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Signalempfänger für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen Die
Erfindung betrifft Signalempfänger zur Umwandlung von Kombinationen von Eingangssignalen
verschiedener Frequenz in ein Gleichstrom-Ausgangssignal und zum Anlegen dieses
Ausgangssignals an Ausgangspunkten entsprechend den Frequenzen der Eingangssignale.
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Bei einem als Beispiel gewählten mehrfrequenten Signalübertragungssystem
werden Signale verwendet, die nach dem sogenannten 4 - 4-Mehrfrequenzkode erzeugt
sind. Derartige Signale können z. B. von einer Tastaturwahl-Fernsprechstation erzeugt
werden. Das kodierte Signal besteht aus ausgewählten Kombinationen von aus zwei
koinzidierenden Tonfrequenzen bestehenden Schwingungen, wobei jede Kombination aus
einer Tonfrequenz eines verhältnismäßig hochfrequenten Bandes und aus einer Tonfrequenz
eines verhältnismäßig niederfrequenten Bandes besteht. Kodierte Mehrfrequenzsignale
der angegebenen Art sind in der Januar-Ausgabe 1960 des »Bell System Technical
Journal« (39 B.S.T.J. 235) vollständiger beschrieben.
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Bei einem Fernsprechsystem, das derartige Signale verwendet, enthält
die Amtseinrichtung einen Empfänger, der jedes Tonfrequenzpaar in Gleichstromsignale
umwandelt, wobei geeignete Kombinationen dieser Gleichstromsignale in herkömmlicher
Weise verwendet werden, um die Tätigkeit der Schalteinrichtungen des Amts einzuleiten.
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Ein dauernd auftretendes Problem bei Empfangseinrichtungen dieser
Art besteht in der Erzeugung von richtigen Ausgangssignalen unter dem Einfluß von
Eingangs-Störsignalen, die z. B. aus Sprechsignalen oder Rausch bestehen können.
Obwohl zahlreiche Kombinationen von Signalprüfungen bei Signalempfängern der bisherigen
Art angewendet wurden, so sind doch die benutzten Schaltungen übermäßig kompliziert
und die Ergebnisse nicht voll befriedigend. Eine spezielle Aufgabe der Erfindung
besteht daher darin, das Intätigkeittreten eines mehrfrequenten Signalempfängers
durch eingehende Störsignale zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß ist eine Einrichtung vorgesehen, die auf eine vorgewählte
Dauer der Koinzidenz zwischen den Eingangssignalen einer Kombination anspricht,
um ein Zeitsignal zu erzeugen, ferner ein Schaltmittel, das auf das Zeitsignal anspricht,
um die Frequenzidentität jedes der Eingangssignale der Kombination zu speichern,
ferner eine Einrichtung, die auf das Zeitsignal anspricht, um für die Dauer dieses
Signals die Umwandlung von anderen Eingangssignalen zu verhindern, und schließlich
Einrichtungen, die auf das Zeitsignal ansprechen, um ein Ausgangssignal an diejenigen
Ausgangspunkte anzulegen, welche der Frequenzkombination der Eingangssignale entsprechen.
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Bei einer Ausführung der Erfindung wird ein Prüfkreis für die Signalkoinzidenzdauer
verwendet, der zusammen mit abgestimmten Kreisen und logischen Steuerkreisen eine
Gültigkeitsprüfung für die ankommenden Signale durchführt, derart, daß Signale,
um als gültig anerkannt zu werden, nicht nur in vorbestimmte Frequenzbänder fallen,
sondern auch zeitlich für eine vorbestimmte Dauer koinzidieren müssen. Die Frequenzgültigkeit
jeder Komponente eines ankommenden Signals wird geprüft, indem die Spannung an den
abgestimmten Kreisen festgestellt wird. Diese Prüfung wird nachfolgend als »Feststellfunktion«
bezeichnet. Die Dauergültigkeitsprüfungen werden an Gleichstromimpulsen durchgeführt,
die im Verlauf der Feststellfunktion erzeugt werden. Nach Beendigung beider Gültigkeitsprüfungen,
nämlich der Frequenzprüfung und der Koinzidenzdauerprüfung, sind die Eingangstonfrequenzen
nicht mehr vorhanden, so d'aß bei Nichtvorhandensein einer Speicher-oder Gedächtnisfunktion
die Frequenzidentität der Tonfrequenzen verlorengehen kann. Eine Speicherung der
Identität der ankommenden Tonfrequenzen wird dadurch erhalten, daß die Fests.tell-
und Ausgangsfunktionen des Empfängers vereinigt werden.
Insbesondere
sind die Feststellstufe und die Ausgangsstufe jedes Frequenzkanals, die z. B. aus
einem ersten und einem zweiten Transistor bestehen können, so miteinander verbunden,
daß sie eine Vielzahl von bistabilen Multivibratoren bilden. Der Multivibrator in
einem aktiven Kanal ändert sich in den »Ausgangs«-Zustand, vorausgesetzt, daß zwei
Bedingungen erfüllt sind. Erstens muß ein Eingang von einem entsprechenden selektiv
abgestimmten Kreis vorhanden sein, und zweitens muß dem Emitter des Ausgangstransistors
eine Spannung zugeführt sein. Die Spannung für die Emitter sämtlicher Ausgangstransistoren
erhält man durch einen Betätigungskreis, der seinerseits vom Ausgang eines Mtgeberkreises
im Koinzidenzprüfkreis in Tätigkeit gesetzt wird. Wenn jedoch der Multivibrator
erst einmal in den Ausgangszustand gebracht ist, dauert dieser Zustand so lange
an, wie der fertig abgestimmte Ausgang des. Betätigungskreises vorhanden ist, wobei
die Identität des in Tätigkeit befindlichen Kanals beibehalten wird ohne Rücksicht
darauf, ob das Eingangssignal während des zeitlich abgestimmten Ausgangsintervalls
beendet ist.
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Sämtliche Feststellkreise mit Ausnahme des in jedem der leiden Frequenzbänder
aktiven Kreises werden für die Dauer jedes Ausgangssignals gesperrt, wodurch ein
zusätzlicher Schutz gegen Störeingänge geschaffen ist. Die Sperrfunktion kann durch
einen Sperrsignalkreis durchgeführt werden, der unter dem Einfluß .eines Ausgangs
des Betätigungskreises die Emittervorspannung derFeststelltransistorenauf einen
Pegel anhebt, der sämtliche Feststellkreise sperrt mit Ausnahme der beiden Kreise,
welche ihre Basisströme von den zugehörigen Ausgangstransistoren erhalten.
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Die weitere Feststellung eines Signals nach dem Ende des zeitlich
abgestimmten Ausgangsintervalls ergibt keine Wiederholung des Ausgangssignals. Diese
Schutzmaßnahme erfolgt durch den Koinzidenzdauerprüfkreis, der nicht eher in den
Normalzustand zum Beginn eines zweiten Signals zurückversetzt werden kann, bis ein
erstes Signal beendet ist.
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Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden eingehenden Erläuterung
eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen voll verständlich werden.
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Fig.1 zeigt ein Blockschema eines erfindungsgemäßen Mehrfrequenz-Signalempfängers;
Fig. 2 und 3 zeigen, zusammengenommen, ein Schaltschema des in Fig. 1 dargestellten
Empfängers; Fig. 4 zeigt ein Blockschema des Zusammenhangs zwischen Fig. 2 und 3
Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung einiger Signale der in den Fig. 2 und 3
dargestellten Schaltung. Der Empfänger in Fig. 1 enthält einen Eingangs-oder Pufferverstärker
2, dessen Ausgang zwei Bandsperren 4 und 5 zugeführt wird. Die Sperre 4 beseitigt
die verhältnismäßig niedrigen Frequenzen des Bands: B, während die Sperre 5 die
verhältnismäßig hohen Frequenzen des Bands A beseitigt. Die Ausgänge der Sperren
4 und 5 müssen eine solche Größe haben, daß sie den Schwellwert der Begrenzer 3
und 6 übersteigen. Die Funktion der Begrenzer 3 und 6 besteht darin, die Tonfrequenzschwingungen
der Eingangssignale in einen symmetrischen Rechteckwellenaus:gang bei der Tonfrequenz
umzuwandeln. Die selektiven oder abgestimmten Kreise 7 bis. 10 im Band A und 11
bis 14 im Band B sind Serienkreise, wobei jeder Kreis seines Resonanz bei einer,der
Eingangstonfrequenzen hat. Der bis hierher beschriebene Empfänger ist im wesentlichen
herkömmlicher Art. Im Netzwerk A folgt jedem der abgestimmten Kreise 7 bis 10 ein
logisches Gatter 15 bis 18. Die entsprechenden Einheiten im Netzwerk B sind die
Gatter 19 bis 22. Bei Nichtvorhandensein eines Sperrsignals des Sperrsignalkreises
57 läßt jedes der Gatter 15 bis 22 ein Signal des entsprechenden abgestimmten Kreises
zu einem der Feststellkreise 31 bis 38 über eins der ODER-Gatter 23 bis 30 durch.
Dementsprechend führt in der Ausdrucksweise logischer Schaltungen jedes. der Gatter
15 bis 22 eine UND-NICHT-Funktion durch. Jeder der Kanäle in den beiden Netzwerken
enthält ferner eines der ODER-Gatter 39 und 40 sowie eine der Ausgangsstufen, die
jeweils aus einem der UND-Gatter 41 bis 48 und einem der Verstärker 49 bis 56 bestehen.
Der übrige Teil des Empfängers besteht aus Einheiten, die den beiden Netzwerken
A und B gemeinsam sind, nämlich dem UND-Gatter 58, dem Dauerprüfkreis
59, dem Ausgangszeitgeber 60, dem Betätigungskreis 61 und dem Sperrsignalverstärker
57. Die besondere Funktion und die Arbeitsweise des Empfängers sowie die Zusammenarbeit
der verschiedenen Kombiinationen lassen sich am besten beschreiben, indem der Weg
eines als Beispiel gewählten Signals, verfolgt wird.
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Es sei zunächst angenommen, daß ein aus zwei Tonfrequenzen bestehendes
Eingangssignal dem Eingangspunkt 1 zugeführt wird. Jede der beiden Tonfrequenzen
wird durch den gemeinsamen Eingangsverstärker 2 verstärkt. Die hochfrequente Torfrequenz
wird durch die Bandsperre 5 und die niederfrequente Tonfrequenz durch die Bandsperre
4 gesperrt. Der Begrenzer 3 wandelt die hohe Frequenz bzw. die Tonfrequenz A in
eine Rechteckwelle gleicher Frequenz um, während der Begrenzer 6 eine gleiche Funktion
bei der Tonfrequenz B durchführt. Die Ausgänge der Begrenzer ergeben jeweils einen
Ausgang eines entsprechenden Paars der abgestimmten Kreise 7 bis 14, wobei jeder
Kreis des Paars bei einer der Eingangstonfrequenzen in Resonanz kommt. Zum Beispiel
können die abgestimmten Kreise 7 und 11 Ausgänge erzeugen, wobei jeder Ausgang seinerseits
durch das betreffende der UND-NICHT-Gatter 15 und 19 sowie durch das betreffende.
der ODER Gatter 23 und 27 als Eingang zu dem betreffenden der Feststellkreise 31
und 35 geht. Die Feststellkreise sind so vorgespannt; daß ein Schwellwert oder Pegel
entsteht; der durch ein Eingangssignal überschritten werden muß, bevor ein solches
Signal als gültig betrachtet werden kann. Nachdem die Schwellwertpräfung der Feststellkreise
31 und 35 erfüllt ist, werden die beiden Signale über das betreffende der ODER-Gatter
39 und 40 zum UND-Gatter 58 geführt. An dieser Stelle ist eine Koinzidenz der Signale
notwendig, bevor ein Signal zum Dauerprüfkreis 59 gelangen kann. Der Dauerprüfkreis
59 leitet seinerseits die Betätigung des Ausgangszeitgeberkreises 60 nur ein, wenn
die Koinzidenz zwischen. den beiden Signalen eine vorbestimmte Zeit lang, z. B:
30 Millisekunden, besteht.
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Wenn die Koinzidenzdauerprüfung erfolgreich durchgeführt ist, sind
alle erforderlichen Prüfungen bestanden; die Eingangssignale werden als gültig erkannt,
und: die Ausgangsphase der Tätigkeit des Empfängers wird eingeleitet.
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Unter dem Esnfluß eines Ausgangs des Dauerprüfkreises 59 erzeugt der
Ausgangszeitgeberkreis 60 einen zeitlich abgestimmten Impuls mit einer Dauer, der
die Dauer des endgültigen Ausgangssignals festlegt. Das Problem an diesem Punkt
der Arbeitsweise
besteht darin, ein Signal des Zeitgeberkreises
60 an eines der Ausgangsgatter 49 bis 52 und eins der Ausgangsgatter 53 bis 56 anzulegen,
da ein Ausgangssignal nur von denjenigen Ausgangsgattern gewünscht wird, deren entsprechende
Feststellkreise betätigt wurden. Während der Zeit, in der die Koinzidenzdauerprüfung
durchgeführt wird, ist eine Information über die Identität der Frequenzen der Eingangssignale
in den abgestimmten Kreisen verfügbar. Es kann jedoch nicht vorausgesetzt werden,
daß die Information in den abgestimmten Kreisen unbedingt eine beträchtliche Zeit
nach dem- Ende der Eingangssignale gespeichert bleibt. Wenn die Eingangssignale
beendet sind, bevor das Signal des. Ausgangszeitgebers 60 an die richtigem Ausgangsgatterpaare
49 bis 56 angelegt sind, gibt es daher zu diesem Zeitpunkt keinen Weg festzustellen,
welches Paar der Ausgangsgatter verwendet werden soll.
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Das oben beschriebene Problem wird gelöst, indem das Ausgangssignal
des Zeitgeberkreises an einen Betätigungskreis 61 angelegt wird. Der Betätigungskreis
61 betätigt seinerseits jedes der UND-Gatter 41 bis 48 und hält diese für die Dauer
des Signals des Ausgangszeitgeberkreises 60 in betätigtem Zustand. Bei einem speziellen
Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde eine Dauer des Zeitgeberausgangs von 50
Millisekunden verwendet. Wenn auch jedes der UND-Gatter 41 bis 48 betätigt ist,
so können doch nur diejenigen beiden Gatterausgänge registrieren, deren Feststellkreise
sich im Zustand «Eins« befmden. Infolgedessen sind im vorliegenden Falle die UND-Gatter
41 und 45 betätigt, so daß die Betätigung der Ausgangsverstärkerstufen 49 und 53
veranlaßt wird. Um die Betätigung der Ausgangsstufen 49 und 53 für die volle Dauer
des Signals des Ausgangszeitgeberkreises 60 ohne Rücksicht auf die Beendigung der
Schwingungen in den abgestimmten Kreisen 7 und 11 sicherzustellen, wird ein Teil
des Ausgangssignals zum Eingang des entsprechenden Feststellkreises zurückgeführt.
Dementsprechend wird im vorliegenden Beispiel ein Rückkopplungssignal im Netzwerk
A an den Eingang eines Feststellkreises, z. B. des. Kreises 31, mit Hilfe eines
ODER-Gatters, z. B. des Gatters 23, angelegt. In gleicher Weise wird im Netzwerk
B ein Rückkopplungssignal an einen Feststellkreis, z. B. den Kreis 35, über ein
ODER-Gatter, z. B. das Gatter 27, angelegt. Infolgedessen bleiben die beiden Ausgangsgatter
49 und 53 für die volle Dauer des Signals des Ausgangszeitgeberkreises 60 im Zustand
»Eins«.
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Dem Blockschema eines erfindungsgemäßen Empfängers, wie er in Fig.
1 dargestellt ist, könnte entnommen werden, daß ein Eingangssignal aus zwei Tonfrequenzen
mit einer Dauer, welche die vom Ausgangszeitgeber 60 gemessene Dauer überschreitet,
einen zweiten Ausgang eines der Ausgangsverstärker 49 bis 56 bei Ablauf der Betätigungsperiode
verursachen könnte. Dies wird jedoch verhindert, indem das Zurückversetzen des Dauerprüfkreises
59 und damit des Ausgangszeitgeberkreises60 verhindert wird, bis einer der Feststellkreise
31 bis 38 in den Normalzustand versetzt ist. Das hierfür verwendete spezielle Mittel
ist in Fig. 1 nicht dargestellt; es: wird jedoch unten im Zusammenhang mit der Erläuterung
der Fig. 2 und 3 behandelt.
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Ein weiteres Merkmal wird verwendet, um den Schutz gegen eine fehlerhafte
Betätigung des Empfängers durch Störsignale zu erhöhen. Wie oben ausgeführt wurde,
werden sämtliche acht UND-Gatter 41 bis 48 während der Betätigungsperiode betätigt.
Im Fall, daß ankommende Signalfrequenzen sehr kurz sind, z. B. gerade für die Erkennung
ausreichend, ist es möglich, daß den Tonfrequenzen Störsignale folgen, die aus Sprech-
oder Rauschsignalen mit Frequenzkomponenten bestehen, welche der Resonanzfrequenz
eines oder mehrerer der abgestimmten Kreise 7 bis 14 entsprechen. Diese Möglichkeit
vergrößert die Gefahr, d'aß einer oder mehrere der abgestimmten Kreise auf ein Störsignal
ansprechen und einen Ausgang an einer oder an mehreren Ausgangsstufen zusätzlich
zu dem Stufenpaar erzeugen, das durch das richtige Signal betätigt wurde. Eine derartige
Folge von Betätigungen wird verhindert, indem die Übertragung von Informationen
von den abgestimmten Kreisen 7 bis 14 zu den Feststellkreisen 31 bis 38 während
der Betätigungsperiode verhindert wird. Insbesondere wird ein Teil des Ausgangs
des Betätigungskreises 61 über den Sperrsignalverstärker 57 rückgekoppelt und allen
UND-NICHT-Gattern 15 bis 22 zugeführt. Solange dieser Zustand andauert, ist ein
Feststellkreis, wie 31 oder 35, gegen das unmittelbare Zuführen von ankommenden
Signalen gesperrt und kann nur mit Hilfe der Rückkopplung von seinem entsprechenden
Ausgangsverstärker betätigt gehalten werden.
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Die. Fig. 2 und 3 stellen zusammen ein ins, einzelne gehendes Schaltschema
eines Teils des in Blockform in Fig. 1 dargestellten Empfängers dar. Der Pufferverstärker
2 und die Bandsperren 4 und 5, die in Fig. 1 dargestellt sind, wurden in Fig.2 weggelassen,
da irgendwelche bekannten Kombinationen von Verstärkern und Bandsperren bekannter
Art verwendet werden können. Die Einzelheiten des Begrenzers 6 des Netzwerks B der
Fig. 1, der gleich dem Begrenzer 3 des Netzwerkes A ist, sind ebenfalls weggelassen
worden. Größere Einheiten der Einrichtungen der Fig. 2 und 3 zeigen dieselben Bezeichnungszahlen
und Buchstaben, wie sie für die entsprechenden Einheiten in Fig. 1 verwendet sind.
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Der Begrenzer 3 enthält vier Stufen, die aus den Transistoren
Q 4, Q 5, Q 6 und Q 7 und den zugehörigen Schaltelementen bestehen.
Die ersten und dritten Stufen, nämlich die Transistoren Q 4 und
Q 6,
sind Begrenzungsverstärker mit geerdetem Emitter. Ihre hauptsächliche
Funktion besteht darin, eine Ausgangsrechteckwelle mit fester Amplitude zu erzeugen,
die in einem verhältnismäßig breiten Bereich der Eingangsamplituden und Frequenzen
symmetrisch und gleichmäßig ist. Die Transistoren Q 5 und Q 7 sind Emitterverstärkerstufen,
welche eine niedrige Treiberpunktimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz für
den Transistor Q 6 liefern.
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Die Vorspannung für die erste Begrenzerstufe wird durch die negativen
Gleichstromquellen E1 und E, zusammen mit den Widerständen R 17, R 18, R 21, R 22
und R 25 geliefert. Weitere Schaltelemente, welche zur Arbeitsweise der ersten Stufe
beitragen, sind die Diode D 3 und der Kondensator C19, welche die Spannung
am Emitter des Transistors Q 4 stabilisieren, ferner der Kondensator C 17, welcher
die Verstärkung bei hohen Frequenzen begrenzt und dadurch das Entstehen von unerwünschten
Schwingungen verhindert. Bei der Durchführung seiner Funktion als Begrenzer wirkt
der Transistor Q 4 im wesentlichen als Ein-Aus-Schalter, wobei sein Arbeitszustand
von der Polarität des Eingangssignals abhängt. Der Kollektorausgang des Transistors
Q 4, der durch die
Zweiwegdiode D 1 weiter begrenzt ist,
wird der Basis des Transistors Q 5 der zweiten Stufe zugeführt.
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Der Kollektor des Transistors Q 5 wird unmittelbar durch die Gleichstromquelle
Ei vorgespannt, während die Emittervorspannung von der Gleichstromquelle E2 über
den Widerstand R 27 geliefert wird. Wie oben erwähnt, besteht die Hauptfunktion
des Transistors Q 5 darin, eine niedrige Treiberpunktimpedanz für die zweite Begrenzerstufe,
nämlich den Transistor Q 6; zu liefern. Der Emitterausgang der Transistors Q 5 geht
zur Basis des Transistors Q 6 über den Kopplungskondensator C23.
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Die allgemeine Arbeitsweise des Transistors Q 6 als Begrenzer und
die Funktionen der zugehörigen Schaltelemente sind im wesentlichen die gleichen,
wie sie oben für die erste nämlich den Transistor Q 4, beschrieben wurden. Eine
Ausnahme besteht darin, daß in der zweiten Stufe eine zusätzliche Diodenbegrenzung
nicht vorgesehen ist, während eine zweite Ausnahme die für den Transistor Q 6 vorgesehene
Vorspannungsanordnung darstellt. Insbesondere wird die Vorspannung für die Basis
und den Kollektor des Transistors Q 6 teilweise durch den Spannungsabfall an der
Zenerdiode D 23 im Sperrsi-gnalkreis 57 mit Hilfe der Widerstände R 29 und R 33
geliefert. An dieser Stelle ist es von Bedeutung, zu bemerken, daß der Spannungsabfall
an der Diode D 23. auch benutzt wird, um den Exnntter jedes Transistors
Q12 bis Q19 der Feststellkreise vorzuspannen, die ihrerseits den Schwellwert
der Feststellkreise liefern. Durch Verwendung der gleichen Spannung zur Regelung
der Amplitude des Ausgangs der Begrenzer 3 und 6 und zur Festlegung des Schwellwerts
der Transistoren Q 12 bis Q 19 wird das Verhältnis der Ausgangsspannung des Begrenzers
und der Erkennungsspannung des. Feststellkreises verhältnismäßig konstant gehalten
und ist im wesentlichen unabhängig von der Temperatur oder der Versorgungsspannung.
Infolgedessen bleibt die Bandbreite der Erkennung, die zu den abgestimmten Kreisen
gehört, verhältnismäßig fest ohne Rücksicht auf Änderungen des Schwellwerts der
Transistoren Q 13 bis Q 19 der Feststellkreise.
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Der Ausgang des Kollektors des Transistors Q 6 ist über den Kondensator
C29 mit der Basis des Transistors Q 7 verbunden. Die Vorspannung für die
Basis des Transistors Q 7 wird von den Gleichspannungsquellen Ei und E2 geliefert,
die an den Widerständen R 39 und R 40 wirken. Der Widerstand R 43 liefert die Vorspannung
für den Emitter des Transistors Q 7, während der Kollektor durch die Spannungsquelle
E3 vorgespannt ist. Der endgültige Ausgang des Begrenzers 3 entsteht am Emitter
des Transistors Q 7 und wird über den Kondensator C31 dem gemeinsamen Punkt
PA der abgestimmten Kreise des Netz- ; werks A zugeführt. Ein entsprechender Ausgang
des Begrenzers 6 des Netzwerks B geht zum gemeinsamen Punkt PB der abgestimmten
Kreise des Netzwerks B
Jeder der acht abgestimmten Kreise besteht aus einem
Widerstand der Gruppe R 55 bis R 62, aus einer Selbstinduktion der Gruppe L 11 bis
L18 und aus einem Kondensator der Gruppe C33 bis C40, wobei jeder
Kreis auf eine Resonanz bei einer der Signalfrequenzen abgestimmt ist. Jedes der
ODER-Gatter 23 bis 30 der Fig. 1 besteht aus, einem der Diodenpaare D7,
D 8 bis D21, D22, während jeder der Feststellkreise 31 bis 38 der
Fig. 1 aus einem der Transistoren Q12 bis Q19 besteht. Wie oben angegeben
wurde, wird der Schwellwert der Feststellkreise durch Vorspannen der Emitter der
Transistoren durch die Gleichspannung E2 hergestellt, die um den Spannungsabfall
an der Diode D23 des Sperrsignalkreises vermindert ist. Der Transistor Q
20 des Sperrsignalkreises ist normalerweise auf den Zustand EIN vorgespannt, der
einen verhältnismäßig niedrigen ohmigen Gleichstromweg von der Kathode der Diode
D23 zum Emitter jedes, der Transistoren Q 12 bis Q 19 liefert.
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Die Betätigung eines Feststellkreises, z. B. des Kreises im Netzwerk
A, der aus dem Transistor Q 12 besteht, wird durch ein Signal von dem entsprechenden
abgestimmten Kreis eingeleitet, wenn die positiven Spitzen der Wechselspannung am
Kondensator C33 vermindert um den Spannungsabfall an der Diode D 8 und dem Basis-Emitter-Übergang
des Transistors Q12 den Schwellwert oder den bestimmten Span nungserkennungspegel
des Feststellkreises überschreitet. Die Diode D 8 leitet, der Transistor Q 12 wird
stoßweise eingeschaltet, und die entstehenden Spannungsänderungen am Kollektor laden
den Kondensator C41 auf. Die gleichrichtende Wirkung des Transistors Q 12 und die
Filterwirkung des Kondensators C 41 wandeln somit das Wechselstromsignal am Kondensator
C33 in ein Gleichstromsignal am Kondensator C41 um. Im Fall eines richtigen
Eingangssignals, das aus einer Tonfrequenz in den beiden Frequenzbändern besteht,
wird ein Feststellkreis in der Gruppe, welche die Transistoren Q16 bis
Q19 umfaßt, betätigt, der seinerseits einen entsprechenden der Kollektorkreiskondensatoren
C47 bis C50 auflädt. Nach jedem Ladezyklus wird der Kondensator C 41 über
einen Weg, der die Widerstände R 90 und R98 enthält, zum Erdpotential entladen.
In gleicher Weise besteht im Netzwerk B für jeden der Kondensatoren C47 bis C50
ein Entladungsweg zur Erde, der einen entsprechenden der Widerstände R94 bis R 97
und den gemeinsamen Widerstand R 101 enthält.
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Der Gleichstromausgang jedes arbeitenden Feststellkreises geht durch
den entsprechenden der Widerstände R 80 bis R 83 und R 86 bis R 89 über eine entsprechende
der Verbindungsleitungen 202, 204, 206; 209, 211, 213, 215 und 217 zu einer entsprechenden
Ausgangsstufe. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, wird der Ausgang jedes der Feststellkreise
31 bis 38 im Netzwerk A außerdem dem ODER-Gatter 39 zugeführt. In gleicher Weise
wird der Ausgang jedes der Feststellkreise im Netzwerk B dem ODER-Gatter 40 zugeführt.
Der Ausgang jedes der ODER-Gatter 39 und 40 geht seinerseits zu einem UND-Gatter
58. In Fig. 2 besteht das ODER-Gatter 39 aus der Kombination der Widerstände R 90
bis. R 93 mit dem Widerstand R 98. In gleicher Weise besteht das ODER-Gatter 40
des Netzwerks B aus der Kombination der Widerstände R94 bis R97 mit dem Widerstand
R 101. Das UND-Gatter 58 der Koinzidenzprüfung der Fig. 1 besteht in Fig. 2 aus
den Dioden D 25 und D 26. Diese Dioden sind so gepolt, daß koinzidierende Signale
von einem Feststellkreis im Netzwerk A und von einem Feststellkreis im Netzwerk
B beide Dioden in den AUS-Zustand oder nichtleitenden Zustand bringen. Wenn immer
dieser Zustand eintritt, ist er ein Zeichen, daß die Koinzidenzprüfung erfüllt ist
und daß die Prüfung auf eine vorgewählte Dauer der Koinzidenz begonnen ist.
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Der Koinzidenzdäuerprüfkreis 59, der in Fig. 3 dargestellt ist, besteht
aus den Transistoren Q 21, Q 22,
Q 23 und den zugehörigen Schaltelementen.
Sein Zweck besteht darin, ein Ausgangssignal zu liefern, wenn die Dioden D 25 und
D 26 eine vorgewählte Zeit lang beide im Zustand AUS sind. Wenn eine oder beide
Dioden D 25 und D 26 leitend ist, wird das Potential an der Basis
des Transistors Q21 hinreichend positiv zu seinem Emitter gehalten, so daß
der Transistor Q 21 im Zustand AUS bleibt. Wenn beide Dioden D 25 und
D 26 jedoch im Zustand AUS sind, wird die Basis des Transistors
Q21 zum Emitter negativ, und zwar mit Hilfe einer Verspannung, die allein
durch die Kombination der Gleichspannungsquelle E2, des Widerstands R 99 und des
Widerstands R100 bestimmt ist. Infolgedessen kommt der Transistor Q21 in
den Zustand EIN. Die Verspannung am Emitter des Transistors Q21 ist durch
den Vorspannungskreis festgelegt, der die Gleichspannungsquelle E., und die Widerstände
R 102 und R 103 enthält. Die Kollektorvorspannung am Transistor Q
21 ist durch die Diode D 28 festgelegt, welche durch den Basis-Emitter-Übergang
des Transistors Q22 und durch den Widerstand R104 Strom zur Gleichspannungsquelle
E2 leitet.
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Im normalen Ruhezustand, bei dem sich der Transistor Q21
im Zustand AUS befindet, ist der Transistor Q22 im Zustand EIN. Die Schaltelemente,
welche diesen Zustand durch geeignetes Vorspannen des Transistors Q 22 herstellen,
enthalten die Widerstände R 104, R 106, R 107 und die Dioden D 28 und D 29. Wenn
der Transistor Q 21 jedoch leitet, wird das Potential an seinem Kollektor und damit
das Potential an der Basis des Transistors Q22 auf einen Wert geändert, der
so viel weniger negativ als sein Emitter ist, daß der Transistor Q22 in den
Zustand AUS gebracht wird. Das Potential am Kollektor des Transistors Q 22 wird
in negativer Richtung auf einen Wert vergrößert, der durch die Widerstände R 106,
R 107, die Diode D 29 und die negative Gleichspannungsquelle E2 bestimmt ist. Die
Art und Dauer dieses Potentialanstiegs sind in erster Linie durch die Zeitkonstante
des Kondensators C 51 und des Widerstands R 106 bestimmt. Wenn eine Eingangsszgnalkoinzidenz
eine ausreichend lange Zeit andauert - bei einer Ausführung waren 30 Millisekunden
gewählt --, wird die Ladung am Kondensator C51 ausreichend negativ, so daß
die Basis des Transistors O_ 23 negativ gegenüber seinem Emitter und daher der Transistor
Q23 eingeschaltet wird. Die Emitter- und. Kollektorvorspannungen am Transistor
Q23 sind durch die Diode D 30 und durch den Widerstand R 108 festgelegt.
Wenn der Transistor 023 eingeschaltet ist, ist dies ein Zeichen, daß
sämtliche Signalgültzgkeitsprüfungen durchgeführt wurden und daß das Signal-Eingangstonfrequenzpaar
als richtig befunden wurde. Zu diesem Zeitpunkt sind die Erzeugung eines zeitlich
festgelegten Ausgangssignals und das Anlegen dieses Signals an das richtige Ausgangsklemmenpaar
die einzigen durchzuführenden Operationen.
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Der Ausgangszeitgeberkreis 60 ist ein monostabiler Multivibrator,
der aus den Transistoren 024 und Q25 besteht. Im Ruhezustand ist der
Transistor Q24 im Zustand AUS und der Transistor O 25 im Zustand EIN. Wenn der Transistor
Q23 eingeschaltet wird, geht der entstehende Spannungsanstieg an seinem Kollektor
über die Kondensatoren C 52 und C 54 zur Basis des Transistors Q25, so daß
dieser Transistor ausgeschaltet wird. Der entstehende Spannungsabfall am Kollektor
des Transistors Q25 geht über den Kondensator C53 zur Basis dies Transistors
Q24, so daß dieser Transistor eingeschaltet wird:. Der hierdurch verursachte
Spannungsanstieg am Kollektor des Transistors Q24 verstärkt den ursprünglichen
Spannungsanstieg, der die Ausschaltung des Transistors Q 25 bewirkt. Wenn
der Transistor Q 25 ausgeschaltet ist, entlädt sich der Kondensator C54 entsprechend
der Zeitkonstante, die durch seine eigene Kapazität und durch den Widerstand R 114
festgelegt ist.
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Zu einem Zeitpunkt, an dem sich die Spannung am Kondensator C54 noch
verhältnismäßig schnell ändert, wird das Potential an der Basis des Transistors
Q25 ausreichend negativ zu seinem Emitter, um ihn wieder in den Zustand EIN
zu bringen. Die gesamte AUS-Zeit des Transistors Q25 legt die Dauer des Ausgangssignals
an seinem Kollektor fest. Bei einer Ausführung der Erfindung wurde diese Zeit so
gewählt, daß sie etwa 50 Millisekunden betrug.
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Während der AUS-Zeit des Transistors Q25 setzt das verminderte
Potential an seinem Kollektor das Basispotential des Transistors Q26 in bezug
auf seinem Emitter herab und schaltet den Transistor Q26
ein. Das am Kollektor
des Transistors Q26 entstehende Potential ist genügend positiver, als das
durch die Gleichspannungsquelle E2 und die Diode D 40 an den Emittern der Ausgangstransistoren
Q 27 bis Q 34 entstandene Potential, so daß jeder Ausgangstransistor mit einem richtigen
Signal an seiner Basis eingeschaltet wird. Wenn z. B. an der Basis beider Transistoren
Q 27 und Q 31 ein Ausgangssignal vorhanden ist, entsteht ein Ausgangssignal
am Kollektor jedes dieser Transistoren. Diese beiden Signale können dann benutzt
werden, um eine nicht dargestellte Schalteinrichtung des Amts in Tätigkeit zu setzen.
Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Empfänger ist angenommen, daß ein entsprechendes
Relais. durch einen Ausgang der Ausgangstransistoren Q27 bis Q34
betätigt wird. In jedem Fall wird eine Kombination einer entsprechenden der Dioden
D 32 bis D 40 mit einem entsprechenden der Widerstände R125 bis R132 als Dämpfungskreis
verwendet, um den entsprechenden Ausgangstransistor gegen induktive Stromstöße zu
schützen, die durch das nicht dargestellte Ausgangsrelais verursacht werden.
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Durch den Kollektorausgang der Ausgangstransistoren wird eine weitere
Funktion durchgeführt. Der Kollektor jedes Ausgangstransistors Q27 bis Q34 ist mit
der Basis des zugehörigen Transistors des Feststellkreises über einen Weg verbunden,
der einen entsprechenden der Widerstände R 117 bis R 124 und eine entsprechende
der Dioden D 7 bis. D21 enthält. In der Tat besteht jede Feststellkreis-
und A usgangstransistorkombination aus einem Multivibratorkreis, bei dem die Kollektor-Basis-Verbindungen
so angeordnet sind, daß beide Transistoren entweder ein-oder ausgeschaltet sind,
wobei der gemeinsame Zustand zu irgendeiner bestimmten Zeit durch das Vorhandensein
oder Nichtvorhandensein eines gültigen Ausgangssignals bestimmt wird. Demgemäß sind
die beiden bestätigten Feststellkreistransistoren, z. B. Q 12 und Q16, durch eine
positive Rückkopplung im Zustand EIN gesperrt, solange der Betätigungstransistor
Q26 im Zustand EIN bleibt. Weiterhin halten die endgültigen Ausgangssignale
für die Dauer des Ausgangs des Ausgangszeitgebers 60 an, und zwar ohne Rücksicht
darauf, ob die Ausgänge der entsprechenden abgestimmten Kreise zu einem früheren
Zeitpunkt beendet sind.
In der obigen Schilderung ist die Verwendung
des Ausgangs des Zeitgeberkreises 60 als normale für die Dauer des endgültigen Ausgangssignals
beschrieben. Der Ausgang des Zeitgeberkreises 60 hat ferner eine Hilfsfunktion,
nämlich die Einleitung der Tätigkeit des Sperrsignalkreises 57.
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Wenn der Transistor Q25 ausgeschaltet wird, geht die an seinem
Kollektor entstehende Spannungsänderung über den Leiter Q 22, die Diode
D 24 und den Widerstand R85 zur Basis des Transistors Q20, so daß dieser
Transistor ausgeschaltet wird. Hierdurch wird der verhältnismäßig niederohrige Gleichstromweg
von der Quelle E2 zu den Emittem der Feststellkreistransistoren geöffnet und der
Kondensator C46 durch den Emitterstrom der beiden im Zustand EIN gesperrten Transistoren
Q12 und Q16 aufgeladen. Der hierdurch bedingte Spannungsanstieg an den Emittern
der Feststellkreistransistoren Q12 bis Q19
reicht aus, um ihre
Betätigung durch einen Ausgang eines der abgestimmten Kreise zu sperren. Die Erhöhung
des Schwellwerts der Feststellkreise reicht jedoch nicht aus, um die im Zustand
EIN befindlichen Transistoren Q 12 und Q 16 auszuschalten. Infolgedessen ist das..System
vollständig gegen Esngangsstörsignale geschützt, die während der Ausgangsperiode
des Zeitgeberkreises 60 ankommen können.
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Die vollständige Arbeitsweise des in den Fig.2 und 3 dargestellten
Empfängers kann am besten an Hand der Signalformen zusammengefaßt werden, die in
der Schaltung an speziellen interessanten Punkten unter dem Einfiuß eines richtigen
Eingangssignals erzeugt werden. Die als Beispiel gewählten Signalformen sind in
Fig. 5 dargestellt. Wenn auch die Signalformen auf einer gemeinsamen Zeitlinie aufgetragen
sind, so sind doch auf der Spannungsachse verschiedene Maßstäbe verwendet, wobei
die Spannungen angegeben sind. Die Signalform A ist ein richtiges Eingangssignal,
das aus zwei koinzidierenden Tonfrequenzen von etwa 900 und 1200 Hertz besteht.
Die Signalformen B und C sind die beiden Tonfrequenzen, nach ihrer Trennung durch
die Bandsperren 4 und 5 in Fig. 1. Die Spannungsamplitude der beiden Signale beträgt
0,1 Volt bzw. 80 Millivolt. Diese Signale sind zeitlich gedehnt, um ihre Eigenschaften
besser zu zeigen. Die entsprechenden Ausgänge der Begrenzer 3 und 6, die ebenfalls
gedehnt sind, sind durch die Signalformen D und E dargestellt. Jeder der Begrenzerausgänge
ist eine Rechteckwelle mit der gleichen Grundfrequenz wie der sinusförmige Eingang.
Die Amplituden der BegrenzeTausgänge sind jedoch die gleichen, vorausgesetzt, daß
die Eingangssignale den Begrenzer-Schwellwert übersteigen. Ein typischer Begrenzerausgang
kann etwa 2 Volt Spitze-Spitze betragen.
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Die Signalformen F bis K stammen von einem einzigen Netzwerk, z. B.
dem Netzwerk A, da die Signalformen an entsprechenden Netzwerkpunkten der Stufen
der abgestimmten Kreise gleich sind. Ein typischer Ausgang eines abgestimmten Kreises
ist durch die Signalform F dargestellt. Die mittlere Spannung Spitze-Spitze beträgt
etwa 20 Volt, ihre Dauer ist im wesentlichen gleich der Dauer des Eingangssignals,
d. h. 40 Millisekunden.
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Die nächste interessierende Signalform ist der Ausgang des Feststellkreises,
der dem Kollektor eines Feststellkreistransistors wie Q 12 entnommen wird. i Die
Signalform G, ein negativer Gleichstromimpuls von etwa 25 Volt mit einem teilweise
überlagerten Sägezahn, ist ein typisches Ausgangssignal eines Feststellkreises.
Der Sägezahnteil des Signals G ist am Beginn des Signals H beendet, welches das
Sperrsignal des Sperrsignalkxeises 59 ist und welches den Schwellwert der Feststellkreise
über den Ausgangspegel des abgestimmten Kreises anhebt.
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Der Ausgang des Koinzidenzkreises, nämlich das Signal am Kollektor
des Transistors Q 21, ist durch die Signalform I dargestellt, während der Dauerprüfkreisausgang,
nämlich die Spannungsänderung am Kondensator C 51, durch die Signalform J dargestellt
ist. Typische Größen dieser Signale sind 5 bzw. 10 Volt.
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Ein endgültiger Ausgangsimpuls mit einer Amplitude von 30 Volt und
einer Dauer von 50 Millisekunden ist durch die Signalform K dargestellt.