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System zum Empfang von tonfrequenten Signalen
Die Erfindung betrifft ein System zum Empfang von tonfrequenten Signalen, die aus Grundwelle und bzw. oder Kombination mit ihren entsprechenden Oberwellen mehrerer Signalfrequenzen gebildet werden.
Es ist. bekannt, tonfrequente Signale auf der Basis der Frequenzselektion mittels Tonfrequenzempfän- gern mit entsprechend dimensionierten Filterkreisen auszuwerten. Diese Filter haben eine Bandbreite, die umso kleiner ist, je mehr Frequenzen in einem vorgegebenen Frequenzband unterzubringen sind. Je klei- ner aber die Bandbreite wird, desto grösser wird die Einschwingzeit. Damit wird also die Signalgeschwin- digkeit reduziert. Bekannte Signalsysteme sehen deshalb vor, weniger Signalfrequenzen zu verwenden und die Anzahl der Signale durch entsprechende Codierung zu erreichen. So können z. B. schon bei gleichzeitigem Aussenden von zwei aus fünf Frequenzen zehn verschiedene Signale gebildet werden.
Die
Bandbreite pro Empfänger kann daher doppelt so gross sein, wie bei einem Verfahren mit zehn Einzelfre- quenz-Signalen. Im allgemeinen ist also nicht nur weniger Aufwand an tonfrequenten Einrichtungen er- forderlich, sondern dabei wird noch eine Erhöhung der Signalgeschwindigkeit erreicht.
In manchen Fällen ist ein derartig codiertes System jedoch nicht vorteilhaft, besonders dann, wenn sehr viele Sendestellen und nur wenige Empfangsstellen vorhanden sind. Da ein Signal sich stets aus zwei Frequenzen zusammensetzt, muss in der Sendestelle ein Generator vorgesehen werden, der zwei Frequenzen gleichzeitig erzeugen kann. Aus diesem Grunde wird in diesen Fällen einem System mit nur einer
Frequenz pro Signal der Vorzug gegeben. Der Aufwand in den Sendestellen kann dann klein gehalten werden. Ausserdem erlaubt ein derartiges System die Auswertung der Signale auf der Basis der Zeitselektion.
Damit lässt sich die Signalgeschwindigkeit zusätzlich erhöhen. Beim Empfang eines Signales wird nur die
Zeit gemessen, die zwischen zwei Nulldurchgängen der Signalspannung liegt. Diese Zeit ist ja ein Mass für die Frequenz und damit auch für das Signal. Dabei empfiehlt es sich, die Tonfrequenzspannung über einen Begrenzer hoher Verstärkung zu leiten, damit man am Ausgang eine Rechteckspannung gleicher Frequenz erhält, die dann durch einen Zähler höherer Frequenz ausgezählt wird. Da sich die Frequenzen des Generators in einem bestimmten Bereich ändern können, muss für die Zeitmesseinrichtung ebenfalls eine entsprechende Toleranz eingeräumt werden.
Wenn eine grössere Anzahl von Frequenzen in einem vorgegebenen Band untergebracht werden muss, dann stösst dieses System der Signalauswertung auf Schwie- rigkeiten, da sich die Zeitbereiche der einzelnen Signale überlappen, so dass keine eindeutige Signalzuordnung mehr möglich ist.
Um mehr Signale in einem vorgegebenen Frequenzband unterzubringen, ist auch schon vorgeschlagen worden, die Signale dadurch zu bilden, dass die verschiedenen Grundfrequenzen direkt über eine Einwegoder Doppelweggleichrichterschaltung ausgesendet werden. Die Signale sind dann aus Grundwelle und bzw. oder Kombination der entsprechenden Oberwellen gebildet. Auf diese Weise lassen sich mit vier Grundfrequenzen schon zwölf Signale übertragen. Ausserdem bleibt der Vorteil erhalten, dass nur ein Generator benötigt wird, der eine Frequenz aus mehreren auszusenden hat.
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gemacht, für derartig aufgebaute Signale ein System zur Auswertung anzugeben, das auf der Basis der Zeitselektion arbeitet. Sie erreicht dies dadurch, dass die Leitung über eine Schalteinrichtung parallel an eine Polaritätskontrolleinrichtung oder eine den Richtungssinn der Spannungsänderung ermittelnde Einrichtung und eine Messeinrichtung angeschlossen ist, deren Ausgänge an eine Auswerteeinrichtung angeschaltet sind, so dass tonfrequente Signale nach Polarität oder nach dem Richtungssinn der Spannungsänderung und nach Frequenz auswertbar sind, die dann in Form von Markierzeichen in die Auswerteeinrichtung gelangen, in der eine Umwandlung der Markierzeichen erfolgt.
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Die Erfindung wird nun an Hand der Fig. 1-6 näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und 2 die Zeitverhältnisse bei Signalen aus zwei verschiedenenGrundfrequenzen f1 bzw. f2, Fig. 3,4 und 5 die Polaritätsverhältnisse bei den drei verschiedenen Signalen einer Grundfrequenz und Fig. 6 im Prinzip das Zusammenwirken von Zeitmess-und Polaritätskontrolleinrichtung.
In Fig. l ist eine Sinuswelle der Grundfrequenz f1 dargestellt. Wird diese Frequenz über eine Einwegoder Doppelweggleichrichterschaltung geleitet, dann ergeben sich die beiden andern Kurvenformen der Fig. 1. Daraus ist zu ersehen, dass die Zeit Tl zwischen zwei Spannungsnulldurchgängen dabei nicht ver- ändert wird. Dies gilt in gleicher Weise für die Zeit T2 der Grundfrequenz f2 in Fig. 2. Diese Zeit kann also für die Kennzeichnung der Grundfrequenz in'den verschiedenen Kurvenformen verwendet werden. Innerhalb dieser Zeiten ändert sich die Spannung vom Wert Null ansteigend bis zum Scheitelwert und dann wieder auf den Wert Null abfallend. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, kann die Zeitmessung auch nur bei einem bestimmten Richtungssinn der Spannungsänderung vorgenommen werden.
Daraus ergeben sich die Zeiten Tl'bzw. T2'oder Tl"bzw. T2". In allen Fällen lässt sich daraus die Grundfrequenz des Signals ermitteln.
In den Fig. 3,4 und 5 sind die Polaritätsverhältnisse der drei aus einer Grundfrequenz gebildeten Signale dargestellt. Je nach der Phasenlage kann, wie Fig. 3 zeigt, bei reiner Sinusspannung die Auswertung mit der positiven oder negativen Halbwelle beginnen. Unabhängig davon zeigt sich jedoch stets ein Polaritätswechsel zwischen den beiden Halbwellen. Die Polarität (p = 1) kann also für die reine Sinuswelle lauten"-"nach"-t."oder"+"nach"-". Bei der in Fig. 4 dargestellten Kurvenform (Einweggleichrichtung) ergeben sich je nach Phasenlage vier Polaritätsvarianten, die alle diese Kurvenform kennzeich-
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"0" nach "+" bzw. "+" nach "0" oder "0" nach "-" bzw. "-" nach "0"annehmen. Bei der in Fig. 5 dargestellten Kurvenform (Doppelweggleichrichtung) ergibt sich in den beiden Halbwellen Polaritätsgleichheit (p = 3).
Diese Kurvenform ist also durch "+" nach "+" oder "-" nach gekennzeichnet.
Wird mit dem ersten Spannungsnulldurchgang des Signals die Auswertung begonnen, dann genügt es, wenn innerhalb der ersten Halbperiode (d. h. bis zum nächsten Spannungsnulldurchgang) die Zeitmessung erfolgt ist und die Polarität festgehalten wird. Zu Beginn der zweiten Halbperiode braucht dann nur noch die Polarität ermittelt werden. Damit ist dann jedes Signal eindeutig definiert.
Wird zur Feststellung der Kurvenform der Richtungssinn der Spannungsänderung verwendet, dann kann auch der Zustand "keine Spannungsänderung" mit zur Auswertung herangezogen werden. Zur Zeitmessung werden wieder die Nulldurchgänge der Signalspannung ausgenutzt. Wird abnehmende Spannung mit"-", zunehmende Spannung mit "+" und keine Spannungsänderung mit "0" bezeichnet, dann ergeben sich für die Kurvenformen die folgenden Polaritätsvarianten : p=l-t.-- - ++ -- + ++p=2 +-0 - 0 0
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0+p=3 +-+ - +Daraus ist zu ersehen, dass auch in diesem Falle eine eindeutige Bestimmung der Kurvenform der verschiedenen Signale möglich ist.
In Fig. ss ist im Prinzip das Zusammenwirken der Auswerteorgane wiedergegeben. Die über die Leitung ankommenden Signale gelangen auf einen Schalter S, der nach dem ersten Nulldurchgang der Signalspannung öffnet und die Zeitmesseinrichtung D sowie die Polaritätskontrolleinrichtung P mit der Leitung Ltg verbindet. (Die gesamte Empfangseinrichtung wurde bereits vorher durch den Suchwähler SW an- geschaltet.) Die Zeitmesseinrichtung D bestimmt nun die Zeit bis zum nächsten Nulldurchgang und markiert den der Frequenz, z. B. f2, zugeordneten Ausgang f = 2. Während dieser Zeit wird in der Polaritätskontrolleinrichtung P die Polarität der Signalspannung festgehalten und nach dem zweiten Nulldurchgang
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erneut kontrolliert. Steht z.
B. eine einweggleichgerichtete Signalspannung an, dann wird der Ausgang p = 2 der Polaritätskontrolleinr chtung markiert. Dadurch wird die Auswerteeinrichtung A veranlasst, die Umsetzung auf den entsprechenden Signalausgang f = 2, p = 2 vorzunehmen.