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Verfahren zum Empfang von tonfrequenten Signalen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Empfang von tonfrequenten Signalen, die aus einer von mehreren
Signalfrequenzen gebildet sind und auf der Senderseite direkt oder über eine Einweggleichrichterschaltung
oder über eine Doppelweggleichrichterschaltung auf die Leitung gegeben werden.
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Es ist bekannt, tonfrequente Signale auf der Basis der Frequenzselektion
mittels Tonfrequenzempfängern mit entsprechend dimensionierten Filterkreisen auszuwerten.
Diese Filter haben eine Bandbreite, die um so kleiner ist, je mehr Frequenzen in
einem vorgegebenen Frequenzband unterzubringen sind. Je kleiner aber die Bandbreite
wird, desto größer wird die Einschwingzeit. Damit wird also die Signalgeschwindigkeit
reduziert. Bekannte Signalverfahren 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 Einzelfrequenzsignalen. Im
allgemeinen ist also nicht nur weniger Aufwand an tonfrequenten Einrichtungen erforderlich,
sondern dabei wird noch eine Erhöhung der Signalgeschwindigkeit erreicht.
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In manchen Fällen ist ein derartig codiertes Verfahren 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 Verfahren mit nur einer
Frequenz pro Signal der Vorzug gegeben. Der Aufwand in den Sendestellen kann dann
klein gehalten werden. Außerdem erlaubt ein derartiges Verfahren die Auswertung
der Signale auf der Basis der Zeitselektion. Damit läßt sich die Signalgeschwindigkeit
zusätzlich erhöhen. Beim Empfang eines Signals 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 Verfahren der Signalauswertung auf Schwierigkeiten,
da sich die Zeitbereiche der einzelnen Signale überlappen, so daß keine eindeutige
Signalzuordnung mehr möglich ist.
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Um eine einfache Sendeeinrichtung zu erhalten, ist auch schon ein
Signalverfahren vorgeschlagen worden, das eine von mehreren Signalfrequenzen verwendet,
die dann direkt oder über eine Einweg- oder über eine Doppelgleichrichterschaltung
auf die Leitung gegeben werden. Mit einer Signalfrequenz können dann drei verschiedene
Kurvenformen erzeugt werden. Es entstehen also unterschiedliche Frequenzspektren,
die mit zwei Empfängern ausgewertet werden können. Es genügt jeweils der Empfänger
für die Signalfrequenz und ihre erste Oberwelle: Die höheren Harmonischen brauchen
nicht berücksichtigt zu werden. Eine derartige Empfangsschaltung auf der Basis der
Frequenzselektion benötigt nicht nur viele Tonfrequenzempfänger, sondern besitzt
auch keine große Signalgeschwindigkeit.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, für derartige Signalverfahren
eine Empfangsschaltung anzugeben, die auf der Basis der Zeitselektion arbeitet und
daher größere Signalgeschwindigkeit ergibt. Sie erreicht dies dadurch, daß beim
Empfang des Signales nach dem ersten Spannungsnulldurchgang für die Dauer einer
Periode die Zeitdauer- des Spannungsanstieges und/oder Spannungsabfalles ermittelt
und für beide Halbperioden die Polarität der Spannung ausgewertet werden und da.ß
ein der gemessenen Zeit und der ermittelten Polaritäten entsprechendes Ausgangssignal
gebildet wird.
Die Zeitmeßeinrichtung wird besonders einfach, wenn
die Zeitdauer zwischen zwei Spannungsnulldurchgängen gemessen und gleichzeitig dazu
die Polarität ermittelt wird und zu Beginn der nachfolgenden Halbwelle nur noch
die Polarität kontrolliert wird. An Stelle der Polarität der Spannung kann auch
der Richtungssinn der Spannungsänderung ermittelt werden. Die Auswertung der Signale
wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß beim ersten Spannungsnulldurchgang ein
Schalter geöffnet wird, der eine Zeitmeßeinrichtung und eine Polaritätskontrolleinrichtung
an die Leitung anschaltet, und daß in Abhängigkeit von dem anstehenden Signal jeweils
an einem Ausgang dieser Einrichtungen Markierzeichen entstehen, die von der Auswerteeinrichtung
in die entsprechenden Signale umgewandelt werden.
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Die Erfindung wird nun an Hand der F i g. 1 bis 6 näher erläutert.
Es zeigen F i g. 1 und 2 die Zeitverhältnisse bei Signalen aus zwei verschiedenen
Grundfrequenzen f 1 bzw. f 2, F i g. 3, 4 und 5 die Polaritätsverhältnisse bei den
drei verschiedenen Signalen einer Grundfrequenz und F i g. 6 im Prinzip das Zusammenwirken
von Zeitmeß- und Polaritätskontrolleinrichtung.
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In F i g. 1 ist eine Sinuswelle der Grundfrequenz f 1 dargestellt.
Wird diese Frequenz über eine Einweg-oder Doppelweggleichrichterschaltung geleitet,
dann ergeben sich die beiden anderen Kurvenformen der F i g. 1. Daraus ist zu ersehen,
daß die Zeit T 1 zwischen zwei Spannungsnulldurchgängen dabei nicht verändert wird.
Dies gilt in gleicher Weise für die Zeit T2 der Grundfrequenz f 2 in F i g. 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 F i g. 1 und 2 gezeigt wird, kann die Zeitmessung auch nur bei einem bestimmten
Richtungssinn der Spannungsänderung vorgenommen werden. Daraus ergeben sich die
Zeiten T 1' bzw. T 2' oder T 1" bzw. T2". In allen Fällen läßt
sich daraus die Grundfrequenz des Signals ermitteln.
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In den F i g. 3, 4 und 5 sind die Polaritätsverhältnisse der drei
aus einer Grundfrequenz gebildeten Signale dargestellt. Je nach der Phasenlage kann,
wie F i g. 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 » + « oder » + « nach » - «. Bei der in F i g. 4 dargestellten
Kurvenform (Einweggleichrichtung) ergeben sich je nach Phasenlage vier Polaritätsvarianten,
die alle diese Kurvenform kennzeichnen. Die Polarität (p =2) kann »0« nach »+« bzw.
» + « nach »-0« oder »0« nach » - « bzw. » - « nach »0« anehmen. Bei der in F i
g. 5 dargestellten Kurvenform (Doppelweggleichrichtung) ergibt sich in den beiden
Halbwellen Polaritätsgleichheit (p = 3). Diese Kurvenform ist also durch » + « nach
» + « oder » - « nach » - « gekennzeichnet.
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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
zu werden. Damit ist dann jedes Signal eindeutig definiert.
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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 wiederum 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=1 + |
| - T 4- |
| p =2 + |
| - 0 «0 |
| 0 0 -r |
| 0 0 -- |
| -- + 0 |
| 0 0 |
| p=3 + - + |
| - 1 - |
Daraus ist zu ersehen, daß auch in diesem Falle eine eindeutige Bestimmung der Kurvenform
der verschiedenen Signale möglich ist.
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In F i. g. 6 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 angeschaltet.)
Die Zeitmeßeinrichtung D bestimmt nun die Zeit bis zum nächsten Nulldurchgang und
markiert den der Frequenz, z. B. f 2, zugeordneten Ausgang f = 2. Während dieser
Zeit wird in der Polaritätskontrolleinrichtung P die Polarität der Signalspannung
festgehalten und nach dem zweiten Nulldurchgang erneut kontrolliert. Steht z. B.
eine einweggleichgerichtete Signalspannung an, dann wird der Ausgang p = 2 der Polaritätskontrolleinrichtung
markiert. Dadurch wird die Auswerteeinrichtung A veranlaßt, die Umsetzung auf den
entsprechenden Signalausgang f = 2, p = 2 vorzunehmen.