DE2552290C3 - Verfahren und Schaltungen zur Bestimmung des Verhältnisses der Amplituden von zwei sinusförmigen Spannungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Verfahren der im Oberbegriff jo der Patentansprüche 1 bzw. 2 angegebenen Art zur Bestimmung des Verhältnisses der Amplituden von zwei Sinusspannungen.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung (DE-PS 8 94 134) wird der Quotient der Amplituden von zwei jj Spannungen U_x, U₂ gebildet, die an dem Gitter einer Regelröhre anliegen und die Frequenzen /Ί bzw. /j haben. Dieser Röhre sind zwei Filter nachgeschaltet, die die beiden Spannungen trennen. Die Spannung U_x wird als Quotient UrIU₂ ausgewertet, während von der 4» zweiten Spannung U₂ eine Regelspannung abgeleitet wird, welche diese zweite Spannung durch Rückwärtsregelung über die Röhre auf konstantem Pegel hält. Diese Art der Bestimmung des Verhältnisses der Amplituden von zwei Spannungen setzt aber voraus, -n daß die Röhre und der Verstärker jeweils eine über die Zeit konstante Verstärkung behalten, wenn nicht das Ausgangssignal gestört werden soll. Die Lebensdauer der bekannten Schaltungsanordnung, die durch die der Röhre und des Verstärkers begrenzt wird, ist darüber hinaus für die Verwendung in Fernsprechsystemen nicht ausreichend. Außerdem, wenn die beiden Spannungen mit den Frequenzen /1 bzw. h eine Amplitude haben, die kaum größer als das in einem Frequenzband enthaltene Rauschen ist, bleibt die Komponente der Frequenz f_x nahe dem Rauschen, und das Erzielen guter Meßergebnisse ist gefährdet.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Verfahren anzugeben, die das Bestimmen des Verhältnisses der Amplituden von Sinusspannungen gestatten, wi ohne daß es erforderlich ist, eine von ihnen konstantzuhalten.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 bzw. 2 angegebenen Schritte gelöst.

Diese Lösung beruht auf folgender Erkenntnis: Wenn tn ein Amplitudenbegrenzer mit dem Begrenzungsschwellenwert iö gleichzeitig mit zwei Sinusspannungen der Frequenz f\ und /j gespeist wird, wobei die Amplitudensumme /4i + A₂ größer als der Begrenzungsschwellenwert So ist, und wenn das Verhältnis f\/f₂ ein unzerlegbarer Bruch ist, bei welchem die Summe der Glieder wenigstens gleich fünf ist, haben die Komponenten der Frequenzen /i und h der Ausgangsspannung Amplituden A\ und A₂, welche folgende Eigenschaften aufweisen:

Sie sind unabhängig von den Werten der Frequenzen /1 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 A]ZA₂ in einem großen Wertbereich desselben, woraus folgt, daß ihr Verhältnis A_x ¹IA₂' und ihre Differenz A₁' — A₂' es ebenfalls sind; sie sind unabhängig von A\ und A₂, wenn diese sich unter Beibehaltung eines konstanten Verhältnisses A]ZA₂ verändern; und sie stehen in einem Verhältnis Α\ΊΑΐ, das größer als das Verhältnis A_xIA₂ ist, wenn letzteres seinerseits größer als Eins ist, und im gegenteiligen Fall stehen sie in einem Verhältnis A_xIA₂, das kleiner als das Verhältnis A_xIA₂ ist, wenn letzteres kleiner als Eins ist Dieser Effekt, den man als Expansionseffekt bezeichnen kann, ist am größten, wenn das Verhältnis A_xIA₂ nahe bei Eins liegt Der Expansionseffekt kann ausgenutzt werden, um die Erkennung einer der beiden Sinusspannungen oder ihre Trennung zu erleichtern. Außerdem ist er besonders günstig für die Trennung von zwei Signalen mit etwa gleicher Amplitude.

Gemäß der Erfindung ist also zur Bestimmung des Wertes des Verhältnisses A_xIA₂ einzig und allein die Messung einer der Größen A_x, A₂ oder (A_x - A₂) erforderlich.

Schaltungen zur Durchführung bzw. Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

Die Ausgestaltungen der Schaltungen gemäß den Ansprüchen 3 bis 6 gestatten, im Gegensatz zu der bekannten Schaltungsanordnung, auf Grund des Vorhandenseins des Begrenzers eine große Änderung der Verstärkung des linearen Verstärkers, bevor das Ausgangssignal gestört wird, und es werden auch dann noch gute Ergebnisse erzielt, wenn das Rauschen nur geringfügig unter dem Mehrfrequenzeingangssignal liegt.

In Fernsprachsystemen werden die Zeichengabesignale und die Sprachsignale nacheinander über dieselben Leiter übertragen. Das Vorhandensein von Frequenzkomponenten in den Sprachsignalen, die mit den bei der Zeichengabeübertragung benutzten Frequenzkomponenten gleich sind, macht es erforderlich, die Zeichengabeschaltungen vor den Sprachsignalen zu schützen. Dieser Schutz wird im allgemeinen mittels einer Schutzschaltung erzielt, die aber die Empfänger-Rufumsetzer kompliziert Die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung in der Ausgestaltung nach Anspruch 8 und 9 erlaubt, ohne solche Schutzschaltungen auszukommen und bringt folgende weitere Vorteile mit sich: Sie beseitigt die Auswirkung der Komponenten mit der Zeichengabefrequenz, die unter Umständen in den Sprachsignalen vorhanden sind, selbst dann, wenn diese Komponenten stark sind, was die Verwendung einer Schutzschaltung auch in diesem Fall unnötig macht; der Schutz gegen die Auswirkung der Sprache ist besser als der, der durch eine Schutzschaltung erreicht wird, da die Empfindlichkeit der Zeichengabe-Erkennungsschaltung nur geringfügig von der Dynamik der an ihren Eingang angelegten Signale abhängig ist;

und ihre Anpassung an die Erkennung von Zeichengabesignalen, die mit Hilfe von zwei Schwingungen mit Sprachfrequenzkomponenten gleichzeitig oder nicht gleichzeitig übertragen werden, bereitet keine Schwierigkeit.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen naher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild der experimentellen Meßschaltung, die zum Aufzeichnen der Kurven von in F i g. 2 verwendet worden ist,

F i g. 2 die Änderungskurven der Pegel n\ und n₂ der an dem Ausgang eines Begrenzers gemessenen Komponenten der Frequenz /i und f₂ in Abhängigkeit von dem Pegelabstand Ni — N₂ der Sinusspannungen der Frequenz /i und f₂, die an den Eingang dieses Begrenzers angelegt worden sind, sowie die Änderungskurve von n\ — ni,

F i g. 3 die Änderungskurven der Pegel /ii und n₂ der Komponenten mit Frequenzen von 1050 Hz und 1200 Hz, die in dem Ausgangssignal eines Begrenzers vorhanden sind, in Abhängigkeit von dem Abstand der Pegel Μ und M 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,

F i g. 4 die Änderungskurven der verringerten Amplituden Ai'/An und AJIAa der Komponenten mit den Frequenzen U und /₂, die in dem Ausgangssignal eines Begrenzers vorhanden sind, in Abhängigkeit von dem jd Pegelabstand Ni - N₂ der an den Eingang dieses Begrenzers angelegten Sinusspannungen der Frequenz /1 und f₂, sowie die Änderungskurve der Differenz der verringerten Amplituden (A\ — AJ)IAo, wobei Ao die gemeinsame Amplitude der Frequenzkomponenten /i « und /2 des Ausgangssignals ist, wenn die Amplituden A\ und A2 gleich sind,

Fig.5 das Blockschaltbild 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 Blockschaltbild 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 Sinusspannungenhaben,

Fig.7 eine abgewandelte Ausführungsform der in Fig.6 dargestellten Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

F i g. 8 das Blockschaltbild einer das Verfahren nach der Erfindung anzuwendenden Schaltung zur Erkennung von Zeichengabesignalen, welche mittels einer einzelnen Tonfrequenzschwingung übertragen werden,

F i g. 9 eine Aufzeichnung der Änderung der Spannungen in vier Punkten der Schaltung von Fig.8, die während des Empfangs von durch eine Schwingung der t>o Frequenz /j übertragenen Zeichengabesignalen ausgeführt worden ist,

Fig. IO eine Aufzeichnung der Änderung der Spannungen in denselben Punkten der Schaltung von F i g. 8, die während des Empfanges von Sprachsignalen b5 ausgeführt worden ist, und

F i g. 11 das Blockschaltbild einer das Verfahren nach der Erfindung anzuwendenden Schaltung zur Erkennung von Zeichengabesignalen, die mit Hilfe von zwei Tonfrequenzschwingungen übertragen werden.

F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild der experimentellen Schaltung, mittels welcher die Eigenschaften eines Begrenzers festgelegt werden konnten, der als Basis für das hier beschriebene Verfahren dient Das Schaltbild enthält einen ersten geeichten Generator 1, welcher eine Sinusschwingung mit der Frequenz /i und mit der EMK mit dem bekannten Pegel Ni liefert, einen zweiten geeichten Generator 2, welcher eine Sinusschwingung mit der Frequenz /₂ und mit der EMK mit dem bekannten Pegel N₂ liefert, und einen Begrenzer 3, welcher aus zwei bekannten Dioden des Typs 1 N 914 besteht und dessen Schwellenwert 0,6 V beträgt. Die inneren Impedanzen der Generaloren 1 und 2, die in der Größenordnung von 2 Kiloohm liegen, sind viel größer als die Impedanz des Begrenzers 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 /i, während das Durchlaßband des Filters 41 50 Hz beiderseits der Frequenz /₂ beträgt Der Ausgang jedes der Filter 4 und 41 ist mit dem Eingang eines Pegelmessers 5 verbunden. Messungen sind bei verschiedenen Frequenzen f\ und /2 ausgeführt worden und die Filter 4 und 41 sind jedesmal an die gewählten Werte angepaßt worden.

F i g. 2 zeigt die Kurven K und H der Änderung der Pegel m und /12 der Komponenten mit den Frequenzen f\ und /2, die in dem Ausgangssignal eines Begrenzers vorhanden sind, an dessen Eingang zwei Sinusspannungen mit dem Pegel Ni bzw. N₂ anliegen, in Abhängigkeit von dem Pegelabstand Ni — N₂, wobei als Ursprungspegel der Ausgangskomponenten der Pegel /Jo genommen wird, den sie alle beide annehmen, wenn die Pegelabweichung Ni - N₂ Null ist Mit L ist in F i g. 2 die Kurve der Änderung des Pegelabstands /ii — n₂ in Abhängigkeit von dem Pegelabstand Ni — N₂ bezeichnet. Diese Kurven sind experimentell mittels der in F i g. 1 dargestellten Schaltung ermittelt worden, indem dem Pegel Ni nacheinander die Werte +15 dB und + 25 dB gegeben worden sind und indem für jeden dieser Werte der Abstand N_t - N₂ von -9 dB bis +9 dB verändert worden ist Die Pegel M und N₂ sind in bezug auf einen gewählten Referenzwert gemessen, der in diesem Beispiel gleich dem in der Telefonie gewöhnlich benutzten Wert ist

Die Resultate dieser Messungen sind in den Tabellen I und II zusammengefaßt

Tabelle I

N1 = +1. N2IdB	5 dB (N1-N2)IdB	m/dB	It2IdB	(n\— It2)IdB
+ 6	+ 9	+ 3,6	-10,7	+ 143
+ 7,5	+ 7,5	3,5	- 92	+ 12,7
+ 9	+ 6	33	- 7,5	+ 10,8
+ 10,5	+4,5	3	- 53	+ 83
+ 12	+3	2,6	- 4,1	+ 6,7
+ 13,5	+ 1,5	1,6	- 2,1	+ 3,7
+ 15	0	0	0	0
+ 16p	-14	- 22	+ 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
+22p·	-74	- 9,2	- 3,6	-12,8
+24	-9	-10,8	+ 3,7	-14,5

Tabelle II

N,=+25 dB

N₂ZdB (Ni-N₂)ZdB π,/dB

n₂ZdB

+ 16 + 17,5 + 19 + 20,5 + 22 + 23,5 + 25 + 26,5 + 28 + 29,5 + 31 + 32,5 + 34

+ 9 + 7,5 + 6 + 4,5 + 3 + 1,5

-1,5 -3 -4,5 -6 -7,5 -9

+ 3,6 3,5 3,3 3

2,6 1,9 0

- 2,5

- 4,5

- 6,3

- 7,9

- 9,3 -10,9

-11

- 9,4

- 7,9

- 6,2

- 4,4

- 2,5 0

+ 1,8

+ 2,5

+ 2,9

+ 3^

+ 3,4

+ 3,5

+ 14,6 + 12,9 + 11,2 + 9,2 + 7,0 + 4,4 0

- 4,3

- 7,0

- 9,2 -11,1 -12,7 -14,4

Die Tabellen I und II sind mit Frequenzwerten f\ = 1700 Hz und f₂ = 2100 Hz erstellt worden. Andere Wertepaare der Frequenzen f\ und f₂, wie beispielsweise 1200 Hz und 1310 Hz ergeben experimentelle Punkte, die auf den vorhergehenden Kurven liegen. Die Erfahrung zeigt, daß die in F i g. 2 dargestellten Kurven nicht von dem Absolutwert der Frequenzen f\ und I₂ abhängig sind, solange das Verhältnis f\lf₂ einem unzerlegbaren Bruch äquivalent ist, bei welchem jedes Glied ungleich Eins ist und bei welchem die Summe der beiden Glieder größer als 20 ist, um Idealbedingungen nahezukommen, bei welchen das Verhältnis f\lf₂ irrational wäre.

F i g. 3 zeigt, wie sich die Änderungskurven von n\ und /72 in Abhängigkeit von der Relativphase der beiden Eingangssignale im Zeitnullpunkt ändern, wenn die Summe der beiden Glieder des Verhältnisses f\lf₂, 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 /i = 1050 Hz bzw. /₂ = 1200 Hz, so daß gilt f_}lf₂ = 7/8. Bezeichnet man mit φ den Phasenabstand im Zeitursprung zwischen den in den Eingang des Begrenzers eingegebenen Sinusschwingungen, so stellt man eine Divergenz der dargestellten Kurven fest, wenn φ von 0° auf 90° geht Diese Divergenz nimmt noch zu, wenn die Summe der Glieder des auf seinen einfachsten Ausdruck reduzierten Verhältnisses f\lf₂ abnimmt 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\ und A₂ des Ausgangssignals des Begrenzers unter praktischen Gesichtspunkten als umkehrbar eindeutige Funktionen des Pegelabstandes Ni — 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 erforderlich, die Ansprechempfindlichkeit des Begrenzers in Abhängigkeit von dem Pegelabstand der Eingangssignale und von der Phasenverschiebung φ zu untersuchen und zu überprüfen, ob die Amplituden A\ und A₂' der Komponenten der Frequenz /i und f₂ des Ausgangssignals mit dem einwandfreien Arbeiten einer Schaltung zur Durchführung des Verfahrens kompatibel sind, welche beispielsweise eine Schwellenwertschaltung enthält Wenn die Durchführungsschaltung den Abstand A\ — A₂' 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\' — A₂ in Abhängigkeit von dem Pegelstand Ni — N₂ für den Wert von φ empfindlich ist, und es ist dann ohne Nachteil möglich, Frequenzen /i und f₂ zu benutzen, bei welchen die Summe der Glieder des Verhältnisses f\lf₂ Werte annimmt, die zwischen 5 und 20 liegen.

Es ist ganz klar, daß zusätzliche Beschränkungen der erlaubten Werte für die Frequenzen f\ und f₂ ihren Ursprung in der Art der Realisierung des Begrenzers

κι finden können. So gestatten Halbleiterdioden die Schaffung eines Begrenzers, der die oben angegebenen Eigenschaften bis zu ihrer Betriebsgrenzfrequenz besitzt, während Operationsverstärker, deren Bandbreite auf einige Kilohertz begrenzt ist, die Realisierung

i¹) eines Begrenzers gestatten, der nur innerhalb ihrer Bandbreite eine Arbeitsweise der beschriebenen Art aufweist.

An Stelle der in F i g. 1 dargestellten Pegelmesser 5 kann man auch zwei untereinander gleiche elektroni sehe Spitzenspannungsmesser verwenden. Man verbin det 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\ und A₂. Mit Hilfe der Anzeige Ao, die ihnen gemeinsam ist, wenn der Pegelabstand Ni — Nz einen Wert Null annimmt, bildet man die Verhältnisse A\'IA₀ und A₂ ¹IAq. Das erste Verhältnis A\'/Ao ändert sich in Abhängigkeit von dem Wert des Pegelabstands Ni — N₂ gemäß der Kurve 42 von Fig.4, und das zweite Verhältnis A₂ ¹ZA₀ ändert sich gemäß der Kurve 43. Die Kurven sind mit denen identisch, die man aus den Kurven K und H von F i g. 2 durch eine logarithmische Transformation ableiten kann. Fig.4 zeigt darüber hinaus die Kurve 44 der Änderung der Verhältnisdiffe renz (A\'IAq) — (A₂IAo) in Abhängigkeit von dem

Pegelstand Ni — N₂. In zu dem vorhergehenden

ähnlicher Weise ergibt sich die Kurve 44 aus der Kurve L von F ig. 2.

Die Messungen haben darüber hinaus gezeigt, daß

sich die Amplituden A\ und A₂ in Abhängigkeit von dem Verhältnis (A\ + A₂)IS₀ ändern und gegen einen Grenzwert streben, den man unter praktischen Gesichtspunkten als erreicht betrachten kann, sobald die Amplitudensumme (A] + A₂) zumindest gleich 10 5b ist.

Versuche mit einem Begrenzer, dessen Ausgang über ein Filternetzwerk, welches allein die Frequenzkomponenten /i und f₂ des Ausgangssignals überträgt, mit dem Eingang eines linearen Verstärkers verbunden ist dessen Ausgang mit dem Eingang eines zweiten, dem ersten gleichenden 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 f\ und f₂, die an dem Ausgang des zweiten

." Begrenzers in Abhängigkeit von den Eingangspegelabständen der Sinusschwingungen der Frequenz f\ und h 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 f\ und fi in den Eingang des ersten Begrenzers eingegeben wird, auf einem Wert gehalten wird, der gegenüber dem Wert der Leistung, die den Sinusschwin gungen entspricht, vemachiässigbar ist Diese Schaltung kann in gewissen Anwendungsfällen von Vorteil sein.

Fig.5 zeigt das Blockschaltbild einer Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zum

Bestimmen des Pegelabstands von zwei Sinusspannungen der Frequenzen /i und f₂. Diese Schaltung enthält:

— ein Filter 11, welches ohne Dämpfung ein Frequenzband durchläßt, das die Frequenzen /1 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 f\ oder f₂ abgestimmt ist;

— einen elektronischen Spitzenspannungsmesser 6.

Als Ausführungsbeispiel ist eine Schaltung dieses Typs derart aufgebaut worden, daß sie bei den Frequenzwerten /i = 1700 Hz und h = 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 gleich, welcher dieselbe Bezugszahl trägt und bereits beschrieben worden ist

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 N\ - N₂ der Eingangspegel der beiden Sinusspannungen ab, und man kann mit Hilfe der Kurve 42 von Fig.4 den Spannungsmesser 6 in Eingangspegelabständen N\ — N₂ eichen.

Eine Abwandlung der Schaltung von F i g. 5 besteht darin, den Spitzenspannungsmesser 6 durch eine Detektorschaltung zu ersetzen, deren Ausgang mit dem Eingang einer Schaltung mit dem Schwellenwert Sd verbunden ist, deren Ausgang seinerseits mit dem Eingang eines Verbraucherstromkreises verbunden ist, so daß das Überschreiten des Schwellenwertes Sd durch die von der Detektorschaltung gelieferte Spannung den Verbraucherstromkreis betätigt

F i g. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Schaltung von F i g. 5, welche enthält: Ein Filter 4 mit schmalem Durchlaßband, das auf eine der Frequenzen, beispielsweise auf die Frequenz f\, abgestimmt ist, und ein zweites Filter 41, das auf die Frequenz h 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 gleiche Gleichrichter- 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 Spannungsmesser verbunden ist

Als Erläuterungsbeispiel enthält eine Schaltung dieses Typs, die mit denselben Frequenzen wie die von F i g. 5 arbeitet, das Filter 11, den Verstärker 12, den Begrenzer 3 und das Filter 4, die mit denen der vorhergehenden Schaltung gleich 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 Ausgangsspannungsmesser desselben proportional zu der Amplitudendifferenz A\ - A₂'. Die Kurve 44 gestattet, die Entsprechung zwischen der Ablesung des Meßgerätes 7 und dem Wert der Pegeldifferenz N\ — N₂ herzustellen. Sie kann auch dazu dienen, das Meßgerät 7 direkt in Werten der Pegeldifferenz Ni-N₂ an dem Eingang des Begrenzers zu eichen; das ist aber das gleiche wie die Pegeldifferenz der beiden an den Eingang der Schaltung angelegten Sinusspannungen.

F i g. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der

ίο 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 Elemen-

1) ten identisch sind. Der Ausgang des Filters 4 ist mit dem Eingang einer Gleichrichter- und Filterschaltung 8 verbunden, deren Ausgang mit dem nichtinvertierten Eingang eines Differenzverstärkers 9 verbunden ist Der Ausgang des Filters 41 ist mit dem Eingang einer Gleichrichter- und Filterschaltung 81 verbunden, die der Schaltung 8 gleicht 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.

Als Beispiel enthält eine mit den Frequenzen /i = 1700 Hz und f₂ = 2100 Hz arbeitende Schaltung dieses Typs Gleichrichter- und Fiiterschaltungen 8 und 81, die als eine Diodenbrückc mit zugeordnetem ÄC-Tiefpaßfilter ausgeführt sind.

Die in Fig.5 dargestellte Schaltung arbeitet folgendermaßen:

Wenn ein Signal, welches Komponenten mit den Frequenzen /i 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 U begrenzt ist Da der Verstärker 12 linear ist ist die in den Komponenten mit den Frequenzen f\ 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 a, und a₂ der Komponenten mit den Frequenzen /j und /2, die in dem in den Eingang des Filters 11 eingegebenen Signal vorhanden sind, nach der Verstärkung gleich A\ und A₂. Wenn die Werte a\ und a₂ in einer zweckmäßigen Größenordnung liegen, so daß die Summe A\ + A₂ zumindest gleich dem Zehnfachen des Begrenzungsschwellenwertes 6b des Begrenzers 3 ist, sind die Amplituden Ai' und A₂ der Komponenten des Frequenzspektrums des Ausgangssignals des Begrenzers nur noch von dem Pegelabstand M — Ni der Amplituden A\ und A₂ abhängig, der auch der der Amplituden a, und S₂ ist Dagegen, wenn das in den Eingang des Filters 11 eingegebene Signal außerhalb der Komponenten mit den Frequenzen /i und /2 eine zunehmende Energie aufweist, stellt man an dem Ausgang des Begrenzers fest, daß die möglichen Kombinationen der Komponente der Frequenz /1 mit den Komponenten der anderen Frequenzen des Spektrums, das nach dem Passieren des Filters 11 noch vorhanden ist, dazu beitragen, die Amplitude A\ der Komponente der Frequenz f\ zu verringern, und dasselbe gilt für die Frequenz & die mit den Komponenten der anderen Frequenzen des Spektrums

kombiniert wird, so daß die Amplitude Ai ebenfalls verringert wird. Aus diesem Grund kann man, wenn die Frequenzen /i und /2 entfernt sind, dazu geführt werden, ein Filter 11 mit zwei getrennten schmalen Durchlaßbereichen zu benutzen, deren Mitten bei den Werten von /j bzw. /2 liegen.

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 /j und h konzentriert ist so erkennt man, daß das Filter 4, iu dessen schmaler Durchlaßbereich seine Mitte beispielsweise um die Frequenz /i herum hat, die Komponente /i 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 & gelieferte Anzeige ist somit Ai. Die Benutzung der Kurve 42 von F i g. 4 erfordert das Ablesen des Wertes A₀, der durch den Spitzenspannungsmesser 6 angegeben wird, wenn ai = a₂ ist, um für jede Ablesung des Spannungsmessers das Verhältnis AiIA₀' zu bilden, das auf die Kurve 42 zu übertragen ist, um den Pegelabstand Nt — N2 der Amplituden a, und 82 zu erhalten. Es versteht sich von selbst daß die Kurve 42 auch erlaubt den Spitzenspannungsmesser 6 direkt in Werten des Pegelabstandes Ni — N2 wie in Werten von AiIA₂ zu eichen.

Die in Fig.6 dargestellte Schaltung benutzt im Unterschied zu der vorhergehenden die beiden Komponenten mit den Frequenzen /i und /2, die in dem Ausgangssignal des Begrenzers vorhanden sind. Das jo Differenzmeßgerät 7 bildet nach der Erfassung der Komponenten die Differenz Ai-Ai ihrer Amplituden und verstärkt sie, so daß die Anzeige des Meßgerätes 7 proportional zu (Ai-A₂) ist Die Benutzung der Kurve 44 von F i g. 4, welche (Ai - Ai)IAo darstellt erfordert J5 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.

Die Bestimmung von Ao erfolgt wie zuvor, indem in den Eingang der in F i g. 6 dargestellten Schaltung zwei sinusförmige Signale eingegeben werden, deren Amplituden 21 und 22 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 (Ai - A₂)IAo entsprechen lassen, für das die Kurve 44 den Wert des Pegelabstandes (Ni - N₂) ergibt und es ist klar, daß die Kurve 44 gestattet das Meßgerät 7 in Werten des Pegelabstandes Ni-N₂Zu eichen.

Die Arbeitsweise der in F i g. 7 dargestellten Schaltung unterscheidet sich von der soeben beschriebenen dahingehend, daß die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 9 an den Eingang der als Schmitt-Triggerschaltung ausgebildeten Schwellenwertschaltung 10 mit zwei Schwellenwerten abgegeben wird. Auf Grund dieser Tatsache wird die Schmitt-Triggerschaltung getriggert, wenn der Pegelabstand (Ni-N₂) der in den Eingang der in F i g. 7 dargestellten Schaltung eingegebenen Sinusschwingungen der Frequenzen /1 und f₂ bo durch zwei besondere Werte N₀ und N₀' hindurchgeht Die in Fig.7 dargestellte abgewandelte Ausführungsform erlaubt somit einen Verbraucherstromkreis in Betrieb zu setzen, wenn der Pegelabstand Ni-N₂ über ein durch die Grenzen N₀ und N₀' festgelegtes Intervall b5 hinausgeht

F i g. 8 zeigt eine Zeichengabe-Erkennungsschaltung 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 Zeichengabefrequenz /1 erzielt wird. Der Ausgang des Netzwerkes 15 ist mit dem Eingang eines linearen Verstärkers 12 verbinden. Der Ausgang dieses Verstärkers hat eine Impedanz, die deutlich größer ist als die Impedanz eines Begrenzers 3, mit dessen Eingang er verbunden hi. Der Ausgang P des Begrenzers 3 ist mit dem Eingang eines Filters 4 verbunden, weiches einen schmalen Durchlaßbereich hat, dessen Mitte bei der Frequenz f\ liegt Der Ausgang Q des Filters 4 ist mit dem Eingang einer Schaltung 8 mit dem Schwellenwert So verbunden, der unter dem Begrenzungsschwellenwert S₀ des Begrenzers 3 liegt Der Ausgang der Schaitutig 8 ist mit dem Ausgang S verbunden.

Die Zeichengabe-Erkennungsschaltung arbeitet folgendermaßen:

In einem ersten Fall empfängt der Eingang E Zeichengabesignale, welche aus Elementarsignalen bestehen, die jeweils einen Impuls enthalten, während welchem eine Sinusschwingung mit der Frequenz /1 ausgesandt wird und an welchen sich eine Pause anschließt Das Frequenzspektrum eines solchen Signals enthält eine Komponente mit der Grundfrequenz /1 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.

Das selektive Netzwerk 15 hat ein gedämpftes Band mit bei der Frequenz /1 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 /1 über eine Breite erstreckt die zumindest gleich dem Zehnfachen der maximalen Wiederholungsfrequenz der Zeichengabeimpulse ist

Ebenso werden in dem linearen Verstärker 12 die Amplituden- und Phasenbeziehungen der Komponenten der Zeichengabesignale eingehalten. 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.

Andererseits, wenn die Amplitude einer Sinusschwingung der Frequenz /1, die in den Eingang des Begrenzers 3 eingegeben wird, viel größer als der Begrenzungsschwellenwert So ist, erscheint an dem Ausgang des Begrenzers 3 während des dem Vorhandensein der betreffenden Eingangsschwingung entsprechenden Zeitintervalls eine abgekappte Schwingung, deren Spektrum eine Sinusschwingung der Amplitude SoA In und der Frequenz /1 sowie harmonische Schwingungen enthält, deren Frequenzen ungeradzahlige Vielfache der Frequenz /1 sind und deren Amplituden durch den Ausdruck &>4/(2η+1)α gegeben sind, wenn η die Gesamtheit der positiven ganzen Zahlen beschreibt Diese harmonischen Schwingungen werden durch das

Bandpaßfilter 4 beseitigt, dac dem Begrenzer 3 nachgeschaltet ist

Wenn die Amplitud·· einer in dem Eingang des Begrenzers 3 eingegebenen Sinusschwingung der Frequenz /i kleiner oder höchstens gleich der Begrenzungsspannung 5b ist, erscheint an dem Ausgang des Begrenzers 3 eine Schwingung, die gleich derjenigen ist, die er empfangen hat, und keine Harmonische derselben enthält und ebensolange wie sie dauert

Man wählt somit die maximale Dämpfung No des ι ο selektiven Netzwerkes 15, den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 12 und den Schwellenwert So des Begrenzers 3 derart, daß dem minimalen Empfangspegel der Zeichengabesignale, der durch anerkannte Normen festgelegt ist, Signale mit dem Begrenzungsschwellenwert Sb 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 Zeichengabe-Erkennungsschaltung wesentlich zu ändern, unter der 2<i Bedingung, daß die Impedanzen unter ihnen in an sich bekannter Weise angepaßt werden. Infolgedessen, wenn der Eingang E Zeichengabesignale empfängt, erscheinen an dem Ausgang des Begrenzers 3 in den Zeitintervallen, während deren die Eingangssignale rausgesandt werden, Signale mit der Amplitude So, deren Spektrum eine Sinusschwingung bei der Frequenz /i enthält, welche eine Amplitude hat, die zwischen dem Wert Sa und dem Maximalwert Sa Λ/π liegt (dessen Pegel um 2,1 dB größer ist als der Pegel /Jo von So). Der κι Begrenzer 3 bewirkt eine Kompression der Ausgangspegelabstände was den Vorteil darstellt, daß die ihm nachgeschalteten Einrichtungen mit fast konstantem Pegel arbeiten können.

Wenn der Eingang E Sprachsignale oder Rauschen v> empfängt, enthält das zusammengesetzte Spektrum zahlreiche Komponenten, welche ungewisse Frequenzen, Amplituden und Phasen und eine veränderliche Dauer haben, wie in dem Buch »Speech and Hearing« von Fletcher, Editions Van Nostrand, 1929, Kapitel w 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 4 > ist, und welche eine Dauer hat, die ausreichend groß ist, damit es einem Zeichengabesignal 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 Zeichenga- >o be-Erkennungsschaltung nachgeschaltet ist. Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, hält nämlich der Begrenzer 3 den Pegel der Sinuskomponente mit der Frequenz /i der Signale, die er auf Zeichengabesignale hin liefert, zwischen no und /Jo + 2,1 dB. Das Durchlaßband des Filters 4, das die Anzahl der Komponenten mit der Frequenz f\ benachbarten Frequenzen begrenzt, legt die minimale Zeit des Ansteigens und des Abfallens der Impulse fest, die auf die Zeichengabesignale hin geliefert werden. Die Breite ist gerade ausreichend, um t>o die Ansprechzeit des Rufumsetzers unter dem Grenzwert zu halten, der durch anerkannte Normen festgelegt ist. Dieses Ergebnis wird erreicht, wenn das 3-dB-Durchlaßband des Filters 4 eine Breite hat, die höchstens gleich dem Achtfachen der maximalen Zeichengabewiederholungsfrequenz ist, gegebenenfalls erhöht um die für die Frequenz /i zulässige Abweichung, mit der !^itte bei der Frequenz /*.

Eine Sinusschwingung mit außerhalb des Durchlaß bandes des Filters 4 liegender Frequenz / wire eliminiert. Indessen, wenn die Frequenz /kleiner als die Frequenz f\ ist, können durch den Begrenzer 3 erzeugte harmonische Schwingungen in dem Durchlaßband de; Filters 4 liegen. Wie vorstehend bereits beschrieber worden ist, sind diese Schwingungen harmonische Schwingungen ungerader Ordnung und haben eine Amplitude, die durch den Ausdruck Sb 4/(2/7 + \)n gegeben ist Wenn die Frequenz f\ beispielsweise größci als 1 kHz ist, sind die Frequenzen f, die zwischer /i/3 — Δ/3 und /i/3 + Δ/3 liegen (wobei Δ gleich deir Durchlaßband des Filters 4 ist), Teil des Sprachbande« und erzeugen an dem Ausgang des Begrenzers 3 Schwingungen, deren Frequenz im Innern des Durchlaßbandes des Filters 4 liegt und deren Maximalamplitu de S₀- 4/3 π einem Pegel von 9,5 dB unterhalb de: Maximalwerts des Pegels der Komponente mit dei Grundfrequenz /j oder aber 7,4 dB unterhalb de! Begrenzungspegels /io entspricht Es ist somit möglich einen Pegel /Jo' des Arbeitsschwellenwertes dei Schaltung 8 zu wfthien, der zwischen n> und no — 7,4 dB liegt wodurch diese Komponenten eliminiert werden.

Ein in den Eingang E eingegebenes Signalgemisch welches zwei komponenten mit unterschiedlicher Frequenzen (von denen die eine f\ und die andere h ist] mit Pegeln N, bzw. Afc enthält läßt an dem Ausgang de; Begrenzers eine Sinusschwingung der Frequenz /ι mii einem Ausgangspegel erscheinen, der unter dem Pege no liegt, wenn der Pegelabstand N\ — Afc negativ ist wie es die Kurve K von F i g. 2 zeigt, und dieser Pegel liegi unter no — 7,4 dB, wenn der Pegelabstand Nt-N, unter —5,5 dB liegt Das selektive Netzwerk 15 hat di< Aufgabe, den Pegel der Eingangskomponente dei Frequenz /ι gegenüber dem der EingangskomponenU der Frequenz /2 um eine Größe A/o abzusenken, so dal der Pegelabstand der in den Begrenzer eingegebener entsprechenden Komponenten immer kleiner al· -5,5 dB ist, wie es der Fall ist, wenn die Dämpfung N zwischen 10 dB und 14 dB liegt.

Ein Signalgemisch, welches mehrere Frequenzkom ponenten mit Ausnahme der Frequenz f\ enthält unc welches in den Eingang E eingegeben wird, erzeugt ar dem Ausgang des Begrenzers 3 eine Schwingung dei Frequenz /1 und mit einer Amplitude, die kleiner ist ah die vorhergehende, wie weiter oben dargelegt

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß dii Zeichengabesignale an dem Ausgang des Filters 4 eine Schwingung der Frequenz f\ erscheinen lassen, welche einen Pegel hat, der zumindest gleich dem Begrenzungs pegel /Jo ist. Eine Sinusschwingung mit einer einziger Frequenz, die zwischen /i/3—Δ/3 und /i/3 + Δ/3 lieg und in den Eingang der Erkennungsschaltung eingege ben wird, erzeugt an dem Ausgang des Filters 4 di< Komponente mit dem maximalen Pegel und diesel Pegel ist höchstens gleich /Jo-7,4 dB. Man legt somi den Pegel /J₀' des Schwellenwertes Sb' der Schaltung 1 zwischen 3 dB und 4 dB unterhalb des Begrenzungspe gels /Jo fest, damit er im wesentlichen in der Mitte de: soeben angegebenen Pegelabstandes liegt

Als Erläuterungsbeispiel, das keineswegs als Ein schränkung zu verstehen ist weist eine Schaltung zu Erkennung von Zeichengabesignalen, die in de beschriebenen Weise ausgeführt ist, folgende Kennda ten auf:

— die Frequenz f\ ist gleich 1200 Hz;

— die meximeic Wiederholun^sfrcTJcnz f« der S'T.aii

die gleich 10 Hz ist, ist die von dem CCITT (Comite Consultatif International Tel6phonique et Telegrapnique) empfohlene;

— der Wert der Dämpfung Ν_ϋ des selektiven Netzwerkes 15 ist bei der Frequenz 1200 Hz gleich !2 dB; =*

— die 3-dB-Bandbreite des selektiven Netzwerkes 15 ist gleich 200 Hz;

— der Verstärker 3, bei welchem es sich um einen integrierten Verstärker handelt (z. B. den Typ μΑ

741), hat einen Verstärkungsfaktor von 5OdB; in

— 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 Schaltung 8 ist aus einem Paar Z-Dioden des bekannten Typs BZ-788 aufgebaut und hat eine Schwellenspannung, die gleich 5,6 Volt ist.

In F i g. 9 sind, aufgezeichnet mit einer Ablenkgeschwindigkeit von 0,5 Feld/ms, dargestellt:

— bei a die Sinusspannung mit der Zeichengabe f\ = 1200 Hz und mit konstanter Amplitude, die gleich dem von dem CCITT empfohlenen Nennwert ist, 2> welche in den Eingang E der in F i g. 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 w Fig.8;

— bei ddie Änderung der Spannung des Punktes Q von Fig.8.

Die letztgenannte Spannung ist sinusförmig, wenn r, ihre Amplitude kleiner als der Schwellenwert 5b' der Schaltung 8 ist, und, wenn das nicht der Fall ist, weist sie eine abgekappte Form auf, wenn sie den Wert 5b' erreicht. Die Aufzeichnung d zeigt, daß eins Sinusschwingung mit konstanter Amplitude und mit einem Pegel, der größer als der minimale Zeichengabepegel ist, die in den Eingang E der Erkennungsschaltung eingegeben wird, an dem Eingang Q der Schaltung 8 eine Wechselspannung erscheinen läßt, deren Amplitude geringfügig größer als 5b' ist, so daß Signale an dem 4·-, Ausgang Sder Schaltung 8 abgegeben werden.

Auf Grund der Tatsache, daß die Frequenz /0 klein gegenüber der Frequenz /i ist, ist es klar, daß das Zerhacken einer Sinusschwingung der Frequenz 1200 Hz durch eine Rechteckspannung, deren Grundfre- w quenz /"0 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 5b abgeschnitten ist. r>

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 t,o Textes eingegeben wird;

— bei b und c die Änderungen derselben Spannungen wie die Kurven bbzw. cvon F i g. 9;

— bei c/die Änderung der Spannung des Punktes Q von

F i g. 8. b5

Diese letztgenannte Spannung hat eine Amplitude, die kleiner ist als die des Schwellenwertes Sn und nicht abgeschnitten ist An dem Ausgang S der Schaltung 8 wird somit kein Signal geliefert

F i g. 11 zeigt das Blockschaltbild einer Zeichengabe-Erkennungsschaltung, die in dem Fall anwendbar ist, in welchem diese Signale mit Hilfe von zwei Schwingungen der Frequenzen f\ bzw. /2 übertragen werden. Der Eingang £der dargestellten Schaltung ist einerseits mit einem Bandsperrfilter 16 verbunden, dessen Dämpfung bei der Frequenz /2 maximal ist und dessen Ausgang mit dem Schaltungszweig der Elemente 15, 12, 3, 4, 8 verbunden ist die gleich denen von Fig.8 sind, und andererseits ist der Eingang E mit dem Eingang eines Bandsperrfilters 16a verbunden, dessen Dämpfung bei der Frequenz f\ 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 N₀ 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 h liegt; und

— 8a ist eine Schaltung, die gleich der Schaltung 8 ist.

Die in F i g. 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 h bzw. f\ liegt. Jeder Schaltungszweig verarbeitet somit nur die Signale mit einer der beiden Frequenzen, wie es bereits in Zusammenhang mit F i g. 8 erläutert worden ist, und liefert an dem Ausgang, der ihm entspricht, Zeichengabesignale.

Als Beispiel ist eine Schaltung zur Erkennung von Zeichengabesignalen, die mit Hilfe von zwei Tonfrequenzschwingungen übertragen worden sind, für die Frequenzen /1 = 1200 Hz und h = 1600 Hz realisiert worden. Der Betrieb der Schaltung erfordert keine Beschränkung hinsichtlich der Wahl der Werte der Frequenzen f\ und f₂. 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 3-dB-Bandbreite 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.

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 f\ 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 5
mit einer begrenzten Anzahl von Elementen herzustellen.

Beispielsweise sind das Filter 16 und das Netzwerk 15
in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel durch ein
Filter in Form eines Vierpols ersetzt worden, welcher in

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 bestehen, 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

Hierzu ."·> Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des Verhältnisses der Amplituden Ai und A₂ von zwei Sinusspannungen der Frequenzen Zi bzw. Z₂, die so in einem Mehrfrequenzeingangssignal enthalten sind, daß das Verhältnis f\lh ein unzerlegbarer Bruch ist, bei dem kein Glied gleich Eins ist und bei dem die Summe der Glieder wenigstens gleich Fünf ist, wobei wenigstens eine der Sinusspannungen der Frequenz f\ bzw. Z₂ mittels eines Filters abgesondert wird und als Maß für das Verhältnis Ai/A₂ dient, gekennzeichnet durch Anlegen beider Sinusspannungen an den Eingang eines Begrenzers, dessen Begrenzungsschwellenwert 5b auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als ein Zehntel des Wertes Ai + A₂ ist, und Messen der Amplitude Ai' oder A₂' der hinter dem Ausgang des Begrenzers abgesonderten Schwingung.

2. Verfahren zur Bestimmung des Verhältnisses der Amplituden A< und A₂ von zwei Sinusspannungen der Frequenz Zi bzw. Z₂, die in einem Mehrfrequenzeingangssignal derart enthalten sind, daß das Verhältnis Zi/Z"₂ ein unzerlegbarer Bruch ist, bei dem kein Glied gleich Eins ist und bei dem die Summe der Glieder wenigstens gleich Fünf ist, in welchem beide Sinusspannungen der Frequenz Zi bzw. F₂ abgesondert werden, gekennzeichnet durch: Anlegen beider Sinusspannungen an den Eingang eines Begrenzers, dessen Begrenzungsschwellenwert 5b auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als ein Zehntel des Wertes Ai + A₂ ist, und

Messen der Differenz Ai' - A₂' der Amplituden der beiden Schwingungen als Maß für das Verhältnis A_xIA₂.

3. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet

durch ein erstes Eingangsfüter (11) mit einer Bandbreite, welche die Frequenzen f\ und Z₂ enthält, durch einen linearen Verstärker (12), der mit dem Filterausgangssignal gespeist wird, durch einen Begrenzer (3) mit einer Eingangsimpedanz, die in bezug auf die Ausgangsimpedanz des Verstärkers niedrig ist, und mit einem Begrenzungsschwellenwert 5b, der kleiner als ein Zehntel des Wertes Ai + A₂ ist,

durch ein zweites selektives Filter (4), welches auf eine der Frequenzen Zi oder Z₂ abgestimmt und mit dem Begrenzerausgang verbunden ist, und durch einen mit dem Ausgang des zweiten Filters verbundenen Spannungsmesser (6), (F i g. 5).

4. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet

durch ein erstes Eingangsfilter (11) mit einer Bandbreite, welche die Frequenzen Zi und Z₂ enthält, durch einen linearen Verstärker (12), der mit dem Filterausgangssignal gespeist wird, durch einen Begrenzer (3) mit einer Eingangsimpedanz, die in bezug auf die Ausgangsiir.psdan? des Verstärkers niedrig ist, und mit einem Begrenzungsschwellenwert 5b, der kleiner als ein Zehntel des Wertes Ai + A₂ ist,

durch zwei zweite selektive Filter (4,41), die auf die Frequenzen F\ bzw. Z₂ abgestimmt und mit dem Begrenzerausgang verbunden sind, und durch ein Differenzmeßgerät (7), das mit dem Ausgang der beiden zweiten Filter verbunden und in

Amplitudenverhältnissen der Eingangsschwingungen der Frequenzen f\ bzw. Z₂ geeicht ist (F i g. 6).

5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Eingangsfilter (11) zwei ungedämpfte Frequenzbänder mit schmaler Bandbreite hat, die auf die Frequenz /1 bzw. f₂ abgestimmt sind.

6. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet

durch ein erstes Eingangsfilter (11) mit einer Bandbreite, welche die Frequenzen /1 und Z₂ enthält, durch einen linearen Verstärker (12), der mit dem Filterausgangssignal gespeist wird, durch einen Begrenzer (3) mit einer Eingangsimpedanz, die in bezug auf die Ausgangsimpedanz des Verstärkers niedrig ist, und mit einem Begrenzungsschwellenwert Sa, der kleiner als ein Zehntel des Wertes Ai + A₂ ist,

durch zwei zweite selektive Filter (4,41), die auf die Frequenz Zi bzw. f₂ abgestimmt und mit dem Begrenzerausgang verbunden sind, durch zwei Gleichrichter- und Filterschaltungen (8, 81), die jeweils mit dem Ausgang eines der beiden Filter vsrbunden sind,

durch einen Differenzverstärker (9), dessen Eingänge mit den Ausgängen der zweiten Filter verbunden sind, und durch eine Schwellenwertschaltung (10), die mit dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers gespeist wird (F i g. 7).

7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei einer Zeichengabe-Erkennungsschaltung für ein Fernsprechsystem, bei welchem eine Tonfrequenzimpulszeichengabe mit einer Frequenz Zi benutzt wird, gekennzeichnet durch ein selektives Netzwerk (15) mit einer maximalen Dämpfung von 10 dB bis 15 dB, welche bei der Frequenz Zi eingestellt ist, mit einer 3-dB-Bandbreite, die zumindest gleich dem Zwanzigfachen der maximalen Wiederholungsfrequenz der Zeichengabeimpulse ist,

durch einen linearen Verstärker (12), der mit dem Ausgang des Netzwerkes verbunden ist, durch einen Begrenzer (3) mit einem Begrenzungsschweüenwert 5b, der einem Pegel /Jo entspricht, und mit einer Eingangsimpedanz, die in bezug auf die Verstärkerausgangsimpedanz niedrig ist, durch ein auf die Frequenz Zi abgestimmtes Filter (4), welches mit dem Begrenzerausgang verbunden ist, mit einer 3-dB-Bandbreite, die kleiner als das Achtfache der maximalen Wiederholungsfrequenz der Impulszeichengabe ist, vergrößert um die für die Frequenz f\ zulässige maximale Frequenzdrift, und durch eine mit dem Ausgang des Filters verbundene Schaltung (8) mit einem Schwellenwert 5b', der einem Pegel /Jo' entspricht, welcher innerhalb des Bereiches /Jo und /Jo - 7,4 dB liegt (Fig. 8).

8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei einer Zeichengabe-Erkennungsschaltung für ein Fernsprechsystem, bei welchem eine Tonfrequenzimpulszeichengabe mit zwei Frequenzen Zi bzw. Z₂ erfolgt, gekennzeichnet durch zwei 30-dB-Sperrfilter (16, iod), die auf «Hip Frequenz Z₂ bzw. Zi abgestimmt sind und deren Ausgang jeweils verbunden ist mit einer Reihenschaltung aus einem selektiven Netzwerk (15 bzw. ISa^ mit einer maximalen Dämpfung von 10 dB bis 15 dB, welche bei der Frequenz Zi bzw. Z₂ eingestellt ist, mit einer 3-dB-Bandbreite, die zumindest gleich dem Zwanzigfachen der maximalen Wiederholungsfrequenz

der Zeichengabeimpulse ist,

einem linearen Verstärker (12 bzw. \2a), der mit dem Ausgang des Netzwerkes verbunden ist,
einem Begrenzer (3) mit einem Begrenzungsschwellenwert Sa, der einem Pegel no entspricht, und mit einer Eingangsimpedanz, die in bezug auf die Verstärkerausgangsimpedanz niedrig ist,
einem auf die Frequenz f_x bzw. I₂ abgestimmten Filter (4 bzw. 4ajl welches mit dem Begrenzerausgang verbunden ist, mit einer 3-dB-Bandbreite, die kleiner als das Achtfache der maximalen Wiederholungsfrequenz der Impulszeichengabe ist, vergrößert um die für die Frequenz f, bzw. f₂ zulässige maximale Frequenzdrift, und einer mit dem Ausgang des Filters (4 bzw. Aa) verbundenen Schaltung (8 bzw. 8a) mit

einem Schwellenwert S₀', der einem Pegel U₀' entspricht, welcher innerhalb des Bereiches /J₀ und H₀ -7,4dB liegt(Fig. 11).

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