazu beitragen, die Amplitude
A'1 der Komponente der Frequenz f1 zu verringern, und dasselbe gilt für die Frequenz
f2, die mit den Komponenten der anderen Frequenzen des Spektrums kombiniert wird,
so daß die Amplitude A'2 ebenfalls verringert wird. Aus diesem Grund kann man, wenn
die Frequenzen f1 und f2 entfernt sind, dazu geführt werden, ein Filter 11 mit zwei
getrennten schmalen Durchlaßbereichen zu benutzen, deren Mitten bei den Werten von
f1 bzw. f2
liegen.
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Geht man zu dem Fall zurück, in welchem das in den Eingang des Begrenzers
3 eingegebene Signal eine Energie hat, die fast ausschließlich an den Frequenzen
f1 und 2 konzentriert ist, so erkennt man, daß das Filter 4, dessen schmaler Durchlaßbereich
seine Mitte beispielsweise um die Frequenz Q herum hat, die Komponente f1 zu dem
Eingang des Spitzenspannungsmessers 6 überträgt, nachdem es sie von dem Frequenzspektrum
des den Begrenzer 3 verlassenden Signals abgesondert hat. Die von dem Spitzenspannungsmesser
6 gelieferte Anzeige ist somit A'1.
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Die Benutzung der Kurve 42 Von Fig. 4 erfordert das Ablesen des Wertes
Ao, der durch den Spitzenspannungsmesser 6 angegeben wird, wenn a1 = a2 ist, um
für jede Ablesung des Spannungsmessers das Verhältnis A'1/A'o zu bilden, das auf
die Kurve 42 zu übertragen ist, um den Pegelabstand N1 - N2 der Amplituden a1 und
a2 zu erhalten. Es versteht sich von selbst, daß die Kurve 42 auch erlaubt, den
Spitzenspannungsmesser 6 direkt in Werten des Pegelabstandes N1 - N2 wie in Werten
von A1/A2 er eichen.
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Die in Fig. 6 dargestellte Schaltung benutzt im Unterschied zu der
vorhergehenden die beiden L'-'t.onenten mit den Frequenzen f1 und f2, die in dem
Aus- signal des Begrenzers vorhanden sind. Das Differenzz.~.tjgerät 7 bildet nach
der Erfassung der Komponenten die Differenz A'1-A'2 ihrer Amplituden und verstärkt
sie, so daß die Anzeige des Meßgerätes 7 proportional zu (A'1 Ar A'2) ist. Die Benutzung
der Kurve 44 von Fig. 4, welche (A'1 - A'2)/Ao darstellt, erfordert die Bestimmung
der Ablesung Ao, die dem Fall entspricht, in welchem die beiden in den Eingang der
in Fig. 6 dargestellten Schaltung eingegebenen Sinusschwingungen gleich sind.
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Die Bestimmung von Ao erfolgt, wie zuvor, indem in den Eingang der
in Fig. 6 dargestellten Schaltung zwei sinusförmige
Signale eingegeben
werden, deren Amplituden a1 und a2 gleich sind, und indem einer der beiden Eingänge
des Meßgerätes 7 kurzgeschlossen wird. Nach Beseitigung des Kurzschlusses kann man
jeder Ablesung des Meßgerätes 7 ein Verhältnis (A'1 - A'2)/Ao entsprechen lassen,
für das die Kurve 44 den Wert des Pegelabstandes (N1 - N2) ergibt, und es ist klar,
daß die Kurve 44 gestattet, das Meßgerät 7 in Werten des Pegelabstandes N1 - N2
zu eichen.
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Die Arbeitsweise der in Fig. 7 dargestellten Schaltung unterscheidet
sich von der soeben beschriebenen dahingehend, daß die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers
9 an den Eingang einer Schmitt-Triggerschaltung 10 mit zwei Schwellenwerten abgegeben
wird. Aufgrund dieser Tatsache wird die Schmitt-Triggerschaltung getriggert, wenn
der Pegelabstand (N1 - N2) der in den Eingang der in Fig. 7 dargestellten Schaltung
eingegebenen Sinusschwingungen der Frequenzen f1 und f2 durch zwei besondere Werte
No und N'o hindurchgeht. Die in Fig. 7 dargestellte abgewandelte Ausführungsform
erlaubt somit, einen Verbraucherstromkreis in Betrieb zu setzen, wenn der Pegelabstand
N1 - N2 über ein durch die Grenzen No und Nlo festgelegtes Intervall hinausgeht.
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Fig. 8 zeigt eine Schaltung nach der Erfindung mit einem Eingang E
und mit einem Ausgang S. Der Eingang E ist mit einem selektiven Netzwerk 15 verbunden,
dessen maximale Dämpfung No, die zwischen 10 dB und 14 dB liegt, bei der Signalisierungsfrequenz
f1 erzielt wird. Der Ausgang des Netzwerkes 15 ist mit dem Eingang eines linearen
Verstärkers 12 verbunden. Der Ausgang dieses Verstärkers hat eine Impedanz, die
deutlich größer ist als die Impedanz eines Begrenzers 3, mit dessen Eingang er verbunden
ist.
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Der Ausgang P des Begrenzers 3 ist mit dem Eingang eines Filters 4
verbunden, welches einen schmalen Durchlaßbereich hat, dessen Mitte bei der Frequenz
f1 liegt. Der Ausgang Q des Filters 4 ist mit dem Eingang einer Schaltung 8
mit
dem Schwellenwert S'O verbunden, der unter dem Schwellenwert SO des Begrenzers 3
liegt. Der Ausgang der Schaltung 8 ist mit dem Ausgang S verbunden.
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Die Schaltung nach der Erfindung zur Erkennung von Signalisierungssignalen
arbeitet folgendermaßen: In einem ersten Fall empfängt der Eingang E Signalisierungssignale,
welche aus Elementarsignalen bestehen, die jeweils einen Impuls enthalten, während
welchem eine Sinusschwingung mit der Frequenz f1 ausgesandt wird und-an welchen
sich eine Pause anschließt. Das Frequenzspektrum eines solchen Signals enthält eine
Komponente mit der Grundfrequenz f1 und Komponentenpaare mit harmonischen Frequenzen,
die in bezug auf die Grundfrequenz symmetrisch angeordnet sind und deren Amplituden
in demselben Maß abnehmen, wie die Ordnung der Harmonischen zunimmt. Die Amplituden-
und Phasenbeziehungen, die zwischen den Komponenten des Spektrums vorhanden sind,
ergeben sich aus der Form des Impulses und aus seiner Dauer.
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Das selektive Netzwerk 15 hat ein gedämpftes Band mit bei der Frequenz
f1 liegender Mitte, das ausreichend breit ist, um eine Anzahl von Komponenten des
Spektrums die der Grundfrequenz benachbart sind, zu übertragen (unter Einhaltung
ihrer gegenseitigen Amplituden- und Phasenbeziehungen), welche ausreichend groß
ist, damit die Signale, die es liefert, eine geringe Dämpfungsverzerrung aufweisen.
Dieses Resultat wird in der Praxis erreicht, wenn sich das auf 3 dB gedämpfte Band
beiderseits der Frequenz f1 über eine Breite erstreckt, die zumindest gleich dem
Zehnfachen der maximalen Wiederholungsfrequenz der Signalisierungsimpulse ist.
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Ebenso respektiert der lineare Verstärker 12 die Amplituden- und Phasenbeziehungen
der Komponenten der Signalisierungssignale. Unter diesen Bedingungen bewahren die
in den Eingang des Begrenzers 3 eingegebenen Signale im wesentlichen die Form der
an den Eingang E angelegten Signale und insbesondere haben die Flanken der Impulse,
die sie bilden, nur eine vernachlässigbare Verformung erlitten.
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Andererseits, wenn die Amplitude einer Sinusschwingung der Frequenz
f1, die in den Eingang des Begrenzers 3 eingegeben wird, viel größer als die Begrenzungsspannung
SO ist, erscheint an dem Ausgang des Begrenzers 3 während des dem Vorhandensein
der betreffenden Eingangs schwingung entsprechenden Zeitintervalls eine abgekappte
Schwingung, deren Spektrum eine Sinusschwingung der Amplitude SO 4/n und der Frequenz
f1sowie harmonische Schwingungen enthält, deren Frequenzen ungeradzahlige Vielfache
der Frequenz f1 sind und deren Amplituden durch den Ausdruck SO 4/ (2n + 1)E gegeben
sind, wenn n die Gesamtheit der positiven ganzen Zahlen beschreibt. Diese harmonischen
Schwingungen werden durch das Bandpaßfilter 4 beseitigt, das dem Begrenzer 3 nachgeschaltet
ist.
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Wenn die Amplitude einer in den Eingang des Begrenzers 3 eingegebenen
Sinusschwingung der Frequenz f1 kleiner oder höchstens gleich der Begrenzungsspannung
SO ist, erscheint an dem Ausgang des Begrenzers 3 eine Schwingung, die mit der identisch
ist, die er empfangen hat, und keine harmonische derselben enthält und ebensolange
wie sie dauert.
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Man wählt somit die maximale Dämpfung No des selektiven Netzwerkes
15, den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 12 und den Schwellenwert So des Begrenzers
3 derart, daß dem minimalen Empfangspegel der Signalisierungssignale, der durch
anerkannte Normen festgelegt ist, Signale mit
der Amplitude SO
an dem Eingang des Begrenzers 3 entsprechen. Die Reihenfolge, in welcher das Netzwerk
15 und der Verstärker 12 angeordnet werden, kann vertauscht werden, ohne die Betriebsweise
der Schaltung nach der Erfindung zur Erkennung von Signalisierungssignalen wesentlich
zu ändern, unter der Bedingung, daß die Impedanzen unter ihnen in an sich bekannter
Weise angepaßt werden. Infolgedessen, wenn der Eingang E Signalisierungssignale
empfängt, erscheinen an dem Ausgang des Begrenzers 3 in den Zeitintervallen, während
denen die Eingangssignale ausgesandt werden, Signale mit der Amplitude So, deren
Spektrum eine Sinusschwingung bei der Frequenz f1 enthält, welche eine Amplitude
hat, die zwischen dem Wert SO und dem Maximalwert SO 4/n liegt (dessen Pegel um
2,1 dB größer ist als der Pegel n0 von DerDerBegrenzer 3 bewirkt eine Kompression
der Ausgangspegelabstände, was den Vorteil darstellt, daß die ihm nachgeschalteten
Einrichtungen mit fast konstantem Pegel arbeiten können.
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Wenn der Eingang E Sprachsignale oder Rauschen empfängt, enthält das
zusammengesetzte Spektrum zahlreiche Komponenten, welche ungewisse Frequenzen, Amplituden
und Phasen und eine veränderliche Dauer haben, wie in dem Buch "Speech and Hering
von Fletcher, Editions Van Nostrand, 1929, Kapitel II, S.14-63, beschrieben. Die
Wahrscheinlichkeit, daß ein Eingangssignal aus einer Sinusschwingung besteht, welche
eine Frequenz hat, die zu dem Durchlaßbereich des Filters 4 gehört, welche einen
Pegel hat, der größer als der Arbeitsschwellenwert der Erkennungsschaltung ist,
und welche eine Dauer hat, die ausreichend groß ist, damit es einem Signalisierungssignal
gleichgesetzt werden kann, ist praktisch Null, denn man kann dem Filter 4 einen
schmalen Durchlaßbereich geben, ohne den Betrieb des Rufumsetzers zu stören, der
der Schaltung nach der Erfindung zur Erkennung von Signalisierungssignalen nachgeschaltet
ist. Wie
aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, hält nämlich der
Begrenzer 3 den Pegel der Sinuskomponente mit der Frequenz f1 der Signale, die er
auf Signalisierungssignale hin lie-Wert, zwischen nO und nO + 2,1 dB. Das Durchlaßband
des Filters 4, das die Anzahl der Komponenten mit der Frequenz f1 benachbarten Frequenzen
begrenzt, legt die minimale Zeit des Ansteigens und des Abfallens der Impulse fest,
die auf die Signalisierungssignale hin geliefert werden. Die Breite ist gerade ausreichend,
um die Ansprechzeit des Rufumsetzers unter dem Grenzwert zu halten, der durch anerkannte
Normen festgelegt ist.
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Dieses Ergebnis wird erreicht, wenn das 3 dB-Durchlaßband des Filters
4 eine Breite hat, die höchstens gleich dem Achtfachen der maximalen Signalisierungswiederholungsfrequenz-
ist, gegebenenfalls erhöht um die für die Frequenz f1 zulässige Abweichung, mit
der Mitte bei der Frequenz f1.
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Eine Sinusschwingung mit außerhalb des Durchlaßbandes des Filters
4 liegender Frequenz f wird eliminiert. Indessen, wenn die Frequenz f kleiner als
die Frequenz f1 ist, können durch den Begrenzer 3 erzeugte harmonische Schwingungen
in dem Durchlaßband des Filters 4 liegen.
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Wie vorstehend bereits beschrieben worden ist, sind diese Schwingungen
harmonische Schwingungen ungerader Ordnung und haben eine Amplitude, die durch den
Ausdruck So 4/ (2n + 1)n gegeben ist. Wenn die Frequenz f1 beispielsweise größer
als 1 kHz ist, sind die Frequenzen f, die zwischen f1/3 - A/3 und f1 /3 + A/3 liegen
(wobei Agleich dem Durchlaßband des Filters 4 ist), Teil des Sprachbandes und erzeugern
an dem Ausgang des Begrenzers 3 Schwingungen, deren Frequenz im Innern des Durchlaßbandes
des Filters 4 liegt und deren Maximalamplitude SO 4/3n einem Pegel 9,5 dB unterhalb
des Maximalwerts.. des Pegels der Komponente mit der Grundfrequenz fl oder aber
7,4 dB unterhalb des Begrenzungspegels n0 entspricht. Es ist somit möglich, einen
Pegel n'O des Arbeitsschwellenwertes
der Schaltung 8 zu wählen,
der zwischen n0 und nO - 7,4 dB liegt, wodurch diese Komponenten eliminiert werden.
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Ein in den Eingang E eingegebenes Signalgemisch, welches zwei Komponenten
mit unterschiedlichen Frequenzen (von denen die eine f1 und die andere f2 ist) mit
Pegeln N1 bzw. N2 enthält, läßt an dem Ausgang des Begrenzers eine Sinusschwingung
der Frequenz f1 mit einem Ausgangspegel erscheinen, der unter dem Pegel nO liegt,
wenn der Pegelabstand N1 - N2 negativ ist, wie es die Kurve K von Fig. 2 zeigt,
und dieser Pegel liegt unter n0 - 7,4 dB, wenn der Pegelabstand N1 - N2 unter -5,5
dB liegt. Das selektive Netzwerk 15 hat die Aufgabe, den Pegel der Eingangskomponente
der Frequenz f1 gegenüber dem der Eingangskomponente der Frequenz f2 um eine Größe
No abzusenken, so daß der Pegelabstand der in den Begrenzer eingegebenen entsprechenden
Komponenten immer kleiner als - 5,5 dB ist, wie es der Fall ist, wenn die Dämpfung
No zwischen 10 dB und 14 dB liegt.
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Ein Signalgemisch, welches mehrere Komponenten mit Frequenzen mit
Ausnahme der Frequenz f1 enthält und welches in den Eingang E eingegeben wird, erzeugt
an dem Ausgang des Begrenzers 3 eine Schwingung der Frequenz f1 und mit einer Amplitude,
die kleiner ist als die vorhergehende, wie weiter oben dargelegt.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Signalisierungssignale
an dem Ausgang des Filters 4 eine Schwingung der Frequenz f1 erscheinen lassen,
welche einen Pegel hat, der zumindest gleich dem Begrenzungspegel n0 ist. Eine Sinusschwingung
mit einer einzigen Frequenz, die zwischen f1/3 - A/3 und f1/3 + A/3 liegt und in
den Eingang der Identifizierungsschaltung eingegeben wird, erzeugt an dem
Ausgang
des Filters 4 die Komponente mit dem maximalen Pegel und dieser Pegel ist höchstens
gleich nO - 7,4 dB.
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Man legt somit den Pegel n'O des Schwellenwertes S'O der Schaltung
8 zwischen 3 dB und 4 dB unterhalb des Begrenzungspegels n0 fest, damit er im wesentlichen
in der Mitte des soeben angegebenen Pegelabstandes liegt.
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Als Erläuterungsbeispiel, das keineswegs als Einschränkung zu verstehen
ist, weist eine Schaltung nach der Erfindung zur Erkennung von Signalisierungssignalen,
die in der beschriebenen Weise ausgeführt ist, folgende Kenndaten auf: - die Frequenz
f1 ist gleich 1200 Hz; - die maximale Wiederholungsfrequenz fO der Signale, die
gleich 10 Hz ist, ist die von dem CCITT (Comite Consultatif International Telephonique
et Telegraphique) empfohlene; - der Wert der Dämpfung No des selektiven Netzwerkes
15 ist bei der Frequenz 1200 Hz gleich 12 dB; - die Bandbreite bei 3 dB des selektiven
Netzwerkes 15 ist gleich 200 Hz; - der Verstärker 3, bei welchem es sich um einen
integrierten Verstärker handelt und der von zahlreichen Herstellern unter der Bezeichnung
uA 741 in den Handel gebracht wird, hat einen Verstärkungsfaktor von 50 dB; - der
Begrenzer 3 ist aus zwei Dioden 1N914 aufgebaut, deren Schwellenwert etwa 0,6 Volt
beträgt; - das Filter 4 hat ein 3 dB-Durchlaßband, das gleich 90 Hz ist und dessen
Mitte bei der Frequenz 1200 liegt; - die Schwellenschaltung 8 ist aus einem Paar
Z-Dioden des Typs BZ-788 aufgebaut, welche von zahlreichen Herstellern in den Handel
gebracht werden, und hat eine Schwellenspannung, die gleich 5,6 Volt ist.
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In Fig.. 9 sind, aufgezeichnet mit einer Ablenkgeschwindigkeit
von
0,5 Feld/ms, dargestellt: - bei a die Sinusspannung mit der Signalisierungsfrequenz
f1 = 1200 Hz und mit konstanter Amplitude, die gleich dem von dem CCITT empfohlenen
Nennwert ist, welche in den Eingang E der in Fig. 8 dargestellten Erkennungsschaltung
eingegeben wird; - bei b die Änderung der Ausgangsspannung des selektiven Netzwerkes
15; - bei c die Änderung der Spannung des Punktes P von Fig. 8; - bei d die Änderung
der Spannung des Punktes Q von Fig. 8.
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Die letztgenannte Spannung ist sinusförmig, wenn ihre Amplitude kleiner
als der Schwellenwert S'O der Schaltung 8 ist, und, wenn das nicht der Fall ist,
weist sie eine abgekappte Form auf, wenn sie den Wert S' erreicht. Die Aufzeichnung
d zeigt, daß eine Sinusschwingung mit konstanter Amplitude und mi-t einem Pegel,
der größer als der minimale Signalisierungspegel ist, die in den Eingang E der Erkennungsschaltung
eingegeben wird, an dem Eingang Q der Schaltung 8 eine Wechselspannung erscheinen
läßt, deren Amplitude geringzügig größer als S'O ist, so daß Signale an dem Ausgang
S der Schaltung 8 abgegeben werden.
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Aufgrund der Tatsache, daß die Frequenz f0 klein gegenüber der Frequenz
f1 ist, ist es klar, daß das Zerhacken einer Sinusschwingung der Frequenz 1200 Hz
durch eine Spannung in Form von Rechteckimpulsen, deren Grundfrequenz f0 10 Hz beträgt,
ebenso an dem Eingang Q während der Sendezeitintervalle der Schwingung der Frequenz
1200 Hz ein Signal erscheinen läßt, das aus einer Sinusschwingung der Frequenz 1200
Hz besteht, die an dem Wert So abgeschnitten ist.
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In Fig. 10 sind, aufgezeichnet unter denselben Bedingungen wie zuvor,
dargestellt: - bei a ein Sprachsignal, das in den Eingang E der Erkennungsschaltung
während des Lesens eines Textes eingegeben wird; - bei b und c die Änderungen derselben
Spannungen wie die Kurven b bzw. c von Fig. 9; - bei d die Änderung der Spannung
des Punktes Q von Fig. 8.
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Diese letztgenannte Spannung hat eine Amplitude, die kleiner ist als
die des Schwellenwertes S'O und nicht abgeschnitten ist. An dem Ausgang S der Schaltung
8 wird somit kein Signal geliefert.
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Fig. 11 zeigt das Funktionsschema einer Schaltung nach der Erfindung
zur Erkennung von Signalisierungssignalen, die in dem Fall anwendbar ist, in welchem
diese Signale mit Hilfe von zwei Schwingungen der Frequenzen f1 bzw. f2 übertragen
werden. Der Eingang E der dargestellten Schaltung ist einerseits mit einem Bandsperrfilter
16 verbunden, dessen Dämpfung bei der Frequenz f2 maximal ist und dessen Ausgang
mit dem Schaltungszweig der Elemente 15, 12, 3, 4, 8 verbunden ist, die mit denen
von Fig. 8 identisch sind, und andererseits ist der Eingang E mit dem Eingang eines
Bandsperrfilters 16a verbunden, dessen Dämpfung bei der Frequenz f1 maximal ist
und dessen Ausgang mit dem Schaltungszweig der Elemente 15a, 12a, 3a, 4a und 8a
verbunden ist, die untereinander in derselben Weise verbunden sind, wie die nicht
mit dem Zusatz "a" bezeichneten Elemente und welches sind: - 15a ist ein selektives
Netzwerk, dessen Dämpfung ihren
Maximalwert No bei der Frequenz
f2 hat; - 12a ist ein Verstärker, der gleich dem Verstärker 12 ist; - 3a ist ein
Begrenzer, der gleich dem Begrenzer 3 ist; - 4a ist ein Filter mit schmalem Durchlaßband,
dessen Mitte bei der Frequenz 2 liegt; und - 8a ist eine Schaltung, die gleich der
Schaltung 8 ist.
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Die in Fig. 11 dargestellte Erkennungsschaltung arbeitet folgendermaßen:
die Filter 16 und 16a, die eine Dämpfung von zumindest gleich 30 dB haben,sieben
jeweils ein schmales Frequenzband aus, dessen Mitte bei der Frequenz f2 bzw. f1
liegt. Jeder Schaltungszweig verarbeitet somit nur die Signale mit einer der beiden
Frequenzen, wie es bereits in Zusammenhang mit Fig. 8 erläutert worden ist, und
liefert an dem Ausgang, der ihm entspricht, Signalisierungssignale.
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Als Erläuterungsbeispiel, das nicht als Einschränkung zu verstehen
ist, ist eine Schaltung zur Erkennung von Signalisierungssignalen, die mit Hilfe
von zwei Tonfrequenzschwingungen übertragen worden sind, gemäß der Erfindung bei
den Frequenzen f1 = 1200 Hz und f2 = 1600 Hz realisiert worden. Der Betrieb der
Schaltung erfordert keine Beschränkung hinsichtlich der Wahl der Werte der Frequenzen
f1 und f Diese Schaltung weist folgende Kenndaten auf: - das Filter 16 hat eine
maximale Dämpfung von 40 dB bei 1600 Hz; - das Filter 16a hat eine maximale Dämpfung
von 40 dB bei 1200 Hz; - das selektive Netzwerk 15a hat eine Dämpfung von 12 dB
bei der Frequenz 1600 Hz und seine 3 dB-Bandbreite ist gleich 200 Hz; - das Filter
4a hat ein Durchlaßband, dessen Breite bei
3 dB gleich 90 Hz ist
und dessen Mitte bei der Frequenz 1600 Hz liegt; und - das selektive Netzwerk 15
und das Filter 4 sind bereits in Zusammenhang mit Fig. 8 beschrieben worden.
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Ohne die Betriebsweise der Erkennungsschaltung zu verändern, kann
man das Filter 16 und das selektive Netzwerk 15 durch ein einziges Filter ersetzen,
vorausgesetzt, daß letzteres um die Frequenzen f2 und f1 herum eine Dämpfung aufweist,
die im wesentlichen gleich der des Filters 16 bzw. der des selektiven Netzwerkes
15 ist. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die leichte Unsymmetrie der neuen Dämpfungskurve,
die die des Netzwerkes 15 ersetzt, den Betrieb der Schaltung nicht nachteilig beeinflußt.
Ebenso können das Filter 16a und das selektive Netzwerk 15a ohne Nachteile durch
ein einziges Filter ersetzt werden. Der Gebrauch eines einzigen Filters gestattet,
die Schaltung mit einer begrenzten Anzahl von Elementen herzustellen.
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Als Erläuterungsbeispiel, das nicht als Einschränkung zu verstehen
ist, sind das Filter 16 und das Netzwerk 15 in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel
durch ein Filter in Form eines Vierpols ersetzt worden, welcher aus zwei Widerständen
R, die jeweils gleich 3300 Ohm betragen und zwischen einem ersten Eingang und einem
ersten Ausgang des Filters in Reihe geschaltet sind, und aus einer Induktivität
von 70 Millihenry besteht, die mit einer Kapazität von 0,127 Mikrofarad in Reihe
geschaltet ist, welche zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände R und einem
Leiter angeordnet sind, der den zweiten Eingang und den zweiten Ausgang kurzschließt.