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Schaltungsanordnung für einen Signalempfänger zum Sperren von Signalen,
deren Pegel schwankt.
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Die Anmeldung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Sperren von Signalen,
deren Pegel schwankt, insbesondere für Sprachschutz bei Tastwahlempfängern in Fernsprechanlagen.
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Häufig werden zu Signalisierungszwecken eine oder mehrere bestimmte
Frequenzen ausgesendet, die in einem Signalempfänger erkannt werden sollen. Im einfachsten
Fall verfügt der Empfänger über ein oder mehrere jeweils auf die zu erkennende Frequenz
abgestimmte Filter. Stellt man jedoch hohe Anforderungen an die Sicherheit der Signalisierung,
so müssen im Empfänger Maßnahmen getroffen werden, die verhindern, daß in den Übertragungskanal
gelangende Störsignale ein echtes Signal vortäuschen Xeichenimitation). Hierzu werden
die empfangenen Signale möglichst vielen gleichzeitig zu erfüllenden Bedingungen
unterworfen, um als gültig anerkannt zu werden. Im Rahmen der Tonfrequenztastwahl
ist es unter anderen Gültigkeitskriterien bekannt, den Pegel der empfangenen Signale
zu prüfen. Bleibt
dieser unterhalb einer bestimmten Pegelschwelle,
so wird das Signal als ungültig behandelt. Ebenso ist es bekannt, die beiden verschiedenfrequenten
Wellenzüge, aus denen ein gültiges Signal gebildet ist, auf Pegelgleichheit zu prüfen
und eine Auswertung nur dann zuzulassen, wenn die Gleichheit festgestellt wurde.
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Eine Untersuchung von Störsignalen, die geeignet sind, eine Zeichenimitation
bei bekannten Signalempfängern zu bewirken, ergab, daß diese Störsignale relativ
oft starken Pegelschwankungen unterworfen sind. Der Anmeldung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die Signale mit schwankendem Pegel
sperrt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Signale an einen
ersten Eingang einer Schwellwertlogik und an einen Eingang eines Speicherkreises
geführt werden, dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang der Schwellwertlogik verbunden
ist und daß die Schwellwertlogik ausgangsseitig einen besonderen Punkt auSweist,
an dem eine normierte Ausgangsspannung abgegriffen wird, die dann vom ersten Zustand
(z.B.Q) in den zweiten Zustand (z.B1) springt, wenn der Signalpegel am ersten Eingang
um einen bestimmten Wert höher als der Signalpegel am zweiten Eingang ist.
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Es erber: sich dadurch die Vorteile, daß auch solche Zeichen verarbeItet
werden können, die mit sehr niedrigem Signalpegel eintreffen, da der Speicherkreis
als bewegliche Mitlaufschwelle fungiert und daß das Zeichenende sehr schnell erkannt
wird, insbesondere wenn vorgeschalt-- Filter lange Ausschwingzeiten aufweisen.
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Des weiteren ist vorgesehen, daß der Speicherkreis einen Kondensator
enthält, der über einen Richtungsleiter geladen und über einen Ableiterwiderstand
entladen wird.
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Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß der Speicher schnell den höchsten
Signalspannungswert aufnimmt.
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Zusätzlich ist vorgesehen, daß der Ableitwiderstand von der normierten
Ausgangsspannung der Schwellwertlogik beeinflußt wird und daß als Ableitwiderstand
ein gesteuerter Transistor verwendet wird.
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Dadurch ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß sehr langsame Pege
Xenkungen erkannt werden, wodurch die Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung steigt,
ohne daß die während der Tastpausen auftretenden Geräusche eine Sperrung des darauffolgenden
Nutzsignals bewirken.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, die Beeinflussung
des Ableitwiderstands über einen Verzögerungskreis erfolgt.
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Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß das folgende Tastwahlzeichen
schnell erkannt wird.
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Eine andere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß das Verhältnis
der Höhe der Signalspannungen zueinander an den Eingängen der SchwellweAlogi bittels
eines Spannungsteilers festgelegtTærd.
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Dadurch ergibt sich-der Vorteil, daß der Wert der zuzulassenden Pegelschwankungen
festlegbar ist.
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Die Erfindung wird anhand des in den Deilitenden Zeichnu,ngen dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen: Fig.la ein Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung,
ib eine Schaltung des Speicherkreises gemäß Fig.la mit einem Millivoltgleichrichter.anstelle
der Diode D1; Fig.2a eine Weiterbildung der in Fig. dargestellten Schaltungsanordnung;
2b den zeitlichen Spannungsverlauf an verschiedenen in Fig.2a gekennzeichneten Punkten,
Fig.3a eine Weiterbildung der in Fig.2a dargestellten Schaltungsanordnung; 3b den
zeitlichen Spannungsverlauf an verschiedenen in Fig.3a gekennzeichneten Punkten.
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In Fig.la liegt die hinsichtlich Pegelschwankungen zu prüfende Signalspannung
am Punkt B an, der mit dem Eingang eines Speicherkreises S verbunden ist. Der Speicher
enthält eine Diode Dl, über die ein Kondensator C1 annähernd auf den Spitzenwert
der am Punkt B anstehenden Spannung aufgeladen wird. Dem Kondensator C1 ist ein
Widerstand R3 paralldt geschaltet, so daß der Kondensator Cl- langsam entladen wird,
während die hufladung schnell erfolgt. Auf diese Weise wird eine kurzzeitige Speicherung
des letzten höchsten Spannungswertes von Punkt B erreicht, der an Punkt C, dem Ausgang
des Speichers, zur Verfügung steht.
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Zur Festellung von Pegelschwankungen wird der aktuelle Pegel am Punkt
B mit dem gespeicherten Pegel am Punkt C verglichen. Dies geschieht mittels eines
Komparators K, dessen nichtinvertierender Eingang mit Punkt B und dessen invertierender
Eingang mit Punkt C verbunden ist. Der Komparator K wird als Schwellwertlogik verwendet,
die an einem ihrer Ausgänge (punkt D) eine Ausgangsspannung entstehen läßt, wenn
der Pegel an Punkt B höher als an Punkt C ist. Die Ausgangsspannung am Punkt D ist
binär; sie tritt als "O"-Zustand oder als "1"-Zustand auf. Der "1"-Zustand bedeutet,
daß die zu prüfenden Signale am Punkt A einen kosntanten oder ansteigenden Pegelverlauf
haben und der Zustand bedeutet, daß der Signalpegel absinkt oder Null ist. Somit
stehen am Punkt D solange Signale konstanter Amplitude zur weiteren Auswertung zur
Verfügung, bis der Signalpegel am Eingang B ahsinkt und der Komparator K sperrt.
Somit wird hier lediglich das Abs-inken des Pegels als Sperrkriterium gewertet.
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Um auch Signale, deren Spannung die Schleusenspannung der Diode D1
unterschreitet, verarbeiten zu können, kann ein Speicherkreis gemäß Fig.la verwendet
werden, bei dem die Diode Dl durch einen Millivoltgleichrichter ersetzt wird, der
aus einem Verstärker V, zwei Dioden D3, D4 und zwei Widerständen R1 und R2aufgebaut
ist. Die Wirkungsweise der Widerstände P1 und R2 wird später beschrieben.
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Die zu prüfenden Signale am Punkt B können Gleich- oder Wechselspannungen
sein. Bei Wechselspannungen ist zweierlei zu beachten: es wird nur die positive
Halbwelle berücksichtigt und der Komparator liefert an seinem Ausgang D ein pulsierendes
Signal. Wenn nur die positiven Halbwellen des zu prüfenden
Signals
verarbeitet werden, können Pegeländerungen, die während der negativen Halbwelle
auftreten, nicht erkannt werden und wenn der Pegel während dieser Zeit sich zu ändern
beginnt, wird dies erst erkannt, wenn die positive Amplitude geändert auftritt,
wenn nicht ein Zweiweggleichrichter vorgeschaltet wird.
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Fig.2a zeigt eine Weiterbildung des in Fig.la dargestellten Ausführungsbeispiels
mit den gleichen Bezugszeichen. Punkt A bildet den Eingang der Schaltungsanordnung.
Der zeitliche Spannungsverlauf eines dort eintreffenden Signals ist in Fig.2b dargestellt.
Der Pegel dieses frequenzkonstanten Signals ist zwischen den Zeitpunkten tl und
t2 konstant, sinkt dann ab bis zu seinem kleinsten Wert bei t3, um dann wieder bis
zum Zeitpunkt t4 anzusteigen.
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Das Signal am Punkt A durchläuft einen Zweiweggleichrichter GR und
tritt an Punkt B in den Fig.2 und 3 als pulsierender Gleichstrom auf, so daß eine
schnellere Signalauswertung möglich ist. Die möglichst schnelle Auswertung ist besonders
dann von Bedeutung, wenn das Signal nur während weniger -Perioden ansteht.
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Auch gültige Signale sind geringen Pegelschwankungen unterworfen,
die nicht die Sperrung dieser Signale bewirken dürfen. Das Sperrkriterium für den
Komparator K ist die Differenz B-C seiner Eingangsspannungen. Sobald diese negativ
wird, erfolgt die Sperrung. Um RinfluQ auf das Maß zuzulassender Pegelschwankungen
zu haben, wird dem Speicherkreis S die Spannung über einen Spannungsteiler K1, R2
zugeführt,
so daß am Punkt C nur noch der Teil R2/R1+R2 der ursprünglichen
Spannung auftritt.
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Bei dem in Fig.lb dargestellten Speicherkreis erfolgt die Spannungsverringerung
mittels Gegenkopplung. Anders als bem Spannungsteiler gemäß Fig.2a ist hier das
Verhältnis der am Punkt C auftretenden Spannung zu der Spannung am Punkt B gleich
dem Verhältnis der Widerstände R2/R1.
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Um ah sehr langsame Pegelabsenkungen erkennen zu können, muß der am
Kondensator C1 auftretende höchste Spannungswert über mehrere Perioden hinweg möglichst
konstant bleiben.
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Diese Forderung wird durch eine große Entladezeitkonstante R3-C1 realisiert.
Wenn dann jedoch zwischen zwei Zeichen ein starkes Störsignal den Kondensator C1
auf einen Spannungswert auflädt, der oberhalb des folgenden Nutzsignals liegt, wird
letzteres gesperrt. Um diese unerwünschte Sperrung zu vermeiden, wird der Ableitwiderstand
R3 durch einen Transistor T2 ersetzt, dessen Durchgangswiderstand vom Zustand des
Komparatorausgangs D über ein Zeitglied R4, C2 beeinflußbar ist. Die zugehörige
Schaltung ist in Fig.3a dargestellt, wobei für die gleichen Elemente die gleichen
Bezugszeichen wie in aen vorhergehenden Figuren verwendet sind.
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Der Kondensator C2 des Zeitgliedes R4, C2 wird über eine Diode D2
schnell aufgeladen, wenn ein Signal am Eingang A den Kompartor K in seinen t?l1?Zustand
versetzt hat und führt dann die in Fig.3b unter E dargestellte Spannung. Angemerkt
sel, d! die in Fig.3b angegeberen ZeItpunkte t5, t6, t8, t9 den Zeitpunkten tl,
t2, t3, t4 i T--ig.2b entsprechen. Das Aufladen des Kondensators 2, er der Båsis-
Emitterstrecke
des Transistors Tl parallelgeschaltet ist, macht diesen leitend. Der Kollektor des
Transistors Tl (Punkt F) ist mit der Basis des Transistors T2 verbunden und sperrt
nun diesen, der vorher, als der Komparator K im "O"-Zustand war, leitend war. Der
Kondensator Cl lädt sich nun wie schon beschrieben auf und solange Transistor T2
gesperrt ist, kann er nicht entladen werden.
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Tritt nun ein Absinken des Pegels auf (Zeitpunkt t6 in Fig.3b), dann
bleibt der Komparator K im "Ot'-Zustand (Signal D) und der Kondensator C2 entlädt
sich über den ihm parallelgeschalteten Widerstand R4 (Signal E). Als Folge wird
Transistor T1 gesperrt und Transistor T2 leitend, wodurch die Ladung des Kondensators
C1 abgeleitet wird (Zeitpunkt t7). Damit sinkt die Schwelle des Komparators auf
Null und die abklingenden Wellenzüge des Signals bewirken erneut einen "1"-Zustand
am Komparatorausgang. Die in Fig.3b dargestellten Spannungsverläufe können anhand
der obigen Beschreibung weiterverfolgt werden.