DE1537743C3 - Schaltungsanordnung für einen Rufempfänger zum Auswerten eines aus einer Folge Tonfrequenzimpulsen bestehenden selektiven Anrufsignals - Google Patents

Description

eine Schwingkreisanordnung mit Induktivitäten und in steckbaren Elementen angeordneten Kapazitäten bekannt, bei der aus jeder Induktivität zusammen mit je einer der wahlweise anschaltbaren Kapazitäten ein Schwingkreis gebildet wird und bei der der Verlustwinkel der auf den steckbaren Elementen befindlichen Kapazitäten durch ebenfalls auf den steckbaren Elementen angebrachte Widerstände in einem von der Größe der Kapazität abhängigen Maß derart eingestellt ist, daß die Güte des Schwingkreises unabhängig von der durch das angeschaltete steckbare Element bestimmten Frequenz ist. Der dort vorgesehene Kathodenwiderstand (Rl) ist so gewählt, daß er diese Bedingung nicht beeinträchtigt.

Aus der IT-PS 6 73 251, der die nichtvorveröffentlichte DT-AS 12 75 165 entspricht, ist es bekannt, als Selektionsmittel mittels einer Relaiskette selbsttätig umschaltbare L/C-Schwingkreise zu verwenden, deren Spulen zur unterschiedlichen Anschaltung des Kondensators mit mehreren Abgriffen derart versehen sind, daß der Resonanzwiderstand in allen Schaltstellungen etwa konstant gehalten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der in Rede stehenden Art zu schaffen, die bei sämtlichen Durchlaßfrequenzen gleiche (auf die Frequenz bezogene) Bandbreite der Durchlaßkurve des Bandpasses, gleiche Eingangsimpedanz und ein gleichbleibendes Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsspannung des Bandpasses aufweist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs, erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die Figur zeigt das Schaltbild eines eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung aufweisenden Rufempfängers, wobei diejenigen Teile, welche für das Verständnis unwesentlich sind, als Blockschaltbild ausgeführt sind, während die zur Erläuterung der Erfindung notwendigen Schaltungsteile mit allen Einzelheiten dargestellt sind.

Ein von einem zentralen Sender ausgestrahltes Rufsignal in Form eines mit einer Folge von Tonfrequenzimpulsen modulierten Hochfrequenzsignals gelangt über die Antenne auf den Hochfrequenzteil HF, wird dort gemischt und verstärkt und im Niederfrequenzteil NF demoduliert und verstärkt. Vom Ausgang des Niederfrequenzteils gelangen die Tonfrequenzimpulse an die Basis des Transistors TRl. Das Signal ist im Niederfrequenzteil auf nicht dargestellte Weise auf einen konstanten Wert begrenzt worden, damit nicht — infolge der beschränkten Selektivität des Bandpasses — durch ein starkes Niederfrequenzsignal mit einer der jeweiligen Durchlaßfrequenz des Bandpasses benachbarten Frequenz fälschlicherweise Schaltvorgänge ausgelöst werden können. Im Transistor TRl, welcher in Kollektorschaltung geschaltet ist, wird das Tonfrequenzsignal verstärkt. Der Emitterwiderstand besteht aus einem Spannungsteiler, welcher durch die Widerstände Rl und R 8 gebildet wird. Der Widerstand R 8 ist dabei extrem niederohmig gegenüber dem Resonanzwiderstand des Eingangsschwingkreises des Bandpasses, während Rl etwa den tausendfachen Wert von RS aufweist. Der vom Transistor TRl herrührende Strom im Widerstand R 8 (und damit auch die durch diesen Strom erzeugte Spannung) ist allein von der Größe des dem Transistor TRl zugeführten Eingangssignals abhängig. Der Widerstand R 8 stellt somit eine sehr niederohmige Spannungsquelle mit einer nur von der Größe des Eingangssignals, nicht aber von dessen Frequenz abhängigen EMK dar. Diese Spannungsquelle ist in den Eingangsschwingkreis des Bandpasses eingefügt, welcher aus zwei kapazitiv gekoppelten Kreisen, einem Eingangsschwingkreis und einem Ausgangsschwingkreis, besteht. Die Durchlaßfrequenz dieses Bandpasses kann in anschließend erklärter Weise stufenweise verändert werden. Die Induktivitäten der beiden Kreise sind mit Ll und Ll bezeichnet, die Kapazitäten mit Cl und Cl und die Kopplungskapazität mit C 3. Im Ruhezustand des Empfängers verläuft der Strom im Eingangsschwingkreis von Masse über den Widerstand RS, den Kondensator Cl, den größten Teil der Spule L1, den Widerstand R11,

so den Kollektor und Emitter des Schalttransistors TRU und den Kondensator C5 zurück nach Masse. Der Strom im Ausgangsschwingkreis verläuft von Masse über die Kondensatoren C4 und CI, den größten Teil der Spule Ll, den Widerstand .R21, den Kollektor und Emitter des Schalttransistors TR 21 und den Kondensator C 5 zurück nach Masse. Die Kondensatoren C 4 und C 5 sind gegenüber jedem der übrigen Kondensatoren jeweils sehr groß, so daß ihr Einfluß auf das Schwingverhalten der Kreise zu vernachlässigen ist. Die Widerstände RS, RIl und RH sind sehr klein, so daß ihr Beitrag zur Dämpfung der Kreise ebenfalls klein ist. Auf ihre Bedeutung wird später eingegangen. Die Spulen Ll und L 2 weisen je zehn Anzapfungen auf, die auf je zehn Lötpunkten eines Rangierfeldes RFl und RFlenden.

Zu jeder Spule gehören drei Schalttransistoren TR11... TR13 bzw. TR 21... TR 23, deren Kollektoren mit drei Lötpunkten des betreffenden Rangierfeldes verbunden sind. Die Emitter sämtlicher Schalttransistoren führen an die Mitte eines Spannungsteilers, dessen einer Zweig aus der Parallelschaltung des Widerstandes R 9 mit dem Kondensator C 5 und dessen anderer Zweig aus dem Widerstand R10 besteht. Der Widerstand R10 ist an den negativen Pol der Speisespannungsquelle B — deren positiver Pol an Masse liegt — angeschlossen, so daß sich die Emitter sämtlicher Schalttransistoren auf einem negativen Potential befinden. Die Basen der beiden Schalttransistoren TRU und TR21 sind über nicht bezeichnete Widerstände an den Ausgang 1 eines Auswerters A angeschlossen, die Basen der Transistoren TR12 und TR 22 an den Ausgang 2 und die Basen der Transistoren TR13 und TR 23 an den Ausgang 3 des Auswerters. Da sich die Emitter sämtlicher Schalttransistoren auf einem negativen Potential befinden, werden diejenigen Schalttransistoren, deren Basis an Massepotential angeschlossen wird, leitend, während diejenigen Schalttransistoren, deren Basis an negatives Speisepotential angelegt wird, gesperrt werden. Sofern dafür gesorgt ist, daß jeweils von den drei Schalttransistoren, die einer Spule und dem zugehörigen Rangierfeld zugeordnet sind, einer leitend und die beiden anderen gesperrt sind, wird jeweils eine Anzapfung der Spulen an Masse gelegt, d. h. mit den übrigen Teilen des Schwingkreises verbunden, während die beiden anderen Anzapfungen davon abgetrennt sind. Bei dem

in der Figur dargestellten Rufempfänger seien beispielsweise die Anzapfungen 2 über den Widerstand R11 bzw. R 21, die Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors TA 11 bzw. TR 21 und den Kondensator C 5 mit Masse und damit über den Widerstand . R8 bzw. den Kondensator C4 mit den Schwingkreiskondensatoren Cl bzw. C 2 verbunden. Wie bereits erwähnt, fallen die Kapazitäten C 4 und CS in bezug auf Frequenzbeeinflussung nicht ins Gewicht, da sie sehr groß sind. ■

Sofern somit jeweils einer der drei Schalttransistoren in den leitenden und die beiden übrigen in den gesperrten Zustand versetzt werden, wird der zugehörige Schwingkreis geschlossen, dessen Frequenz einerseits durch die gleichbleibende Kapazität Cl bzw. Cl und andererseits durch den mit dem leitenden Schalttransistor verbundenen, ausgewählten Teil der Spule Ll bzw. Ll bestimmt ist. Mit Hilfe der Rangierfelder RFl und RFl ist es möglich, die Schalttransistoren an beliebige Anzapfungen anzuschließen, so daß jeweils durch gleichzeitige Vornahme der entsprechenden Rangierungen in beiden Rangierfeldern der Bandpaß durch rein elektronische Schaltmittel auf drei beliebige von zehn möglichen Frequenzen abgestimmt werden kann.

Für ein einwandfreies Arbeiten der dem Bandpaß folgenden Stufe ist es notwendig, daß die den Bandpaß durchlaufenden Signale dieser Stufe mit einer Spannung zugeführt werden, welche ausschließlich proportional zu der dem Bandpaß zugeführten Signalspannung und dabei von der Frequenz unabhängig ist. Unter dieser Voraussetzung ist dann diese Spannung bei genügender Empfangsstärke des Signals infolge der Wirkung der Begrenzungsstromkreise konstant. Diese Forderung wird im vorliegenden Bandpaß erfüllt, indem dafür gesorgt ist, daß die Kreise bei allen Abstimmungen den gleichen Gütefaktor Q aufweisen, und indem die Auskopplung mit einem kapazitiven Spannungsteiler erfolgt. Unter der Voraussetzung eines konstanten Gütefaktors ergibt sich für einen Schwingkreis mit einer im Zuge dieses Kreises liegenden »Spannungsquelle«, deren Innenwiderstand gegenüber dem Verlustwiderstand (Resonanzwiderstand) des Kreises klein ist, daß die Resonanzspannung das ß-fache der EMK dieser Quelle beträgt. Da — wie früher beschrieben— der Widerstand 7? 8 gegenüber den Schwingkreiswiderständen extrem niederohmig ist, ist diese Voraussetzung hier erfüllt. Da angenommen werden darf, daß die erwähnten Zusammenhänge allgemein bekannt sind, wird hier auf deren Ableitung verzichtet.

Gemäß anderen Beziehungen, die aus den Schwingungsgleichungen hergeleitet werden können, muß, um die geforderte Unabhängigkeit der Kreisgüte von der Abstimmfrequenz zu erreichen, bei einem Schwingkreis, in welchem die Kapazität gleichbleibend ist und die Induktivität von der Abstimmfrequenz abhängt, der Verlustwiderstand proportional der Wurzel der Induktivität sein. In einer Spule mit Anzapfungen ist die Wurzel der Induktivität proportional zur Windungszahl. Sofern sämtliche Windungen die gleiche Länge aufweisen würden, der gleiche Draht verwendet wird und die äußere Belastung vernachlässigt werden kann, wäre für einen Schwingkreis mit einer gleichbleibenden Kapazität und einer derartigen Spule der Gütefaktor immer gleich groß. Diese Bedingung kann praktisch nicht erfüllt werden. Ein Ausweg ist aber möglich, indem jeweils ein Widerstand in den Kreis eingefügt wird, dessen Wert für den durch die Anzapfung ausgewählten, vom Strom durchflossenen Teil der Spule der mittleren Windungslänge — und erforderlichenfalls dem Einfluß der äußeren Belastung — angepaßt ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß das Verhältnis des ohmschen Widerstandes eines Kreises und der Windungszahl trotz verschiedenen Windungsdurchmessers — und eventuell wechselnden Einflusses der

ίο äußeren Belastung — bei allen Abstimmungen praktisch gleich bleibt. Diese individuellen Widerstände (in der Figur mit Jill, RU, /?13.bzw. Jl21, R12, R 23 bezeichnet), deren Wert einer bestimmten Anzapfung fest zugeordnet ist, werden im Rangierfeld zwischen denjenigen Anzapfungen, die mit den Schalttransistoren verbunden werden und den Kollektoren dieser Transistoren eingefügt.

Vom beschriebenen Bandpaß wird das Ausgangssignal an dem aus den beiden Kondensatoren C 2 und C 4 bestehenden kapazitiven Spannungsteiler abgenommen, welcher den kapazitiven Zweig des Ausgangsschwingkreises bildet. Wie früher bereits erwähnt, ist die Kapazität C 4 sehr viel größer als die Kapazität C 2, so daß für den Schwingkreis im wesentlichen C2 frequenzbestimmend ist. Damit in beiden Kreisen gleiche Spulen und gleiche Kondensatoren verwendet werden können, ist es möglich, die Kapazität C 2 aus zwei parallelgeschalteten Kondensatoren aufzubauen, wovon der eine dem Kondensator Cl entspricht und der andere den kapazitätsvermindernden Einfluß von C 4 im Schwingkreis kompensiert. Die kapazitive Spannungsteilung im Ausgangskreis ergibt eine frequenzunabhängige Spannungsteilung. Da gemäß den früheren Ausführungen die Resonanzspannung an den Schwingkreisen nur von der im Widerstand R 8 auftretenden EMK, jedoch nicht von der Frequenz abhängt, ist demnach bei der jeweiligen Durchlaßfrequenz des Bandpasses das Verhältnis zwischen EMK und Ausgangsspannung angenähert konstant, so daß die. Ausgangsspannung nur von der dem Transistor TR1 zugeführten Eingangsspannung abhängt.

Das Ausgangssignal des Bandpasses gelangt an den Impulsformer IF, wo der jeweilige Tonfrequenzimpuls in einen Gleichstromimpuls definierter Höhe und Flankensteilheit umgeformt wird. Diese Gleichstromimpulse werden einem Auswerter A zugeführt, welcher vier Ausgänge 1... 4 aufweist. Einer von den Ausgängen 1... 3 führt immer Massepotential, während die zwei anderen das (negative) Speisepotential aufweisen. Der Ausgang 4 führt zunächst ein Potential, welches die Oszillatorstufe O sperrt.. Im Ruhezustand des Empfängers liegt das Massepotential am Ausgang 1, so daß — wie bereits früher vorausgesetzt — die beiden Schalttransistoren TJlIl und TRIl entsperrt sind, während die übrigen Schalttransistoren gesperrt sind und somit der Bandpaß auf die Frequenz »2« (Anzapfung 2) abgestimmt ist. Wenn vom Impulsformer IF ein (erster) Impuls auf den Auswerter A gelangt ist, legt der Auswerter das Massepotential an den Ausgang 2. Dementsprechend werden die Transistoren TR12 und TR 22 leitend, und der Bandpaß wird auf die Frequenz »6« abgestimmt. Wird nun ein Impuls mit dieser Frequenz empfangen, so bewirkt der dadurch dem Auswerter zugeführte (zweite) Impuls das Anlegen des Massepotentials an. den Ausgang 3, was das Abstimmen des Bandpasses auf die Frequenz »7« zur Folge

hat. Ein dritter Tonimpuls der passenden Frequenz bewirkt das Anlegen eines entsperrenden Potentials an den Ausgang 4 des Auswerters A, wodurch der Oszillator O in Betrieb gesetzt wird und ein Aufmerksamkeitszeichen aus dem Lautsprecher ertönen läßt,

Der Auswerter, welcher aus allgemein bekannten logischen Schaltelementen aufgebaut ist und deshalb nicht näher beschrieben wird, ist derart eingerichtet, daß er nach einer gewissen Zeit nach dem letzten Empfang eines Impulses wiederum in die Ruhestellung zurückkehrt, und zwar unbekümmert darum, ob die Schaltvorgänge bis zur Auslösung des Oszillators gediehen sind oder nicht. Es ergibt sich somit, daß der Oszillator nur dann ein Aufmerksamkeitszeichen abgibt, wenn drei bestimmte Frequenzen, welche dem Rufempfänger individuell zugeordnet sind, innerhalb einer bestimmten Zeit und in einer bestimmten Reihenfolge empfangen werden. Um noch mehr Sicher-

heit gegen Fehlanrufe zu gewinnen, ist es möglich, durch Einfügen einer Zählstufe das Aufmerksamkeitszeichen erst dann auszulösen, wenn eine bestimmte Tonimpulsfolge mehrmals empfangen wurde.

Im Beispiel wurde, um die Zeichnung nicht zu sehr zu komplizieren, die Anzahl der in jeder Tonimpulsfolge enthaltenen Frequenzen mit drei und ein Bandpaß, abstimmbar auf zehn verschiedene Frequenzen, angenommen. Man ist selbstverständlich in keiner

ίο Weise an diese Werte gebunden. Beide Zahlen können noch wesentlich erhöht werden und ergeben dann eine außergewöhnlich große Zahl von individuellen Anrufmöglichkeiten.

Die vorliegende Schaltungsanordnung gestattet,

jeden Ruf empfänger, ohne Auswechslung frequenzbestimmender Teile, auf jedes beliebige im Rahmen des betreffenden Rufsystems liegende Anrufsignal einzustellen. Die einzigen wirklich individuellen Teile sind Widerstände.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 639/361

Claims (1)

1 ■ ..,. .2

liegt, als dies im Hinblick auf den vorgegebenen Fre-

Patentanspruch: quenzabstand zulässig ist. Sofern die Umschaltung

mittels mechanischer Kontakte erfolgt, kommen zu

Schaltungsanordnung für einen Rufempfänger den Streuungen der Induktivitäten auch noch Streuzum Auswerten eines aus einer Folge von Ton- 5 ungen von Kapazitäten hinzu.

frequenzimpulsen bestehenden selektiven Anruf- Es hat sich nun gezeigt, daß es bei Verwendung

signals, die einen von zwei Schwingkreisen (Ein- von Schalenkernen oder von — eine besondere Art gangsschwingkreis, Ausgangsschwingkreis) gebil- von Schalenkernen darstellenden — Kreuzkernen für deten Bandpaß enthält, welcher im Ruhezustand die Spulen sowie von Transistoren für die Umschalauf die erste Frequenz der dem Empfänger zu- io tungen möglich ist, im zuletzt genannten Fall für die geteilten Tonfrequenzfolge abgestimmt ist und bei Verhältnisse zwischen den Induktivitäten der Teil_:^ Empfang dieser Frequenz als erster Frequenz spulen und der Induktivität der betreffenden ganzen, eines Anrufsignals auf die zweite Frequenz der Spule außerordentlich enge Toleranzen zu'erreichen dem Empfänger zugeteilten Tonfrequenzfolge um- und die erwähnten Streukapazitäten auf sehr kleine geschaltet wird und so fort, bei der des wei- 15 Werte zu bringen.

teren jeder der beiden Schwingkreise aus einer Bei der eingangs erwähnten Schaltungsanordnung

gleichbleibenden Kapazität und einer Induktivität weist demgemäß jeder Schwingkreis eine in einem in Form einer in einem Schalen-, insbesondere Schalen-, insbesondere Kreuzkern untergebrachte Spule Kreuzkern untergebrachten Spule mit Anzapfun- mit Anzapfungen, eine gleichbleibende Kapazität sogen besteht sowie zur genannten Frequenzum- 20 wie Schaktransistoren auf, deren Emitter-Kollektorschaltung eine der Zahl der dem Empfänger zu- Strecke je zwischen einer Spulenanzapfung und der geteilten Tonfrequenzen entsprechende Anzahl Kapazität angeordnet ist. Die Schalttransistoren vervon Schalttransistoren aufweist, deren Emitter- binden dabei jeweils eine der Anzapfungen mit der Kollektor-Strecken zwischen der gleichbleibenden genannten Kapazität, während die anderen Anzap-Kapazität und je einer Anzapfung der Spule an- 25 fungen davon abgetrennt sind. Infolgedessen ist jegeordnet sind — mittels eines Schalttransistors weils ein Schwingkreis durch eine gleichbleibende also jeweils die betreffende Spulenanzapfung mit Kapazität und* einen ausgewählten Teil der zugehörider genannten Kapazität verbindbar ist, so daß gen Spule gebildet. Ähnliche Maßnahmen sind auch ein Schwingkreis jeweils durch eine gleichblei- ,beim Gegenstand des älteren deutschen Patents bende Kapazität und die Induktivität eines Teils 30 15 16 737 vorgesehen, bei dem überdies für die Freeiner Spule gebildet ist —, und bei der durch quenzumschaltung eine der Zahl der dem Empfänger zwischen die Anzapfungen und die Emitter-Kol- zugeteilten Ruffrequenzen entsprechenden Anzahl lektor-Strecken der Schalttransistoren eingefügte von Schalttransistoren vorgesehen ist.
Widerstände, welche die durch die unterschied- Für ein einwandfreies Arbeiten einer Schaltungs-

liche Windungslänge der angeschalteten Spulen- 35 anordnung der in Rede stehenden Art unter strengen teile bedingte Widerstandsunterschiede ausglei- Bedingungen ist es notwendig, daß sowohl die (auf chen, dafür gesorgt ist, daß die Schwingkreise bei die Frequenz bezogene) Bandbreite der Durchlaßallen Abstimmfrequenzen die gleiche Kreisgüte kurve des Bandpasses als auch dessen Eingangs-(Gütefaktor) aufweisen, dadurch gekenn- impedanz und das Verhältnis von Eingangs- und zeichnet, daß das Anrufsignal an einen im 40 Ausgangsspannung des Bandpasses im Durchlaßzu-Zuge des Eingangsschwingkreises des Bandpasses stand von der jeweiligen Anruffrequenz unabhängig vorgesehenen, gegenüber dem Resonanzwider- sind.

stand dieses Schwingkreises extrem niederohmi- Die erwähnte Bedingung für die Durchlaßkurve

gen Widerstand (2? 8) angelegt wird und daß die wird durch eine von der Frequenz unabhängige Kapazität des Ausgangsschwingkreises des Band- 45 Kreisgüte erfüllt. Eine solche gleichbleibende Kreispasses als kapazitiver Spannungsteiler (C 2, C 4) gute ergäbe sich unter den beschriebenen Vorausausgebildet ist, dessen eine Kapazität (C 4) ge- Setzungen von selbst, wenn die Windungslänge bei genüber dessen anderer Kapazität (C 2) groß ist allen Teilwicklungen der Spule gleich groß wäre. Es und über dessen großer Kapazität (C 4) das Aus- kann dafür gesorgt werden, daß durch in die zwigangssignal abgenommen wird. 5° sehen Anzapfungen und gleichbleibender Kapazität

verlaufenden Verbindungen eingefügte, die wech-

selnde Windungslänge der verschiedenen Spulenteile

ausgleichende Widerstände eine entsprechende Korrektur und damit eine bei allen Durchlaßfrequenzen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- 55 gleichbleibende Kreisgüte der genannten Schwinganordnung gemäß dem Oberbegriff des Patent- kreise erreicht wird.

anspruchs. Ein praktisch gleichbleibendes Verhältnis von

Ein zweikreisiger Bandpaß kann umgeschaltet Ein- und Ausgangsspannung des Bandpasses im werden, indem pro Schwingkreis eine gleichbleibende Durchlaßzustand sowie eine gleichbleibende Ein-Induktivität abwechslungsweise mit verschiedenen 6° gangsimpedanz ist indes, sofern — wie im vorliegen-Kapazitäten oder eine gleichbleibende Kapazität ab- den Falle — am Eingang und am Ausgang nur eine wechslungsweise mit verschiedenen Anzapfungen Teilspannung der Schwingkreisspannung zu- bzw. einer Spule verbunden wird. Die letztgenannte Art weggeführt wird, nicht ohne weiteres zu erreichen, eines umschaltbaren Bandpasses ist, sofern die Zahl Denn zu diesem Zwecke ist es notwendig, daß das der verschiedenen Frequenzen groß ist, bei Verwen- 65 Verhältnis zwischen der Spannung des zu- bzw. wegdung gewöhnlicher Spulen nicht ohne weiteres mög- geführten Signals und der Schwingkreisspannung lieh, da das Verhältnis der Induktivitäten der ver- gleichbleibt,
scliiedenen Teilspulen größeren Streuungen unter- Aus der schweizerischen Patentschrift 34 05 32 ist