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Elektrischer Signalempfänger, insbesondere Tonfrequenzsignalempfänger
Die Erfindung bezieht sich auf Empfangseinrichtungen für Signale einer bestimmten
Frequenz oder von Signalen, die sich aus mehreren bestimmten Frequenzen zusammensetzen
und dazu dienen sollen, eine Weitergabeschaltung auszulösen, während beim Auftreten
anderer Frequenzen oder eines Frequenzgemisches, auch wenn dieses die Signalfrequenzen
mit enthält, eine Auslösung der Weitergaheschaltung mit Sicherheit verhindert werden
soll.
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Derartige Signalempfänger werden insbesondere in Nachrichtenübertragungsanlagen
verwendet, in denen über die gleichen Leitungen 'Signale, z. B. Anrufsignale, Wahlimpulse
u. dgl., sowie Sprachfrequenzen übertragen werden und in denen die Signale als im
Sprachfrequenzband liegende Wechselstromzeichen übertragen werden. Es entsteht hierbei
als wichtigstes Problem, mit Sicherheit zu verhindern, daß die Empfangseinrichtung
fehlerhaft durch die im Sprachfrequenzband enthaltenen, den Signalfrequenzen entsprechenden
Frequenzen zum Ansprechen gebracht wird. Es ist bereits eine große Zahl von Anordnungen
bekannt, die dieses Problem nach verschiedenen Prinzipien zu lösen versuchen. Die
bekanntesten dieser Anordnungen sind die sogenannten Sprachsperren, die unter Anwendung
von Selektionsmitteln einmal die Signalfrequenz allein aussieben und nach Gleichrichtung
auf ein Empfangsrelais zur Einwirkung bringen und andererseits durch andere Frequenzen
außer der Signalfrequenz das Signalerrpfangsreläis unempfindlich machen oder sperren.
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Als besondere Ausführung dieser Art ist auch bereits vorgeschlagen
worden, Subharmonische der Signalfrequenz, die bei reinem Signalfrequenzempfang
nicht
vorhanden sind, im Sprachfrequenzband jedoch zwangsläufig mit auftreten, auszusieben
und zur Sperrung heranzuziehen. Ein Nachteil dieser Anordnungen ist- der verhältnismäßig
große Aufwand, insbesondere für die Selektionsmittel, der besonders dann ins Gewicht
fällt, wenn die Signale aus einer Kombination mehrerer Frequenzen gebildet werden,
die dann einzeln ausgesiebt bzw. gesperrt werden müssen. Allerdings wird hierdurch
die Sprachsicherheit beträchtlich erhöht.
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Ein anderes Verfahren besteht in der Verwendung von Begrenzerschaltmitteln,
die z. B. als Spannungsbegrenzer dem Signalgleichrichter vorgeschaltet sind und
bei Vorhandensein anderer als der Signalfrequenzen wirksam werden oder die eine
nichtselektive Vorspannungsregelung .des Signalgleichrichters bewirken, der gleichzeitig
als selektiver Verstärker für die Signalfrequenz arbeitet.
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Es sind schließlich Empfänger bekannt, bei denen eine Röhre, in deren
Anodenkreis das Signalrelais liegt, hinsichtlich des Signalempfangs als Gleichstromverstärker
ausgenutzt wird. Auch hier werden die Signalfrequenzen aus dem Anodenkreis mit Hilfe
von Selektionsmitteln ausgesiebt und gleichgerichtet. Ihr Richtstrom beeinflußt
die Gitterv orspannung derart, daß sich eine sprunghafte Änderung des Anodenstromes
ergibt, die das Relais zum Ansprechen bringt. Der Sprachschutz wird hierbei dadurch
gewährleistet, daß im Anodenkreis vermittels eines aperiodischen Kreises aus den
signalfremden Frequenzen ebenfalls ein Richtstrom gewonnen wird; der entweder verhindert,
daß die aus den Selektionskreisen stammenden Richtströme das Gitter der Röhre überhaupt
beeinflussen, oder der eine Beeinflussung der Gittervorspannung mit einem Vorzeichen
bewirkt, das der von den Selektionskreisen stammenden Beeinflussung entgegengesetzt
ist.
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Diese und ähnliche Empfangsanordnungen weisen jedoch gemeinsam den
Nachteil auf, daß die gewünschte Sprachsicherheit nur innerhalb eines kleinen Pegelbereiches
erzielt wird, während bei größeren Signalamplituden größere Verzerrungen auftreten,
die unter Umständen das Wirksamwerden der Empfänger nicht nur bei Sprachempfang,
sondern auch bei Signalempfang verhindern.
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Bei einer bekannten Anordnung eines Signalempfängers mit Sprachsperre
wird dieser Nachteil durch Anwendung einer amplitudenabhängigen Gegenkopplung über
eine nichtlineare Widerstandsanordnung weitgehend beseitigt. Die Regelung erfolgt
dabei allerdings aperiodisch und hat demnach für Signal- und Sprachfrequenzen die
gleiche Charakteristik.
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Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, bei minimalem Aufwand eine
selektive Regelung für den Signalpegel zu schaffen und sicheren Sprachschutz zu
gewährleisten. Hierbei wird eine Empfängerschaltung verwendet, die als eine Kombination
der beiden obengenannten Haupttypen angesprochen «-erden kann. Die Weitergabeschaltung
mit den Gleichrichtern und den Signalrelais ist über auf die Signalfrequenzen abgestimmte
Übertrager an den Anodenkreis der Röhre gekoppelt. Die Signalpegelregelung und die
Erhöhung der Sprachsicherheit wird durch aus dem Anodenkreis abgeleitete Richtströme
bewirkt, die dem Gitter der Röhre zugeführt werden und dessen Vorspannung im gleichen
Sinn der Verminderung des Verstärkungsgrades der Röhre beeinflussen.
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Um bei Signalempfang für die Signale eine Pegelregelung zu erhalten,
bei Empfang von Frequenzgemischen dagegen eine völlige oder nahezu vollkommene Sperrung
der Röhre zwecks Sprachschutz zu bewirken, müssen die Beträge der aus denn Anodenkreis
aus .den dort auftretenden Signal-und Fremdfrequenzen abgeleiteten Regelspannungen
für reine Signalfrequenzen einerseits und alle anderen Frequenzen bzw. Frequenzgemische
andererseits eine unterschiedliche Abhängigkeit von der Größe der Empfängereingangsspannung
besitzen.
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Die Erfindung sieht daher einen elektrischen Signalempfänger mit Sprachschutz
und Regelung des Verstärkungsgrades, insbesondere Tonfrequenzsignalempfänger, mit
durch das Sprachband gesteuerter Signalverstärkerröhre, die über Selektionskreise
für die Signalfrequenzen die Signale weitergibt und mit Hilfe eines aperiodischen
Übertragers und eines Gleichrichtergliedes die den Sprachschutz bewirkende Verriegelungsspannung
erzeugt, vor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß den Selektionskreisen eine Spannung
entnommen wind, die im aperiodischen Übertrager die Signalfrequenzen so weit kompensiert,
daß sich eine Pegelregelung für die Signalspannung ergibt.
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Es wird also erreicht, daß die Verstärkerröhre bei Empfang von anderen
Frequenzen als den Signalfrequenzen bzw. bei Empfang von Frequenzgemischen, welche
die Signalfrequenzen enthalten, so weit heruntergeregelt wird, daß sie unempfindlich
wird, während. bei Empfang von Signalfrequenzen allein eine Regelung der Nutzverstärkung
nur in dem erwünschten Regelbereich erfolgt. Die Vorteile dieser Anordnung sind
besonders darin zu erblicken, daß die Sprachsicherheit gegenüber den bekannten Anordnungen
noch weiter erhöht wird, da der Regelbereich den verschiedenen Betriebsfällen individuell
angepaßt ist und daß dieser erhöhte Sprachschutz mit einem verminderten Aufwand
verwirklicht werden kann, da das Herabregeln des Signalverstärkers bei Empfang anderer
Frequenzen die Verwendung besonderer Sperrglieder mit den dazugehörigen Selektionsmitteln,
wie sie bisher bei Sprachsperren üblich waren, überflüssig macht.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels, dessen Schaltungsanordnung in der Abbildung dargestellt ist.
Die Abbildung zeigt einen Tonfrequenzwahlempfänger mit Regelschaltung für zwei Signalfrequenzen.
Die Erfindung ist jedoch prinzipiell auch bei in anderer Weise ausgebildeten Tonfrequenzübertragüngsverfahren
anwendbar. Der Tonfrequenzempfänger besteht zunächst in an sich bekannter Weise
aus einem Verstärker 2, dessen
Eingangsübertrager i die über den
Übertragungskanal ankommenden Tonfrequenzsignale einschließlich Fremdspannungen
wie Sprache oder Störspannungen zugeführt werden. Der übertragungskanal kann dabei
sowohl niederfrequent als auch trägerfrequent betrieben werden. ,Die in der Röhre
2 verstärkten Spannungen gelangen auf die im Anodenkreis angeordneten Resonanzkreise
3 und 4, die auf die beiden Signalfrequenzen f1 und f2 abgestimmt sind. Die an diesen
Kreisen auftretenden Signalspannungen werden abgegriffen, anschließend gleichgerichtet
und den Signalempfangsrelais 5 und 6 zugeführt. Soweit entspricht die Anordnung,
wenigstens im Prinzip, dem bekannten. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel ist
die Induktivität des Schwingungskreises als Übertrager ausgebildet, von dessen Sekundärwicklung
die Resonanzspannung abgegriffen und dem Gleichrichter zugeführt wird. Es werden
dabei nur bei Aufnahme der reinen Signalfrequenzen für die Betätigung der Empfangsrelais
ausreichende Energien übertragen. Der Signalstromkreis wird nur :dann geschlossen,
wenn beide Relais 5 und 6 gleichzeitig erregt sind und ihre Kontakte 7 und 8 geschlossen
haben (Weitergabeschaltung).
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Um die für den erfindungsgemäßen Empfänger hei Empfang von reinen
Signalfrequenzen einerseits und Fremdfrequenzen bzw. Frequenzgemischen andererseits
notwendigen, unterschiedlichen Regelcharakteristiken zu erzielen, ist in Reihe zu
den Selektionskreisen ein aperiodischer Übertrager 9 geschaltet. Ferner sind die
Übertrager, i i und. 12 der Selektionskreise mit je einer weiteren Wicklung 13 bzw.
14, ausgerüstet, und diese Wicklungen sind mit der Sekundärwicklung des aperiodischen
Übertragers 9 gegensinnig in Reihe geschaltet. Sämtliche Frequenzen geben an dem
aperiodischenÜbertrager eine gleichmäßig hohe Spannung ab. Treten daher im Anodenkreis
nur die Signalfrequenzen auf, so ergibt sich, da an den Selektionskreisen 3 und
4 ebenfalls Spannungen der Signalfrequenzen auftreten, bei entsprechender Bemessung
der Übersetzungsverhältnisse der Übertrager 9, 11 und 12 und Gegeneinanderschaltung
der abgegriffenen Spannungen eine weitgehende Kompensation der aus den Signalfrequenzen
abgeleiteten Spannungen. Die dem Gleichrichterglied io zugeführte resultierende
Spannung ist daher klein und ergibt auch nur eine kleine Regelspannung. Sie wird
zweckmäßig so bemessen, daß die Nutzverstärkung in dem gewünschten Pegelbereich
gerade genügend ausgeregelt wird.
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Sind neben den Signalfrequenzen andere Frequenzen oder auch nur Fremdfrequenzen
im Anodenkreis vorhanden, so ergibt sich eine große resultierende Spannung, da die
etwa mitenthaltenen Signalfrequenzen nur einen Bruchteil der Gesamtenergie darstellen
und nur für diese Frequenzen eine Spannungskompensation erfolgt. Diese große resultierende
Spannung erzeugt in dem gleichen Gleichrichterglie@d io eine hohe negative Regelspannung,
durch die die Röhre 2 so weit heruntergeregelt wird, daß sie unempfindlich wird.
Die verschiedenen Regelcharakteristiken werden also zwangsläufig in einem gemeinsamen
Gleichrichterglied einfachsten Aufbaus erzeugt. Die Regelschaltung erfüllt dabei
gleichzeitig zwei Aufgaben: i. die Ausregelung des oder der Nutzsignale in dem geforderten
Pegelbereich und 2. eine scharfe Empfindlichkeitsverminderung bei Fremdfrequenzen
und damit einen sicheren Sprachschutz, der in weitem Regelbereich einwandfrei wirksam
ist. Die Anordnung gemäß der Erfindung zeichnet sich dabei durch einen außerordentlich
niedrigen Aufwand und besonders einfache Schaltungsanordnung aus.