DE2802982A1

DE2802982A1 - Rufempfangsschaltung fuer einen fernsprechapparat

Info

Publication number: DE2802982A1
Application number: DE19782802982
Authority: DE
Inventors: Roberto H Dipl Ing Pipitone
Original assignee: Societa Italiana Telecomunicazioni Siemens SpA
Current assignee: Italtel SpA
Priority date: 1977-01-24
Filing date: 1978-01-24
Publication date: 1978-08-03
Also published as: FR2378410B1; NZ186190A; FR2378410A1; AU3251078A; US4154989A; NL7800775A; MX143883A; BR7708728A; IT1143632B; AU512904B2

Description

Rufempfangsschaltung für einen Fernsprechapparat.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rufempfangsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit der fortschreitenden Einführung der Elektronik in der Fernmeldetechnik wurde auch der Fernsprechapparat selbst erfaßt. Insbesondere wird bei dessen akustischem Rufempfanger (Wecker) das polarisierte Magnetsystem zunehmend durch ein elektronisches System ersetzt, bei welchem ein Sprachfrequenz-Oszillator eine kleine Hörkapsel oder einen kleinen Lautsprecher speist. Ein derartiges System bringt neben einer wesentlichen Klangverbesserung die Möglichkeit, neuartige Rufsysteme anzuwenden; insbesondere kann von der Vermittlungsstelle (Amt) ein Sprachfrequenz-Rufkriterium mit kleinem Pegel gesendet werden anstelle der relativ hohen Spannungen mit einer Frequenz von 20 bis 50 Hz, die für die neuartigen elektronischen Wählvermittlungsanlagen wenig geeignet sind.

Ein von der Vermittlungsstelle gesendetes Niederpegelsignal, dessen Leistung mit der durchschnittlichen Leistung eines Gespräches vergleichbar ist, reicht selbstverständlich nicht aus, ein elektromechanisches Weckersystem zu erregen; es kann aber eine elektronische Vorrichtung im Fernsprechapparat steuern, die einen im akustischen Frequenzbereich ansprechenden Wandler mit wesentlich größerem elektroakustischem Wirkungsgrad als im Fall einer elektromechanischen Vorrichtung speist. Die benötigte Leistung wird der Fernsprechleitung in Form eines Gleichstromes entnommen, der im allgemeinen so gering ist (etwa 1 mA), daß er keine Belegung der zur Vermittlungsstelle führenden Leitung verursachen kann. Das von der Vermittlungsstelle gesendete Rufsignal, das beispielsweise eine Spannung mit einem Effektivwert von wenigen hundert mV und einer Frequenz im Bereich von 300 bis 3400 Hz sein kann, wird von

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der elektromechanischen Vorrichtung als Signal zur Freigabe der Erregung des elektroakustisehen Wandlers benutzt. Die genannte Frequenz soll mit dem üblichem Takt (im allgemeinen 1 Sekunde je 5 Sekunden) von der Vermittlungsstelle gesendet werden. Als Sonderfall könnte das gesendete Rufsignal eine Spannung und eine Frequenz haben, die denen des üblichen Frei- und Besetzttones ähnlich sind, welcher von der Vermittlungsstelle dann gesendet wird, wenn die Leitung nicht belegt, sondern in Ruhezustand ist (mit einer Frequenz von 400 bis 450 Hz und einer Spannung von wenigen hundert mV).

Durch Anwendung eines derartigen Signals und die damit verbundene Signalvereinheitlichung in der Vermittlungsstelle wird eine wesentliche Vereinfachung der Teilnehmerschaltungen elektronischer Wählvermittlungsanlagen ermöglicht. Erwünscht ist aber auch eine Vereinheitlichung der Funktionseinheiten der Fernsprechapparate hinsichtlich der verschiedenen Arten von Fernsprechnetzen oder des gleichzeitigen Anschlusses an Wählvermittlungen unterschiedlicher Technik (z.B. herkömmliche und elektronische); deshalb ist ein elektronischer Wecker vorzuziehen, der sowohl das erläuterte Niederpegelsignal als auch das übliche Signal mit einer Frequenz von 20 bis 50 Hz empfangen kann. Optimal wäre ein Wecker, der ohne Änderungen mit beiden unterschiedlichen Systemen vollständig kompatibel ist.

Die Anwendung des aus den oben erwähnten Gründen vorteilhaften Sprachfrequenz-Niederpegelsignals für elektronische Wecker ist aber nicht ohne die Lösung gewisser Probleme möglich. Abgesehen von dem wie bei allen Halbleitereinrichtungen allgemein zu gewährleistenden Schutz gegen Überspannungen muß ein Sprachfrequenz-Wecker mit einem Signal arbeiten, dessen Pegel innerhalb weiter Grenzen veränderlich ist, da durch kapazitive Wirkung die spezifische Dämpfung der Fernsprech-

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leitung bei Sprachfrequenzen viel größer als bei 20 bis 50 Hz ist. Der Sprachfrequenz-Wecker soll ferner einen sehr hohen Scheinwiderstand im Sprachband haben (einige zehntausende Ohm), damit das Signal bei der Teilnehmerendstelle ausreichend unabhängig von der Anzahl der parallel arbeitenden Wecker ist und ggf. die elektronischen Wecker von nicht aktiven Fernsprechapparaten, welche in Nebenstellenanlagen parallel zu einem aktiven Fernsprechapparat liegen, die Sprachübertragung nicht merklich stören (Pegel und Symmetrie der Gabelschaltung). Weiterhin muß bei dem Sprachfrequenz-Wecker die Pegel/Frequenz-Kennlinie des EingangsSignaIs genügend schmal sein. Schließlich muß der Wecker unempfindlich gegen Störungen durch die verschiedenartigen Signale sein, die auf der Leitung sowohl im Belegungszustand (Umschalterbetätigung und Nummerschalter-Impulse aus einem parallelgeschalteten Fernsprechapparat oder Mehrfrequenzsignale bei Tastaturwahl) als auch in der Auslösephase auftreten können. Die Unempfindlichkeit gegen Störungen erfordert im allgemeinen eine Ansprechverzögerung des Wandlers gegenüber dem Eingangssignal, die aber begrenzt sein soll (auf ungefähr 100 ms), damit der Rufanfang möglichst unverzerrt und möglichst schnell wiedergegeben wird.

Durch zweckmäßige Wahl der elektronischen Bauelemente und zweckmäßige Schaltungsmaßnahmen muß gewährleistet sein, daß die Einheit im Ruhezustand möglichst wenig Leistung verbraucht; wie bereits erwähnt, soll die größte Leistungsaufnahme nur bei aktivem Wandler auf etwa 1 mA begrenzt sein. Zur Auswertung einer Frequenz im gegebenen Frequenzbereich ist ein frequenzabgestimmtes Eingangsfilter erforderlich. Mit herkömmlichen L-C-Filter, die die Verwendung von Spulen erfordern, kann man bei einfachen Anordnungen keine günstige Selektivität und keinen hohen Eingangs-Scheinwiderstand erreichen. Besser sind Digitalfilter, welche aber so aufgebaut sein sollen, daß sie im Ruhezustand mit minimalem Strom (0,1 bis 0,2 mA) aus-

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kommen. Ein bestimmtes Digitalsystem zur Auswertung und zum Filtern einer Frequenz führt eine Zählung der Halbperioden der Frequenz in einem festgelegten Zeitabstand durch und gibt nur dann den Ausgang frei, wenn die Anzahl der Halbperioden innerhalb von zwei festgelegten Grenzen liegt. Ein derartiges System hat den Nachteil, daß es komplizierte Verknüpfungsschaltungen und, falls die Steuerfrequenz 400 Hz beträgt, eine besonders lange Zählung (z.B. 1 s) erfordert, so daß der Wecker mit einer so großen Verzögerung freigegeben wird, daß der Takt des ankommenden Rufes verändert wird, v/elcher unabhängig von den Steuerzeiten unverändert regeneriert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rufempfangsschaltung anzugeben, die ohne Änderungen oder eine Voreinstellung sowohl durch ein schwaches Signal, dessen Pegel den üblichen Frei- und Besetzttönen entspricht (bzw. mit diesem kompatibel ist), als auch durch ein Signal der oben erläuterten herkömmlichen Art gesteuert werden kann, und innerhalb weiter Bereiche der Speisegleichspannung und des Pegels der Sprachfrequenzsignale mit einer schmalen, weitgehend pegelunabhängigen Frequenzselektivitätskennlinie arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Rufempfangsschaltung gelöst.

Ein wesentlicher zusätzlicher Vorteil der im folgenden näher beschriebenen Schaltung ist die Möglichkeit einer zweckmäßigen Begrenzung der Ansprechverzögerung des Weckers (auf maximal 100 ms) nach Eintreffen des entsprechenden Steuerbefehls trotz weitgehender Unempfindlichkeit gegen Störungen und Fremdfrequenzen einschließlich der durch Stufenveränderungen der Amtsbatteriespannung auftretenden Oberwellen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit der Realisierung der Schaltung als einfache und wirtschaftliche Anordnung, nämlich als integrierte Schaltung in CMOS-Technik, die sich z.B. durch sehr kleine Leistungsaufnahme auszeichnet.

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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäß realisierte Rufempfangsschaltung und

Fig. 2 eine Schaltung (PL) für phasenstarre Kopplung gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte elektroakustische Rufempfangsschaltung ist über einen aus Dioden D, , D₂, D^ und D. bestehenden Doppelweggleichrichter an die Adern a und b einer Fernsprechschleife geschaltet. An die Ader a ist eine Schaltung PL für phasenstarre Kopplung (d.h. eine Schaltung mit einer Phasenregelschleife) über einen Kondensator C, und einen Begrenzerverstärker AS angeschlossen. Der Kondensator C, sperrt die Batteriespannung und überträgt das Rufkriterium zu dem Begrenzerverstärker AS, der es mit der erforderlichen Begrenzung an die Schaltung PL weitergibt, die Rechtecksignale verarbeiten kann. An den Ausgang der Phasenkopplungsschaltung PL ist eine an sich bekannte Detektorschaltung CR geschaltet, die ein Digitalsignal erzeugt, wenn sie die Kopplung der das genannte Kriterium bildenden Sprachfrequenz des Signals F mit der Frequenz des Signals F₁ feststellt, welches von dem Oszillator der Phasenkopplungsschaltung erzeugt wird (siehe Fig. 2).

Der Empfang eines Rufkriteriums mit Sprachfrequenz wird also durch das Ausgangssignal der Detektorschaltung CR gemeldet. Der Empfang eines herkömmlichen Rufkriteriums mit niedriger Frequenz (20 bis 50 Hz) und relativ hoher Spannung erfolgt hingegen nach Gleichrichtung durch den Doppelweggleichrichter durch eine statische Schwellenschaltung CS, die direkt an die Ader a der Fernsprechschleife geschaltet ist. Die Schwellenschaltung besteht aus einer Z-Diode DZ, mit welcher ein Widerstand R₁ in Reihe liegt, zu dem ein Kondensator C₂ parallel geschaltet ist. Der Pegel der durch die Doppelweggleichrichtung

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erhaltenen Halbwellen ist so hoch, daß er den Schwellenwert der Z-Diode DZ überschreitet und der Kondensator C_? geladen wird, an dem ein Signal während der ganzen Zeit liegt, in der das Kriterium der genannten Art über die Fernsprechschleife kommt.

Gemäß der Erfindung wird das zur Erregung des elektroakustischen Wandlers bestimmte Signal nicht durch einen besonderen Oszillator erzeugt, sondern durch Ausnutzung der Ausgangsschwingung des spannungsgesteuerten Oszillators der Phasenkopplungsschaltung, welcher aus diesem Grund ständig aktiviert ist. Dies ist ohne weiteres möglich, da die Leistungsaufnahme aller Kreise im Bereitschaftszustand (stand-by) auf sehr kleinen Werten gehalten wird. Alle Kreise des Rufempfängers werden von einem Spannungsregler RT gespeist, dem die Batteriespannung über die Fernsprechschleife zugeführt wird.

Das Ausgangssignal F, der Phasenkrpplungsschaltung PL gelangt an den Zähleingang eines Zählers CN, der an seinem Freigabeeingang vom Ausgangssignal eines ODER-Gliedes O gesteuert ist. Dem ODER-Glied O ist an einem ersten Eingang das Ausgangssignal der Detektorschaltung CR zugeführt, die den Empfang eines Rufkriteriums im Sprachfrequenzbereich meldet, und an einem zweiten Eingang das Ausgangssignal der Schwellenschaltung CS zur Meldung des Empfangs des herkömmlichen Rufkriteriums. Ein Impuls am Ausgang des ODER-Gliedes bewirkt die Freigabe des Zählers CN.

Zusammen mit einem UND-Glied A, das durch das Signal F₁ und das Ausgangssignal des Zählers CN gesteuert wird, erfüllt der Zähler drei Funktionen. Erstens wird verhindert, daß das Signal F. zum elektroakustischen Wandler gelangt, wenn kein Rufkriterium vorliegt. Da nämlich der Zähler CN gesperrt ist, wenn kein Impuls am Ausgang des ODER-Gliedes O vorhanden ist,

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liegt am einen Eingang des UtoD-Gliedes A ein Binärsignal "O" vor, Dadurch kann das Signal F, nicht zu einer Verstärkerstufe SA gelangen, welche den als Widerstand R₂ bzw. Kondensator C₃ dargestellten elektroakustischen Wandler steuert. Gemäß einer zweiten Funktion des Zählers CN wird eine Ansprechverzögerung des elektroakustischen Wandlers eingeführt, damit ein Schutz gegen unerwünschtes, durch Störungen auf der Schleife verursachtes Ansprechen gewährleistet ist. Die Verzögerung wird durch Verwendung eines Drei- oder Vier-Stufenzählers und durch Benutzung desjenigen Ausgangs erreicht, der bei der Zählernullstellung einen Binärwert "0" aufweist. Nach Erscheinen eines Impulses am Ausgang des ODER-Gliedes 0, der den Zählvorgang des Zählers freigibt, behält nämlich dessen Ausgang den Binärwert "0" über

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eine Zeitdauer die 2 bzw. 2 Zyklen des empfangenen Eingangssignals entspricht. Liegt am Ausgang der Phasenkopplungsschaltung PL eine Frequenz von 425 Hz (üblicher Wert für Besetzttöne) , so verbleibt der Zähler CN nach Erscheinen des Freigabesignals 19 bzw. 38 ms im Zustand "0". Die dritte Funktion des Zählers besteht darin, daß das UND-Glied A das Signal F₁ moduliert, bevor es zu dem elektroakustischen Wandler gelangt. Bei dem gewählten Beispiel erscheinen am Ausgang des UND-Gliedes A Impulsfolgen mit der Frequenz 425 Hz mit einem Zeitabstand von 19 oder 38 ms und impulspausen gleicher Dauer.

Der elektroakustische Wandler kann piezoelektrischer Art sein. In diesem Fall ist er in Fig. 1 durch den Kondensator Cn gebildet. Der zugehörige Widerstand R₂ begrenzt den Strom der Erregungs-Wechselimpulse. Falls es sich dagegen um einen magnetischen niederohmigen Wandler handelt, wird er durch den Widerstand R₂ gebildet, während der mit dem Widerstand in Reihe geschaltete Kondensator C-, die Leistungsaufnahme begrenzt.

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In Fig. 2 ist die Phasenkopplungsschaltung PL genauer dargestellt, die einen Phasenvergleicher CF enthält, welcher an einem ersten Eingang das Ausgangssignal F. eines spannungsgesteuerten Oszillators OC empfängt. Das Steuersignal des Oszillators OC ist am Ausgang eines Tiefpaßfilters PB verfügbar, das an den Ausgang des Phasenvergleichers CF geschaltet ist. Da der Oszillator OC ständig aktiviert ist, erzeugt der Phasenvergleicher CF beim Empfang des Rufkriteriums in Form des Signals F ein Fehlersignal e, das aus Impulsen besteht, deren Dauer dem Phasenunterschied der an seinen Eingängen liegenden Signale proportional ist. Das Filter PB gewinnt ein Dauersignal, dessen Amplitude der Dauer der erwähnten Impulse proportional ist, wodurch eine Änderung der vom Oszillator OC erzeugten Frequenz bewirkt wird, bis der Phasenunterschied der EingangsSignaIe des Phasenvergleichers CF zu Null wird.

An den Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators OC kann gegebenenfalls ein Frequenzteiler DF geschaltet sein, falls die Erregung des elektroakustischen Wandlers mit einer Frequenz erfolgen soll, die ein Vielfaches (z.B. 850 Hz) der Steuerfrequenz (z.B. 425 Hz) beträgt. In diesem Fall ist der Frequenzteiler DF erforderlich, um den Frequenzwert wiederherzustellen, den der Phasenvergleicher CF mit der anderen Frequenz vergleichen soll.

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Leerse ite

Claims

10222/H/Ro.

(DB 379)

Ital.Anm.Nr.19557 A/77

vom 24. Januar 1977

Societä Italiana Telecomunicazioni

Siemens s.p.a. Piazzale Zavattari, 12, Mailand/Italien

Patentansprüche

Akustische Ruferapfangsschaltung für einen von einer Fernsprechschleife gespeisten, mit einem elektroakustisehen Wandler versehenen Fernsprechapparat oder dgl., die zwei an die Fernsprechschleife angeschlossene Anordnungen zum Empfang eines ersten Rufkriteriums, das aus einem Signal mit einer Frequenz im Sprachfrequenzbereich und niedriger Spannungsamplituds besteht, und eines zweiten Rufkriteriums in Form eines Niederfrequenzsignals relativ hoher Spannung enthält, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung zum Empfang des ersten Rufkriteriums aus einer Schaltung (PL) zur phasenstarren Kopplung der von der Fernsprechschleife (a, b) kommenden Frequenz des Sprachfrequenzsignals (F ) mit einer in dieser Schaltung (PL) erzeugten Frequenz (Signal F.) besteht, an deren Ausgang eine Detektorschaltung (CR) geschaltet ist, die bei Feststellung der Phasenkopplung der beiden Frequenzen ein Signal an den Freigabeeingang eines Zählers (CN) anlegt, dessen Zähleingang das Signal (F.) der in der Phasenkopplungsschaltung (PL) erzeugten Frequenz zugeführt ist, und daß der Ausgang des Zählers (CN) mit einer den elektroakustischen Wandler (C₃, R₂) steuernden Stufe (SA) über ein UND-Glied (A) verbunden ist, das an seinem anderen Eingang durch das Signal

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(F₁) mit der von der Phasenkopplungsschaltung (PL) erzeugten Frequenz gespeist wird.

2.) Rufempfangsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektorschaltung (CR) mit dem Nullstelleingang des Zählers (CN) über ein ODER-Glied (O) verbunden ist, dem an seinem zweiten Eingang das Ausgangssignal der Anordnung (Schaltung CS) zum Empfang des Niederfrequenzsignals zugeführt ist, welche direkt an die Schleife (a, b) angeschlossen ist.

3.) Rufempfangsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das zweite Rufkriterium empfangende Anordnung aus einer statischen Schwellenschaltung (CS) besteht, die eine Z-Diode (DZ) enthält, mit welcher die Parallelschaltung aus einem Kondensator (C₂) und einem Widerstand (R₁) in Reihe liegen, an deren Enden das Ausgangssignal dieser Anordnung erzeugt wird.

4.) Rufempfangsschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (CN) ein Drei- oder Vierstufen-Zähler ist und am Ausgang den Binärwert "0" hat, wenn das ODER-Glied (0) ein Ausgangssignal erzeugt.

5.) Rufempfangsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das erste Rufkriterium empfangende Anordnung (Schaltung PL) an die Schleife (a, b) über einen Kondensator (C,) und einen Begrenzerverstärker (AS) geschaltet ist.

6.) Rufempfangsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Phasenkopplungsschaltung (PL) deren Frequenz (Signal F,) durch einen spannungsgesteuerten Oszillator (OC) erzeugt wird, an dessen Ausgang ein Frequenzteiler (DF) geschattet ist,

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der einen Eingang eines Phasenvergleichers (CF) speist.

7.) Rufempfangsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie am Eingang einen aus einer Diodenbruckenschaltung (Dioden D., D-, D₃, Ώ.) bestehenden Doppelweggleichrichter aufweist.

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