УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ ТОНАЛЬНОГО НАБОРА Российский патент 2002 года по МПК H04B3/46 H04Q1/457 H04M1/50 

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к автоматическим средствам приема сигналов телефонной сигнализации. Данное изобретение может использоваться, например, в телекоммутационных системах для приема телефонных номеров, передаваемых тональным кодом.

Известно устройство для приема многочастотных сигналов, содержащее блок согласования с каналом, полосовой фильтр, два последовательно соединенных резонансных контура, два линейных детектора, два поляризованных реле, пороговый элемент и исполнительный элемент.

Однако данное достаточно простое устройство не может обеспечить уверенное выделение многочастотных сигналов и, в особенности, в типичном на практике случае, когда прием многочастотного сигнала приходится проводить на фоне паразитного речевого сигнала.

Аналогичный недостаток присущ и приемнику многочастотных сигналов, содержащему гребенчатые фильтры, к каждому из которых подключены последовательно соединенные линейный детектор и интегрирующий фильтр, причем каждая из двух групп, образованная упомянутыми гребенчатыми фильтрами, снабжена блоком определения наибольшей мощности и сумматором, причем выходы упомянутых блоков подключены к блоку вычисления отношения, а выходы блоков вычисления отношения подключены к входам блока, определяющего является ли принятый сигнал многочастотным, Кроме того, данное устройство является технически сложным.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для приема многочастотных сигналов, которое содержит блок согласования с каналом связи, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, полосовой фильтр, линейный детектор, интегрирующее звено, четыре пороговых элемента, блок гребенчатых фильтров, блок линейных детекторов, блок интегрирующих звеньев, блок управляющих ключей, управляющий таймер, два пиковых детектора, три сумматора, два блока вычисления отношения, инвертор, блок временной задержки, логический элемент И и блок отображения.

Данное устройство характеризуется высокой сложностью, что затрудняет его практическую реализацию.

Целью изобретения является упрощение технической реализации приемника многочастотных сигналов.

Для достижения поставленной цели в устройство для приема сигналов тонального набора, содержащее блок согласования с каналом связи, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, полосовой фильтр, линейный детектор, интегрирующее звено, первое. второе, третье и четвертое пороговые элементы, блок гребенчатых фильтров, блок линейных детекторов, блок интегрирующих звеньев, блок управляющих ключей, управляющий таймер, два сумматора, два блока вычисления отношения, логический элемент И и блок отображения, согласно изобретению дополнительно введены первый и второй арифметические блоки и третий блок вычисления отношения, причем выход блока согласования с каналом связи через последовательно включенный фильтр низких частот соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого через последовательно включенный полосовой фильтр связан с входом линейного детектора и входами блока гребенчатого фильтра, при этом выход линейного детектора через последовательно включенные интегрирующее звено и первый пороговый элемент соединен с первым входом логического элемента И, а выходы блока гребенчатого фильтра подключены к соответствующим входам блока линейных детекторов, в свою очередь выходы блока линейных детекторов связаны с соответствующими входами блока интегрирующих звеньев, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управляемых ключей, причем управляющий вход блока управляемых ключей связан с управляющим таймером, кроме того, выходы первой, второй, третьей и четвертой секций блока управляемых ключей связаны с входами первого арифметического блока, а выходы пятой, шестой, седьмой и восьмой секций блока управляемых ключей связаны с входами второго арифметического блока, при этом выход первый первого арифметического блока соединен с первым входом блока отображения, первыми входами первого и второго сумматора, а также с первым входом первого блока вычисления отношения, второй выход первого арифметического блока подключен к вторым входам первого и второго сумматора и вторым входам первого блока вычисления отношения, третий и четвертый выходы первого арифметического блока соединены соответственно с третьим и четвертым входами второго сумматора, аналогично первый выход второго арифметического блока подключен ко второму входу блока отображения, второму входу первого сумматора, пятому входу второго сумматора и первому входу второго блока вычисления отношения, второй выход второго арифметического блока соединен со вторым входом второго блока вычисления отношения и шестым входом второго сумматора, третий и четвертый выходы второго арифметического блока подключены соответственно с седьмым и восьмым входами второго сумматора, тогда как выход первого блока вычисления отношения через второй пороговый элемент связан со вторым входом логического элемента И, а выход второго блока вычисления отношения соединен с третьим входом логического элемента И через третий пороговый элемент, вместе с тем выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно с первым и вторым входами третьего блока вычисления отношения, выход которого через четвертый пороговый элемент связан с четвертым входом логического элемента И, в свою очередь управляющий выход последнего соединен с управляющим входом блока отображения.

Устройство для приема многочастотных сигналов (см. чертеж) содержит блок 1 согласования с каналом связи, фильтр низких частот 2, аналого-цифровой преобразователь 3, полосовой фильтр 4, линейный детектор 5, интегрирующее звено 6, первый пороговый элемент 7, блок гребенчатого фильтра 8.1-8.8, блок линейных детекторов 9.1-9.8, блок интегрирующих звеньев 10.1-10.8, блок управляемых ключей 11.1-11.8, управляющий таймер 12, первый арифметический блок 13, второй арифметический блок 14, первый блок вычисления отношения 15, второй пороговый элемент 16, второй блок вычисления отношения 17, третий пороговый элемент 18, первый сумматор 19, второй сумматор 20, третий блок вычисления отношения 21, четвертый пороговый элемент 22, логический элемент И 23, блок отображения 24.

Принцип действия заявляемого устройства основан на оценивании нескольких информационных статистик, которые используются в процессе обнаружения и приема многочастотного сигнала для точной идентификации полезного сигнала от канальных шумов и паразитных речевых сигналов. В качестве информационных статистик используется оценка мощности сигнала в информационной полосе частот, отношения первого и второго максимумов для каждой из двух групп сигнальных частот и распределение мощности входного сигнала по частотному диапазону.

Анализируемый сигнал с выхода канала связи, пройдя через блок 1 согласования с каналом связи и через низкочастотный фильтр 2, поступает в аналого-цифровой преобразователь 3, на выходе которого принимает форму последовательности цифровых отсчетов. Данная цифровая последовательность подвергается полосовой фильтрации в полосовом фильтре 4 и подается на вход линейного детектора 5.

При этом в блоках 5-7 формируется оценка мощности приходящего сигнала в информационной полосе частот, для чего в линейном детекторе 5 вычисляется абсолютное значение исходного сигнала, а затем в интегрирующем звене 6 оценивается средневыпрямленное значение сигнала.

Оценка мощности входного сигнала, ограниченного информационной полосой частот, используется в заявляемом устройстве в качестве первой информационной статистики при принятии решения о наличии в данный момент в канале связи полезного сигнала. Для этого получаемая на выходе интегрирующего звена оценка мощности сравнивается с пороговой величиной в пороговом элементе 7. В случае присутствия в канале связи сигнала достаточного уровня на выходе порогового элемента устанавливается значение, соответствующее логической единице.

Одновременно последовательность цифровых отсчетов входного сигнала с выхода полосового фильтра 4 подается на вход блока гребенчатого фильтра 8.1-8.8. Гребенчатый фильтр 8.1-8.8 представляет собой совокупность из восьми резонансных фильтров, настроенных на номинальные частоты полезного информационного сигнала. Здесь осуществляется расфильтровка частотных составляющих входного сигнала. При этом выход каждого из резонансных фильтров через соответствующие линейные детекторы 9.1-9.8 соединен с соответствующим интегрирующим звеном из блока интегрирующих звеньев 10.1-10.8, Таким образом, посредством блоков 8.1-8.8, 9.1-9.8 и 10.1-10.8 обеспечивается оценивание спектра входного сигнала в информационной полосе частот.

Принятие решения о наличии информационного сигнала в канале связи и процедура его декодирования осуществляется периодически через равные промежутки времени по команде из управляющего таймера 12. В результате значения с первых четырех выходов управляемых ключей 11.1-11.8 подаются на первый арифметический блок 13, а с последних четырех - на арифметический блок 14. В названных блоках методом поочередного попарного сравнения накопленные оценки спектра входного сигнала выстраиваются в порядке убывания. Так на первый выход первого арифметического блока 13 подается наибольшее из накопленных в первой частотной группе значений (первый максимум), на второй выход - второе по величине значение (второй максимум) и т. д. . Аналогичная перестановка исходных оценок спектра сигнала производится и во второй частотной группе.

Получаемые оценки величин первого и второго максимумов для каждой частотной группы позволяют реализовать в данном устройстве защиту от ложного срабатывания приемника на паразитном речевом сигнале. При этом используется статистическое различие в свойствах речевого и многочастотного сигнала, состоящее в том, что разность между уровнями первого и второго максимумов одной частотной группы в многочастном сигнале тонального набора значительно больше, чем в речевом сигнале. Для проведения данной проверки в первом и втором блоках вычисления отношения 15 и 17 вычисляется отношение первого и второго максимумов для каждой из частотных групп. Далее полученные величины сравниваются с пороговыми значениями соответственно во втором и третьем пороговых элементах 16 и 18. В случае, когда вычисленное отношение превышает пороговую величину, на выходе пороговых элементов 16 и 18 устанавливается значение, соответствующее логической единице. В противном случае входной сигнал идентифицируется как паразитный речевой и на логический элемент И 23 подается сигнал, соответствующий логическому нулю. Описанная выше процедура обеспечивает оценивание второго информационного признака.

Третьим информационным признаком обнаружения полезного сигнала в канале связи в данном устройстве является распределение мощности входного сигнала по частотному диапазону. Под распределением мощности входного сигнала по частотному диапазону понимается отношение мощности суммы двух первых максимумов спектра к сумме всех спектральных составляющих. Для проведения такой проверки в первом сумматоре 19 осуществляется сложение двух частотных составляющих (по одной от каждой группы частот), которые имеют наибольшую мощность, а втором сумматоре 20 - сложение всех восьми частотных составляющих Затем в третьем блоке вычисления отношения 21 вычисляется их отношение. Если полученная величина больше некоторого порогового значения, задаваемого в четвертом пороговом элементе 22, то считается, что входной сигнал является полезным и на выходе четвертого порогового элемента 22 устанавливается значение, соответствующее логической единице.

Окончательное решение о наличии или отсутствии многочастотного сигнала в канале связи принимается в логическом элементе И 23 в том случае, когда все три информационных признака оказываются положительными. Тогда на блок отображения 24 поступает соответствующая команда на преобразование двухчастотной комбинации в цифру набираемого номера.

Реализацию данного устройства наиболее целесообразно осуществлять на базе традиционной цифровой схемотехники ("жесткой логики") либо с использованием компьютеров или сигнальных микропроцессоров.

Источники информации
1. Зайончковский Е. А. , Пшеничников А. П. , Романцов В. М. Автоматическая междугородная связь. М. : Радио и связь, 1984, с. 111-113.

2. Патент США 5428680, кл. Н 04 М 1/50, 27 06.95.

3. Патент РФ 2128400 С1, кл. Н 04 В 3/46, 27.03.99.

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к автоматическим средствам приема сигналов телефонной сигнализации. Данное изобретение может использоваться, например, в телекоммутационных системах для приема телефонных номеров, передаваемых тональным кодом. Достигаемый технический результат - упрощение технической реализации приемника многочастотных сигналов. Заявленное устройство содержит блок согласования с каналом связи, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, полосовой фильтр, линейный детектор, интегрирующее звено, четыре пороговых элемента, блок гребенчатых фильтров, блок линейных детекторов, блок интегрирующих звеньев, блок управляемых ключей, управляющий таймер, первый и второй арифметические блоки, первый и второй сумматоры, первый, второй и третий блоки вычисления отношения, логический элемент И и блок отображения. Принцип действия заявляемого устройства основан на оценивании нескольких информационных статистик, которые используются в процессе обнаружения и приема многочастотного сигнала для различения полезного сигнала от канальных шумов и паразитных речевых сигналов. В качестве информационных статистик используется оценка мощности сигнала в информационной полосе частот, отношения первого и второго максимумов для каждой из двух групп сигнальных частот и распределение мощности входного сигнала по частотному диапазону. 1 ил.

Устройство для приема сигналов тонального набора, содержащее блок согласования с каналом связи, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, полосовой фильтр, линейный детектор, интегрирующее звено, первый, второй, третий и четвертый пороговые элементы, блок гребенчатых фильтров, блок линейных детекторов, блок интегрирующих звеньев, блок управляемых ключей, управляющий таймер, два сумматора, два блока вычисления отношения, логический элемент И и блок отображения, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены первый и второй арифметические блоки и третий блок вычисления отношения, причем выход блока согласования с каналом связи через последовательно включенный фильтр низких частот соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого через последовательно включенный полосовой фильтр связан с входом линейного детектора и входами блока гребенчатого фильтра, при этом выход линейного детектора через последовательно включенные интегрирующее звено и первый пороговый элемент соединен с первым входом логического элемента И, а выходы блока гребенчатого фильтра подключены к соответствующим входам блока линейных детекторов, в свою очередь выходы блока линейных детекторов связаны с соответствующими входами блока интегрирующих звеньев, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управляемых ключей, причем управляющий вход блока управляемых ключей связан с управляющим таймером, кроме того, выходы первой, второй, третьей и четвертой секций блока управляемых ключей связаны с входами первого арифметического блока, а выходы пятой, шестой, седьмой и восьмой секций блока управляемых ключей связаны с входами второго арифметического блока, при этом выход первый первого арифметического блока соединен с первым входом блока отображения, первыми входами первого и второго сумматоров, а также с первым входом первого блока вычисления отношения, второй выход первого арифметического блока подключен к второму входу второго сумматора и второму входу первого блока вычисления отношения, третий и четвертый выходы первого арифметического блока соединены соответственно с третьим и четвертым входами второго сумматора, аналогично первый выход второго арифметического блока подключен ко второму входу блока отображения, второму входу первого сумматора, пятому входу второго сумматора и первому входу второго блока вычисления отношения, второй выход второго арифметического блока соединен со вторым входом второго блока вычисления отношения и шестым входом второго сумматора, третий и четвертый выходы второго арифметического блока соединены соответственно с седьмым и восьмым входами второго сумматора, тогда как выход первого блока вычисления отношения через второй пороговый элемент связан со вторым входом логического элемента И, а выход второго блока вычисления отношения соединен с третьим входом логического элемента И через третий пороговый элемент, вместе с тем выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно с первым и вторым входами третьего блока вычисления отношения, выход которого через четвертый пороговый элемент связан с четвертым входом логического элемента И, в свою очередь управляющий выход последнего соединен с управляющим входом блока отображения.