Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sprachübertragungs- system mit einer Mehrzahl von Sprachstationen, die mittels einer Anzahl von Leitungen miteinander verbunden sind, wel¬ che niedriger als die Anzahl von Sprachübertragungskanälen zwischen den Sprachstationen ist.

Allgemein befaßt sich die vorliegende Erfindung mit dem Ge¬ biet der mehrkanaligen Kommunikationssysteme für die Sprach¬ übertragung beispielsweise innerhalb eines Hauses oder in¬ nerhalb eines Büros.

Allgemein ist es im Stand der Technik bekannt, innerhalb von Kommunikationssystemen eine Mehrzahl von Sendern und Empfän¬ gern bzw. Sendeempfängern mit einer entsprechenden Mehrzahl von Übertragungskanälen zu koppeln, die freguenz äßig gegen¬ einander versetzt, bzw. frequenzmultiplex über eine gemein¬ same Leitung ausgesendet werden. Hierbei ist üblicherweise ein Sendeempfängerpaar, das innerhalb des gleichen Kanales bzw. Frequenzbereiches arbeitet, mit paarweise übereinstim¬ menden Hardwarekomponenten realisiert, welche insbesondere die frequenzerzeugenden Teile bzw. Schwingquarze und zuge¬ ordneten Filterstufen umfassen. Ebenfalls ist es innerhalb derartiger Systeme üblich, zwischen dem mit dem gleichen Ka¬ nal arbeitenden Sender und Empfänger bzw. zwischen den bei¬ den Sendeempfängern den Träger zu übertragen, auf den das Signal moduliert ist, um diesen am Ort des Empfängers zum Zwecke der Demodulation zu verwenden. In Abweichung hiervon ist es gleichfalls üblich, bei geeigneter Wahl der Modula¬ tionsart, das modulierte Signal trägerfrei zu übertragen und am Ort des Empfängers den Träger aus dem empfangenen Signal durch auf die Modulationsart abgestimmte Maßnahmen zu rekon¬ struieren. Diese genannten Systeme gestatten keine inte¬ grierte Implementierung der einzelnen Sprachstationen, die mit den unterschiedlichen Übertragungskanälen arbeiten, da

schaltungsmäßige Abweichungen von Station zu Station auftre¬ ten.

Ebenfalls sind mehrkanalige Übertragungssysteme bekannt, die mit nur einem Kanal pro Leitung arbeiten. Systeme mit einer Mehrzahl von Kanälen erfordern daher zwangsläufig einen ho¬ hen Verdrahtungsaufwand.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen¬ den Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sprachübertragungs¬ system der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß deren Sprachstationen im wesentlichen als eine integrierte Schaltung realisierbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Sprachübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im kenn¬ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Sprachüber- tragungssystems sind in den ünteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfin¬ dungsgemäßen Sprachübertragungssystemes näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles einer Sprachstation des erfindungsgemäßen Sprachübertra¬ gungssystemes;

Fig. 2 eine Frequenzdarstellung des Übertragungsprinzipes;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Sprachübertragungsschaltung der in Fig. 1 gezeigten Sprachstation;

Fig. 4 ein Ausführungsbeiεpiel der senderseitigen Analog¬ schaltung der Sprachstation gem. Fig. 3; und

Fig. 5 ein Blockdiagramm der empfängerseitigen Analog¬ schaltung der Sprachstation gem. Fig. 3.

Eine in Fig. 1 in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Sprachstation umfaßt im wesentlichen ein Mikro¬ phon 2, eine Sprachübertragungsschaltung 3, einen Mikropro¬ zessor 4, an den ein Eingabefeld 5 angeschlossen ist, sowie eine an eine Übertragungsleitung 6 sowie die Sprachübertra¬ gungsschaltung 3 angeschlossene Leitungsanpassungsschaltung 7.

Die Leitungsanpassungsschaltung 7 umfaßt einen basisseitig an einen Leitungsausgang 8 der Sprachübertragungsschaltung 3 angeschlossenen Transistor 9 , dessen Emitter an die Übertra¬ gungsleitung 6 angeschlossen ist, die über einen ersten Wi¬ derstand 10 an ein Versorgungsspannungspotential gelegt ist. Der Emitter des Transistors 9 steht über eine Parallelschal¬ tung aus einem zweiten Widerstand 11 und der Reihenschaltung eines dritten Widerstandes 13 und eines ersten Kondensators 12 mit Masse in Verbindung.

An einen Lautsprecherausgang 14 der Sprachübertragungsschal¬ tung 3 ist ein Lautsprecherverstärker 15 angeschlossen, der ausgangsseitig mit einem Lautsprecher 16 verbunden ist. Der Lautsprecherverstärker 15 kann mittels eines Lautsprecher¬ schaltausganges 17 der Sprachübertragungsschaltung 3 ein- und ausgeschaltet werden.

Ein Leitungsseingang 18 der Sprachübertragungsschaltung 3 ist über eine zweiten Kondensator 19 an die Übertragungslei- tung 6 angeschlossen.

Das Mikrophon 2 ist mit einem Mikrophoneingang 20 der Sprachübertragungsschaltung 3 verbunden. Die Sprachübertra¬ gungsschaltung 3 verfügt ferner über einen Leistungsein- schaltsignaleingang 21, dem bei jedem Einschalten der Lei¬ stungsversorgung des Systemes ein Rücksetzsignal zum Initia-

lisieren von später noch zu erläuternden SteuerSchaltungen und Teilerschaltungen der Sprachübertragungsschaltung zuge¬ führt wird. An ein erstes und zweites Filteranschlußtor 22, 23 ist ein erstes, senderseitiges Keramik-Bandpaßfilter 24 bzw. ein zweites empfangerseitiges Keramik-Bandpaßfilter 25 angeschlossen, deren Mittenfrequenz bei dem gezeigten, be¬ vorzugten Ausführungsbeispiel jeweils etwa 450 kHz beträgt.

Der Mikroprozessor 4 steht mit der Sprachübertragungsschal¬ tung über einen Leitungsbus in Verbindung, der folgende Ein¬ zelleitungen umfaßt:

eine Rufsignalleitung 26, mittels der der Mikroprozessor 4 die Sprachübertragungsschaltung 3 zum Erzeugen eines Rufsig¬ nales oder eines den Belegtzustand der Sprachstation 1 dar¬ stellenden Signales veranlaßt;

eine Verstärkungssteuerleitung 27, über die dem Mikroprozes¬ sor 4 ein die Lautstärke des vom Mikrophon 2 abgegebenen Signales darstellendes Signal zugeführt wird;

eine Watchdogleitung 28 zum Rücksetzen des Mikroprozessors 4, falls sich dieser in einem sogenannten totgelaufenen Zu¬ stand befindet, in dem er über eine bestimmte Zeitdauer kei¬ ne Daten abgibt;

eine Datenleitung 29 für die Datenübertragung;

eine Datentaktleitung 30 für die Übertragung des zu den Da¬ ten gehörigen Datentaktes von dem Mikroprozessor 4 zu einer (später erläuterten) digitalen Steuerschaltung der Sprach¬ übertragungsschaltung 3;

sowie zwei Taktleitungen 31, 32, von denen eine 32 das ne¬ gierte Taktsignal der anderen Leitung 31 führt.

Ferner ist an einem Quarzanschlußtor 34 der Sprachübertra¬ gungsschaltung 3 ein den Systemtakt und sämtliche Frequenz-

Signale des Systems festlegender Schwingquarz 35 angeschlos¬ sen.

Zur Anzeige des momentanen Betriebszustandes des Mikropro¬ zessors 4 ist dieser mit einer Anzeigeeinheit 33 verbunden.

Bevor unter Bezugnahme auf die Fig. 3 - 6 schaltungsmäßige Einzelheiten der Sprachübertragungsschaltung 3 erläutert werden sollen, wird zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 2 das Übertragungsprinzip des erfindungsgemäßen Sprachübertra- gungssystemes näher erläutert. In der Fig. 2 bezeichnen die Frequenzdiagramme a - d senderseitige Frequenzdiagramme und die Frequenzdiagramme e, f empfängerseitige Freguenzdiagra - me.

Wie in Fig. 2 a zu sehen ist, wird zunächst das Basisband entsprechend dem Mikrophonausgangssignal durch Tiefpaßfil¬ terung auf eine Bandbreite von 5 kHz-Frequenz begrenzt, so¬ dann gem. Fig. 2 b auf eine erste Zwischenfrequenz von 11 kHz heraufgemischt. Hier findet eine derartige erste Band¬ paßfilterung statt, daß das untere Seitenband sowie der Trä¬ ger bei dieser Zwischenfrequenz , die Vielfachen der Modulationsfrequenz und die Aliasfrequenzen des Tiefpa߬ filters entfallen. Wie in Fig. 2 c gezeigt ist, wird das so gewonnene Frequenzspektrum durch eine weitere frequenzmäßige Heraufmischung auf eine zweite Zwischenfrequenz von 450 kHz verschoben, wobei durch eine zweite Bandpaßfilterung wiederum das untere Seitenband und der Träger entfernt werden.

Nunmehr findet, wie in Fig. 2 d gezeigt ist, eine Herabmi¬ schung dieses Signals von der zweiten Trägerfrequenz auf die Kanalfrequenz statt, die etwa zwischen 20 und 130 kHz liegen kann. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß nach Mi¬ schung auch hier eine Tiefpaßfilterung zur Entfernung des Trägers stattfinden kann.

Wie in Fig. 2 e gezeigt ist, wird das Kanalband durch fre-

quenzmäßiges Heraufmischen mit einer vom Empfangskanal ab¬ hängigen Frequenz auf die dritte Zwischenfrequenz angehoben, auf der eine weiterte Bandpaßfilterung zur Entfernung des Trägers und des unerwünschten Seitenbandes erfolgt, bevor gem. Fig. 2 f eine Herabmischung des Spektrums mit der drit¬ ten Zwischenfrequenz zum Erzeugen des Empfangssignales stattfindet, das durch Tiefpaßfilterung von unerwünschten Oberwellen befreit wird.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sprachübertragungs¬ schaltung 3 näher erläutert. Die Sprachübertragungsschaltung 3 umfaßt ein Digitalschaltungsteil 36 sowie ein Analogschal- tungsteil 37.

Das Digitalschaltungsteil umfaßt einen 18 MHz-Oszillator 38, der eingangssei ig über das Quarzanschlußtor 34 mit dem Schwingquarz 35 (Fig. 1) verbunden ist. Der Ausgang des 18 MHz-Oszillators 38 ist mit dem Eingang einer Viertei¬ lungsschaltung 39 verbunden, die ausgangsseitig ein 4,5 MHz- Taktsignal sowie ein hierzu komplementäres Taktsignal an die beiden Taktleitungen 31, 32 liefert, über die der Mikropro¬ zessor 4 mit seinem Systemtakt versorgt wird. Gleichfalls wird das Ausgangssignal des Oszillators über ein Gatter 40, welches von einer digitalen Steuerschaltung 41 geöffnet wer¬ den kann, einer steuerbaren ersten Frequenzteilervorrichtung 42, einer festen zweiten Frequenzteilervorrichtung 43 und einer steuerbaren dritten Frequenzteilervorrichtung 44 zuge¬ führt. Die digitale Steuerschaltung 41 steht eingangsseitig mit der Datenleitung 29, der Datentaktleitung 30 und dem Leistungseinschaltsignaleingang 21 in Verbindung. Wenn an diesem ein Hoch-Signal anliegt, welches anzeigt, daß soeben die Leistung des Systemes eingeschaltet wird, setzt die di¬ gitale SteuerSchaltung 41 über eine erste, zweite und dritte Rücksetzleitung 45, 46, 47 die feste, zweite Frequenzteiler¬ vorrichtung 43, die steuerbare, erste Frequenzteilervorrich¬ tung 42 und die steuerbare, dritte Frequenzteilervorrichtung 44 zurück. Ausgangsseitig steht die digitale SteuerSchaltung

41 über einen ersten FrequenzteuerSteuerbus 48 mit der er¬ sten Frequenzteilervorrichtung 42 und über einen zweiten Frequenz euerSteuerbus 49 mit der dritten Frequenzteiler¬ vorrichtung 44 in Verbindung. Ein dritter Steuerbus 50 steht mit dem Eingang eines Testmultiplexers 51 in Verbindung, der über einen Testeingang 52 aktivierbar ist und ein Rücksetz¬ gatter 53 ansteuert. Ein Watchdogschaltung 54 ist eingangs¬ seitig mit der Datenleitung 29 von dem Mikroprozessor 4 so¬ wie mit der Taktleitung 31 verbunden und erzeugt ein Signal zum Rücksetzen des Mikroprozessors 4 über die Watchdoglei- tung 28, wenn sich der Mikroprozessor 4 in einem sogenannten totgelaufenen Zustand befindet und über eine Zeitdauer von beispielsweise 50 Millisekunden kein Datentransfer zwischen dem Mikroprozessor 4 und der Sprachübertragungsschaltung 3 stattfindet.

Nachfolgend wird der Aufbau des Analogschaltungsteiles 37 näher erläutert. An den Mikrophoneingang 20 ist ein erster steuerbarer Mikrophonverstärker 55 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Umschalter 57 mit einem zweiten steuer¬ baren Mikrophonverstärker 56 verbunden ist. Der Verstär¬ kungsgrad der beiden steuerbaren Mikrophonverstärker 55, 56 wird durch die digitale SteuerSchaltung 41 und den Mikropro¬ zessor 4 entsprechend des Rückkopplungssteuersignales an der Verstärkungsleitung 27 zum Mikroprozessor 4 gesteuert, das durch Gleichrichtung des Ausgangssignales des zweiten Mikro¬ phonverstärkers 56 mittels eines Gleichrichters 58 gewonnen wird. Zu diesem Zwecke ist die digitale Steuerschaltung 41 ausgangsseitig über zwei Verstärkungssteuerleitungen 59, 60 mit den beiden Mikrophonverstärkern 55, 56 verbunden. Zur Erzeugung eines Rufsignales am Ausgang schaltet die digitale SteuerSchaltung 41 den ersten Umschalter 57 und den zweiten Umschalter 61 mit einem entsprechenden Signal auf einer Um¬ schaltleitung 62 in einen Schaltzustand, der entgegengesetzt zu dem in Fig. 3 gezeigten Schaltzustand ist. Hierdurch wird das Rufsignal von der Rufsignalleitung 26 über eine weitere Leitung 63 einem Lautsprecherverstärkerpaar 64 zugeführt, das ausgangsseitig mit dem Lautsprecherausgang 14 verbunden

ist. Der Verstärkungsgrad dieses Lautsprecherverstärkerpaa¬ res wird von der digitalen SteuerSchaltung 41 über einen LautstärkerSteuerbus 65 gesteuert. Ferner steuert die digi¬ tale Steuerschaltung 41 über eine Lautsprecherverstärker- schaltleitung 66 das Potential am Lautsprecherschaltausgang 17. Hierdurch kann der Lautsprecherverstärker 15 (Fig. 1) deaktiviert werden, wenn er nicht benötigt wird, um Leistung zu sparen.

Das verstärkte Mikrophonsignal am Ausgang des zweiten steu¬ erbaren Mikrophonverstärkers 56 wird über einen dritten Um¬ schalter 67, der durch eine Umschaltsteuerleitung 68 von der digitalen Steuerschaltung 41 betätigbar ist, einem ersten Tiefpaßfilter 69 zugeführt. Das erste Tiefpaßfilter 69 ist als Schalterkondensatorfilter integriert ausgeführt und hat eine Grenzfrequenz von 5 kHz. Die geschalteten Kapazitäten dieses Filters 69 werden von einer Kapazitätsschalttakt- leitung 70 mit einer festen Frequenz von der festen, zweiten Frequenzteilervorrichtung versorgt. Dem ersten Tiefpaßfilter 69 ist ein erster Schaltermodulator 71 nachgeschaltet, der mit dem Ausgangssignal des ersten Tiefpaßfilters 69 und einem eine erste feste Grundfrequenz von 11 kHz aufweisenden ersten Rechteckmischsignal beaufschlagt wird. Dieses erste Rechteckmischsignal wird dem ersten Schaltermodulator 71 von der festen, zweiten Frequenzteilervorrichtung 43 über eine Leitung eines Zwischenfrequenzbus 72 zugeführt. Dem ersten Schaltermodulator 71 ist ein als Schalterkondensatorfilter integriert ausgeführtes erstes Bandpaßfilter 73 zur Einseitenbandfilterung des Ausgangssignales des ersten Schaltermodulators 71 naσhgeschaltet. Das Schalten der Kapazitäten dieses geschalteten Kapazitätsfilters 73 wird durch die zweite Frequenzteilervorrichtung 43 über die Kapazitätsschaltleitung 70 veranlaßt.

Die Mittenfrequenz des ersten Bandpaßfilters 73 beträgt 13,5 kHz.

Ein zweiter Schaltermodulator 74 ist dem ersten Bandpaßfil-

ter 73 nachgeschaltet. Diesem Schaltermodulator 74 wird das Ausgangssignal des ersten Bandpaßfilters 73 sowie ein eine zweite feste Grundfrequenz von 439 kHz aufweisendes zweites Rechteckmischsignal zugeführt. Dieses zweite Rechteckmisch¬ signal wird gleichfalls von der zweiten Frequenzteilervor- richtung 43 erzeugt und über den Zwischenfrequenzbus 72 zu dem zweiten Schaltermodulator 74 geleitet. Der Ausgang des zweiten Schaltermodulators 74 und der Eingang eines dritten Schaltermodulators 75 sind an das erste Filteranschlußtor 22 angeschlossen, an das ein zweites Bandpaßfilter angeschlos¬ sen ist, das als konventionelles Analogfilter ausgeführt ist. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde, kann dieses Analogfilter als Keramikbandpaßfilter ausgeführt sein. Die Mittenfrequenz dieses Keramikbandpaßfilters be¬ trägt ungefähr 450 kHz.

Der dritte Schaltermodulator wird mit dem Ausgangssignal des zweiten Bandpaßfilters 24 und mit einem dritten Rechteck¬ mischsignal beaufschlagt, das ihm von der ersten steuerbaren Frequenzteilervorrichtung 48 über eine Kanalmodulationsfre¬ quenzleitung 76 zugeführt wird. Das gezeigte Ausführungsbei¬ spiel verfügt über 8 wählbare Kanäle zwischen 21 kHz und 130 kHz mit jeweils einer Bandbreite von 5 kHz.

Das Ausgangssignal des dritten Schaltermodulators 75 wird dem Leitungsausgang 8 über eine Leitungsschnittstellenschal¬ tung 77 zugeführt.

Die Leitungsschnittstellenschaltung 77 wird durch die digi¬ tale Steuerschaltung 41 mittels der Sende-Empfangs-Steuer- leitung 78 in einen Sendezustand geschaltet.

Wie aus Fig. 4, die den senderseitigen Analogschaltungsteil zeigt, erkenntlich ist, kann der senderseitige Teil der Lei¬ tungsschnittstellenschaltung 77 einen RC-Tiefpaß mit einer Grenzfrequenz von 150 kHz mit einer nachgeschalteten Lei¬ tungstreiberschaltung 79 umfassen, die als ein- und aus¬ schaltbarer Verstärker ausgeführt ist, wobei der Ein- und

Ausschaltzustand von der Sende-Empfangs-Steuerleitung 78 bestimmt wird.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, welche den empfangerseitigen Analogschaltungsteil der Sprachübertragungsschaltung 3 gem. Fig. 3 zeigt, kann die Leitungsschnittstellenschaltung 77 empfängerseitig durch eine an den Leitungseingang 18 ange¬ schlossene Leitungsverstärkerschaltung 80 gebildet sein. Der Leitungsschnittstellenschaltung 77 (Fig. 3) bzw. der Lei¬ tungsverstärkerschaltung 80 (Fig. 5) ist ein vierter Schal¬ termodulator 81 nachgeschaltet, der mit einem eine vierte, wählbare Grundfrequenz aufweisenden vierten Rechteckmisch¬ signal sowie dem empfangenen Eingangssignal zum Herauf¬ mischen und Kanalmodulieren des empfangenen Eingangssignales beaufschlagt wird. Das vierte Rechteckmischsignal wird von der steuerbaren dritten Frequenzteilerschaltung 44 über die Kanaldemodulationsfrequenzleitung 82 zu dem vierten Schal¬ termodulator 81 zugeführt. Dem vierten Schaltermodulator ist ein als konventionelles Analogfilter ausgeführtes drittes Bandpaßfilter an dem zweiten Filteranschlußtor 23 nachge¬ schaltet. Dieses dritte Bandpaßfilter kann das zweite Ke¬ ramikbandpaßfilter 25 (Fig. 1) sein.

Dem dritten Bandpaßfilter 25 ist ein fünfter Schaltermodula¬ tor 83 nachgeschaltet, der mit einem eine fünfte Grundfre¬ quenz aufweisenden Rechteckmischsignal beaufschlagt wird, das diesem 83 über den Zwischenfrequenzbus 72 von der fe¬ sten, zweiten Frequenzteilervorrichtung 43 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des fünften Schaltermodulators 83 wird einem dritten Tiefpaßfilter 84 zugeführt, das als Schalter¬ kondensatorfilter ausgeführt ist, eine Grenzfrequenz von 5 kHz hat und an die Kapazitätschalttaktleitung 70 angeschlos¬ sen ist, die ihrerseits mit der festen, zweiten Frequenz¬ teilervorrichtung 43 verbunden ist. Der Ausgang dieses Tiefpaßfilters ist an einen weiteren Eingang des Lautspre¬ cherverstärkerpaares 64 angeschlossen.