DE10050041A1 - Fernsprechgerät zum Anschluß an ein Fernsprechnetz - Google Patents

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Fernsprechgerät werden Fernsprech-Betriebssignale (Klingelsignal, Gebühreneinheitensignale und Anrufer-Kennungen) und Audiosignale gemeinsam durch einen integrierten Schaltkreis (8) verarbeitet. Dazu ist es notwendig, eine Signalpegelanpassung der einzelnen Signale durchzuführen. Da die Fernsprechsignale gemeinsam durch einen Chip, vorzugsweise durch einen digitalen Signalprozessor (DSP), verarbeitet werden, kann der bisher erforderliche Aufwand an diskreten Bauelementen reduziert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fernsprechgerät, welches über ein Fernsprechnetz Audiosignale sowie Fernsprech-Betriebssignale empfängt, sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von Audiosig­ nalen und Fernsprech-Betriebssignalen in einem Fernsprechge­ rät.

Über das öffentliche Fernsprechnetz werden verschiedene Typen von Fernsprech-Betriebssignalen übertragen, welche völlig un­ terschiedliche Signalpegel aufweisen. Eines der Fernsprech- Betriebssignale ist das Klingelsignal, welches eine Amplitude von 120 V besitzt. Der Gleichspannungsanteil dieses Signals beträgt 60 V. Außerdem werden über das Fernsprechnetz Gebüh­ reneinheitensignale (Meterpulse-Signale) übertragen, deren Signalamplitude 12 V beträgt. Darüber hinaus werden Anrufer- Kennungssignale über das Netz übermittelt (CID: Caller Iden­ tification).

Die sehr unterschiedlichen Signalpegel der einzelnen Fernsprech-Betriebssignale sind historisch bedingt. So diente das Klingelsignal ursprünglich dazu, mechanische Klingelvor­ richtungen elektromagnetisch zu betätigen. Die kurzen Wech­ selspannungspulse des Meterpulse-Signals dienten als Zählim­ pulse für einen mechanischen Gebührenzähler.

Wegen der stark unterschiedlichen Spannungspegel der ver­ schiedenen Signale ist es auch in modernen Fernsprechgeräten notwendig, diese Signale im Empfangspfad mittels diskreter Bauelemente auszukoppeln und separat zu verarbeiten. Es müs­ sen also bislang in jedem Fernsprechgerät separate, diskret aufgebaute Auswerteschaltungen für die verschiedenen Typen von Fernsprech-Betriebssignalen vorgesehen sein.

Hinzu kommt, daß in den verschiedenen Staaten unterschiedli­ che Standards für die verschiedenen Fernsprech- Betriebssignale existieren. Zum einen weichen die Signalpegel des Klingelsignals, des Meterpulse-Signals etc. in den ver­ schiedenen nationalen Fernsprechnetzen voneinander ab. Zum anderen werden die verschiedenen Fernsprech-Betriebssignale auch in unterschiedlichen Formaten übertragen. Während in ei­ nigen nationalen Standards die Übertragung der Anrufer- Kennung im FSK-Format (Frequency Shift Keying) vorgesehen ist, erfordern andere Standards die Übertragung dieser Ken­ nung im DTMF-Format (Dual Tone Multi Frequency). Um diese An­ rufer-Kennungen gemäß den verschiedenen nationalen Normen auswerten zu können, sind daher zusätzliche, diskret aufge­ baute Auswerteschaltungen erforderlich. Ein Fernsprechgerät, das in hohen Stückzahlen produziert und in verschiedenen Staaten einsetzbar sein soll, muß daher mit verschiedenen diskreten Auswerteschaltungen ausgestattet werden. Dem Vor­ teil höherer Stückzahlen steht daher der Nachteil eines er­ höhten Bauteileaufwands gegenüber.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Fernsprechgerät sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von Fernsprechsignalen zur Verfügung zu stellen, welches mit einem geringeren Bauteile­ aufwand realisierbar ist und welches eine Anpassung an ver­ schiedene Fernsprechnetz-Standards ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fernsprechgerät zum Anschluß an ein Fernsprechgerät nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von Fernsprech-Betriebssignalen und Audiosignalen in einem Fernsprechgerät nach Anspruch 21 gelöst.

Das erfindungsgemäße Fernsprechgerät ist zum Anschluß an ein Fernsprechnetz geeignet und kann entweder in einem Wartemodus oder in einem Gesprächsmodus betrieben werden. Im Regelfall entspricht der Wartemodus dem Betriebsmodus bei aufgelegtem Hörer. Im Wartemodus werden erste Fernsprech-Betriebssignale empfangen. Dieses können z. B. Klingelsignale sein. Im Ge­ sprächsmodus werden Audiosignale, welche in erster Linie Sprachsignale sind, sowie zweite Fernsprech-Betriebssignale empfangen, beispielsweise Gebühreneinheitensignale.

Erfindungsgemäß umfaßt das Fernsprechgerät Mittel zur Signal­ umformung, welche in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ der empfangenen Fernsprech-Betriebssignale eine Signalumfor­ mung dieser Signale vornehmen. Außerdem umfaßt das Fern­ sprechgerät mindestens einen integrierten Schaltkreis, der sowohl die Audiosignale als auch die Fernsprech- Betriebssignale verarbeitet. Durch diese Maßnahme können dis­ kret aufgebaute Schaltungen, die zur Auskopplung der ver­ schiedenen Fernsprech-Betriebssignale dienten, komplett ein­ gespart werden. Dadurch wird ein kostengünstigerer und kom­ pakterer Aufbau des Fernsprechgeräts ermöglicht.

Die Fernsprechsignale werden gemeinsam durch integrierte Schaltkreise ausgewertet. Bei diesen integrierten Schaltkrei­ sen kann es sich um analoge Schaltkreise oder um digitale Signalprozessoren handeln. Dadurch können die historisch be­ dingt sehr unterschiedlichen Fernsprechsignale einer einheit­ lichen Signalauswertung unterworfen werden. Dies ermöglicht es, Fernsprech-Betriebssignale wie die Anrufer-Kennungen, die bislang nur in teureren Fernsprechgeräten ausgewertet werden konnten, auch in kostengünstigeren Geräten zu verarbeiten.

Ein weiterer Vorteil bei der gemeinsamen Auswertung der Sig­ nale ist, daß die Art und Weise der Signalauswertung durch Umprogrammieren des integrierten Schaltkreises verändert wer­ den kann. Dadurch ist eine Anpassung des Fernsprechgeräts an die Fernsprechstandards verschiedener Länder und insbesondere an die unterschiedlich festgelegten Fernsprech- Betriebssignale möglich. Insbesondere ist es möglich, ein Fernsprechgerät herzustellen, welches sämtliche in Europa verwendeten Fernsprechstandards verarbeiten kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wer­ den die Signalpegel der empfangenen Signale in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ des empfangenen Signals durch die Mittel zur Signalumformung angepaßt. Die über das Fernsprech­ netz empfangenen Signale sind durch höchst unterschiedliche Signalpegel gekennzeichnet. Die Klingelsignale weisen eine Amplitude von 120 V (bei einem Gleichspannungsanteil von etwa 60 V) auf, die maximalen Pegelwerte der Meterpulse-Signale liegen bei etwa 12 V, und die Amplitude der Sprachsignale be­ trägt etwa 3 V. Sollen die empfangenen Signale durch mindes­ tens einen integrierten Schaltkreis gemeinsam verarbeitet werden, so müssen sie zuerst so umgeformt werden, daß ihre Signalpegel nach der Umformung einander in etwa entsprechen. Dies ist die Aufgabe der Mittel zur Signalumformung.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß es sich bei dem mindestens einen integrierten Schaltkreis um einen integrierten analogen Schaltkreis han­ delt. Dies hat den Vorteil, daß eine Analog/Digital-Wandlung sowie eine spätere Digital/Analog-Wandlung der Audiosignale entfallen kann. Die empfangenen Signale können durchgehend analog verarbeitet werden; eine digitale Zwischenverarbeitung der Signale wird überflüssig.

Alternativ dazu ist es von Vorteil, wenn der mindestens eine integrierte Schaltkreis eine Analog/Digital-Wandlereinheit sowie eine nachfolgend angeordnete digitale Signalprozessor­ einheit umfaßt. Dabei sind der Analog/Digitalwandler und der digitale Signalprozessor bevorzugt auf einem Chip integriert, so daß die gesamte Signalverarbeitung durch (mindestens) ei­ nen integrierten Schaltkreis erfolgen kann. Bei der Signal­ verarbeitung gibt es derzeit einen Trend hin zur Verwendung digitaler Signalprozessoren. Sobald das empfangene Signal in digitalisierter Form vorliegt, kann es durch eine digitale Signalprozessoreinheit in frei definierbarer Weise weiterver­ arbeitet werden. Im vorliegenden Fall kann durch einfache Um­ programmierung eine Anpassung der Signalverarbeitung an die Fernsprechnetz-Standards verschiedener Länder erreicht wer­ den. Digitale Signalprozessoren ermöglichen insofern eine flexiblere Auswertung der empfangenen Signale.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung digitaler Signalpro­ zessoren ist, daß ein einmal erstelltes Chipdesign für einen Auswertechip für Fernsprechgeräte auch für künftige Chipgene­ rationen verwendet werden kann. Bei digitaler Logik ist in der Regel eine einfache Übertragung des Logikdesigns auf spä­ tere Generationen von CMOS-Strukturen möglich.

Auch wird eine digitale Verarbeitung dem steigenden Interesse an komfortablen Fernsprechgeräten gerecht. So wird beispiels­ weise die Speicherung der Anrufer-Kennungen oder auch einer mündlich vorliegenden Nachricht in einfacher und flexibler Weise möglich.

Vorteilhafterweise umfassen die während des Wartemodus emp­ fangenen ersten Fernsprech-Betriebssignale Klingelsignale, Gebühreneinheitensignale sowie Anrufer-Kennungen. Der Empfang von Gebühreneinheitensignalen ist im Wartemodus insofern not­ wendig, als daß diese Signale auch nach Abschluß eines Ge­ sprächs noch übermittelt werden können. Ebenso werden Anru­ fer-Kennungen in diesem Modus von der Vermittlungsstelle zum Fernsprechgerät übertragen.

Die während des Gesprächsmodus empfangenen zweiten Fernsprech-Betriebssignale umfassen vorteilhafterweise Gebüh­ reneinheitensignale sowie Anrufer-Kennungen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der mindestens eine integrierte Schaltkreis separate Ein­ gänge für die im Wartemodus und die im Gesprächsmodus empfan­ genen Signale aufweist. Die im Wartemodus und im Gesprächsmo­ dus empfangenen Signale werden über unterschiedlich ausgeleg­ te Pfade geführt. Ein Grund dafür ist, daß nach Maßgabe der Telekommunikationsbehörden dem Fernsprechnetz im Wartemodus, also bei aufgelegtem Hörer, keine Leistung entnommen werden darf. Außerdem wird durch die unterschiedlichen Pfade ein In­ terferieren der über die einzelnen Pfade übertragenen Signale verhindert. Die beiden Pfade, welche für die im Wartemodus empfangenen Signale und die im Gesprächsmodus empfangenen Signale ausgelegt sind, werden dem integrierten Schaltkreis über separate Eingänge zugeführt. Dadurch können die Signale auch im integrierten Schaltkreis einer unterschiedlichen (Vor-)Verarbeitung unterworfen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die im Wartemodus empfangenen Signale und die im Gesprächsmo­ dus empfangenen Signale den nachfolgenden Verarbeitungsstufen im Multiplexbetrieb zugeführt. Aufgrund dieser Maßnahme kön­ nen die Signale beider Modi gemeinsam verarbeitet werden. Der Multiplexer ist bevorzugt auf dem mindestens einen zur Sig­ nalverarbeitung dienenden Chip integriert.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung ei­ nen spannungsabhängigen Widerstand umfassen, der die Anschlußleitungen an das Fernsprechnetz miteinander verbin­ det. Ein spannungsabhängiger Widerstand (Varistor) ist durch eine nichtlineare Kennlinie gekennzeichnet und leitet bei ho­ hen Spannungen besser als bei niedrigen Spannungen. Bei hohen Spannungsspitzen aus dem Fernsprechnetz, wie sie etwa bei elektro­ magnetischen Störungen (Blitzschlag) auftreten, weist dieses Bauteil einen geringen Widerstand auf und fungiert so­ mit als ein erstes Überspannungsschutzelement für die nach­ folgend angeordneten Baugruppen. Spannungsabhängige Wider­ stände zeichnen sich durch geringe Herstellungskosten aus.

Vorteilhafterweise umfassen die Mittel zur Signalumformung differentielle AC-Glieder, durch die der Signalpfad für die im Wartemodus empfangenen Signale vom Fernsprechnetz entkop­ pelt ist. Diese differentiellen AC-Glieder stellen Hochpaß­ filter dar und übertragen lediglich den Wechselspannungsan­ teil der Signale oberhalb einer bestimmten Abschneidefre­ quenz. Dieser Wechselspannungsanteil enthält bei den Signalen des Fernsprechnetzes sämtliche relevanten Informationen. Durch die Unterdrückung eines Gleichspannungsanteils wird die Leistungsentnahme aus dem Fernsprechnetz unterbunden.

Des weiteren ist es von Vorteil, daß die Mittel zur Signalum­ formung hochohmige Spannungsteiler aufweisen, die den diffe­ rentiellen AC-Gliedern nachfolgend im Signalpfad angeordnet sind. Diese hochohmigen Spannungsteiler dienen zum einen als ein weiterer Schutz vor Spannungsspitzen, zum anderen wird durch sie gewährleistet, daß der Arbeitspunkt der durch die differentiellen AC-Glieder empfangenen Signale sich in dem Bereich befindet, der durch die Betriebsspannung des Fern­ sprechgeräts vorgegeben ist. Außerdem ergibt sich aus der hochohmigen Auslegung der Widerstände ein geringer Strom­ verbrauch und eine hohe Empfindlichkeit.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Mittel zur Signalumformung mindestens eine re­ gelbare Verstärkereinheit umfassen. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Mittel zur Signalumformung mindestens eine Schaltung zur Bestimmung der maximalen Pegelwerte umfassen, wobei die Verstärkung in Abhängigkeit von den erfaßten Pegel­ werten eingestellt wird. Es ist insbesondere von Vorteil, wenn die regelbare Verstärkereinheit sowie die Schaltung zur Bestimmung der maximalen Pegelwerte auf dem mindestens einen Chip für die Signalverarbeitung integriert sind.

Mittels der regelbaren Verstärkereinheit sind die Pegel der eingehenden Signale derart einstellbar, daß sie den erlaubten Spannungsbereich der nachfolgend angeordneten Schaltungen voll ausschöpfen. Die Einstellung der Verstärkung geschieht dabei bevorzugt in Abhängigkeit von dem erfaßten maximalen Pegelwert der Signale. Dadurch wird eine möglichst hohe Emp­ findlichkeit der Signalauswertung gewährleistet. Außerdem können sehr hohe eingehende Signalpegel durch kleine Verstär­ kungsfaktoren oder gar durch Verstärkungsfaktoren < 0 dB für die Verarbeitung in den nachfolgend angeordneten Schaltungen angepaßt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung ist die mindestens eine regelbare Verstärkereinheit als Bereichswahlschaltung für den Analog/Digital-Wandler ausge­ bildet. Bei Analog/Digital-Wandlern kann der Eingangsbereich in Zweierpotenzen variiert werden. Der vom Analog/Digital- Wandler einlesbare Spannungsbereich kann dadurch bestmöglich genutzt werden, um so eine möglichst hohe Auflösung der digi­ talisierten Signale zu erzielen.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumfor­ mung mindestens ein frequenzselektives Dämpfungsglied umfas­ sen. Ein frequenzselektives Dämpfungsglied stellt eine einfa­ che Maßnahme dar, um ein Fernsprechsignal einer bestimmten Frequenz zu dämpfen. Beispielsweise weisen die Gebührenein­ heitensignale eine konstante Frequenz von 12 kHz bzw. 16 kHz auf und können durch ein solches frequenzselektives Dämp­ fungsglied abgeschwächt werden.

Von Vorteil ist es des weiteren, daß das frequenzselektive Dämpfungsglied im Signalpfad für die im Gesprächsmodus emp­ fangenen Signale angeordnet ist. Da sämtliche im Gesprächsmo­ dus empfangenen Signale auf dem gleichen Pfad verarbeitet werden, wird durch diese Maßnahme sichergestellt, daß insbe­ sondere die Gebühreneinheitensignale vom Benutzer des Fern­ sprechgeräts nicht hörbar sind, sie aber trotzdem noch in den nachfolgend angeordneten Schaltungen verarbeitet werden kön­ nen.

Das frequenzselektive Dämpfungsglied umfaßt vorteilhafterwei­ se einen Parallelschwingkreis, dessen Resonanzfrequenz bei­ spielsweise an die Frequenz eines bestimmten Typs von empfan­ genen Fernsprech-Betriebssignalen angepaßt ist. Ein Parallel­ schwingkreis ist durch eine mit einer Kapazität parallelge­ schaltete Induktivität gekennzeichnet und wirkt als Bandsper­ re für eingehende Signale einer definierten Frequenz. Die Re­ sonanzfrequenz wird durch die Werte der Kapazität und der In­ duktivität bestimmt. Beispielsweise liegt die Frequenz der Gebühreneinheitensignale bei 12 kHz bzw. 16 kHz und kann bei geeigneter Auslegung der Komponenten des Parallelschwingkrei­ ses durch diesen gedämpft werden.

Außerdem ist es von Vorteil, daß ein Widerstand parallel zu dem Parallelschwingkreis geschaltet ist. Diese Maßnahme hat zum Vorteil, daß die empfangenen Signale, deren Frequenzen im Bereich der Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises lie­ gen, lediglich soweit gedämpft werden, daß sie für die nach­ folgend angeordneten Schaltungen noch verarbeitbar sind. Ins­ besondere ist es mit einer derartigen Schaltung möglich, den Pegel der Gebühreneinheitensignale an den Pegel der Audiosig­ nale anzugleichen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung umfassen die Mittel zur Signalumformung Überspannungs­ schutzelemente zur Absicherung der Eingänge des mindestens einen integrierten Schaltkreises. Beispielsweise können für diese Überspannungsschutzelemente Zener-Diodenschaltungen ge­ nutzt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Bauelemente besteht darin, daß Signale mit großer Signalamplitude geclippt werden und daß auf diese Weise eine Signalpegelanpassung erfolgt. Insbesondere gilt dies für die Klingelsignale, welche hohe Pegelwerte aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung von Fernsprech-Betriebssignalen und Audiosignalen in einem Fern­ sprechgerät umfaßt folgende Schritte:

• a) Empfangen von ersten Fernsprech-Betriebssignalen im Warte­ modus bzw. von zweiten Fernsprech-Betriebssignalen und Au­ diosignalen im Gesprächsmodus;
• b) Durchführen einer Pegelanpassung in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ der empfangenen Fernsprech- Betriebssignale;
• c) gemeinsames Auswerten sowohl der Audiosignale als auch der Fernsprech-Betriebssignale.

Die Signale, die über das Fernsprechnetz empfangen werden, weisen sehr unterschiedliche Signalpegel auf. Damit sie einer gemeinsamen Auswertung zugänglich gemacht werden, müssen sie zunächst derart umgeformt werden, daß sie nach der Umformung in einem ähnlichen Pegelbereich liegen. Die gemeinsame Aus­ wertung sämtlicher Fernsprech-Betriebssignale und Audiosigna­ le reduziert die Anzahl der für die Signalverarbeitung benö­ tigten elektronischen Bauelemente drastisch. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstiger als bisherige Ver­ fahren betrieben werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeich­ nung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Übersichtsschaltbild des erfindungsgemäßen Fernsprechgeräts, bei dem die Fernsprechsignale in digitaler Form verarbeitet werden;

Fig. 2 eine entsprechende Schaltung eines Fernsprechgeräts für analoge Signalverarbeitung.

Über das Fernsprechnetz werden sowohl Audiosignale als auch Fernsprech-Betriebssignale übertragen. Der Anschluß an das jeweilige Fernsprechnetz erfolgt in der Regel über zwei Anschlußleitungen, die in Fig. 1 mit La und Lb bezeichnet sind. Darüber hinaus können weitere Anschlußleitungen vorge­ sehen sein. Beispielsweise ist im deutschen Fernsprechnetz- Standard eine zusätzliche Weckerleitung sowie eine Erdleitung vorgesehen, so daß ein Fernsprechanschluß vier Fernsprechlei­ tungen umfaßt.

Zwischen den Anschlußleitungen La und Lb liegt ständig eine Gleichspannung von ca. 60 V an. Über die Anschlußleitungen La und Lb werden sowohl die Audiosignale als auch die sonstigen Fernsprech-Betriebssignale übertragen. Eines dieser Betriebs­ signale ist das Klingelsignal bzw. Ringing-Signal, das ankom­ mende Anrufe signalisiert. Der Gleichspannung von 60 V ist hierbei ein Wechselspannungsanteil mit einer Frequenz von 15 bis 75 Hz überlagert. Dieser überlagerte Wechselspannungsan­ teil weist eine Amplitude von ebenfalls ca. 60 V auf, so daß das Gesamtsignal bis zu 120 V Amplitude aufweisen kann. Weiterhin werden über die Anschlußleitungen La und Lb Gebüh­ reneinheitensignale übertragen, die auch als Meterpulse- Signale bezeichnet werden. Hierbei handelt es sich um Wech­ selspannungssignale von definierter Dauer (100 msec), wobei jeder übertragene Puls eine aufgelaufene Gebühreneinheit an­ zeigt. In den gängigen europäischen Fernsprechnetz-Standards sind Frequenzen von 12 kHz bzw. 16 kHz für das Meterpulse- Signal vorgesehen. Die Amplitude des Meterpulse-Signals be­ trägt 12 V und entspricht damit etwa der vierfachen Amplitude des Audiosignals.

Bei ankommenden Anrufen wird ein Anrufer-Kennungssignal (auch als Caller ID bezeichnet) übertragen, um dem Angerufenen die Telefonnummer des Anrufers anzeigen zu können. Zur Übertra­ gung dieser Caller ID werden in Europa zwei verschiedene Standards verwendet, FSK (Frequency Shift Keying) und DTMF (Dual Tone Multi Frequency). Im FSK-Standard werden die Anru­ fer-Kennungen frequenzmoduliert, während beim DTMF-Verfahren eine Tonwahlsequenz zur Übertragung der Rufnummer verwendet wird. Die Amplitude des Caller-ID-Signals liegt in der Grö­ ßenordnung von 2 V, also etwa in der Größenordnung der Audio­ signale.

In einigen Fernsprechnetz-Standards ist darüber hinaus ein Umpolsignal (ein sogenanntes Line Reversal) vorgesehen, bei dem die Polung der Anschlüsse La und Lb vertauscht wird. Die­ ses Umpolsignal ist aber nicht in allen europäischen Stan­ dards vorgesehen.

Die beiden Anschlußleitungen La und Lb sind in Fig. 1 auf der linken Seite dargestellt. Diese Anschlußleitungen sind durch einen spannungsabhängigen Widerstand VDR verbunden, der im Normalbetrieb hochohmig ist (< 1 MΩ) und wenig Strom zieht. Dieser spannungsabhängige Widerstand VDR besitzt eine nicht­ lineare Strom-Spannungs-Kennlinie; bei hohen anliegenden Spannungen wird er zunehmend leitend. Dadurch können nachfol­ gende Schaltungsteile vor eventuell auftretenden Spannungs­ spitzen (elektromagnetisch eingekoppelte Störungen, Blitzein­ schlag, etc.) wirkungsvoll geschützt werden, da die jeweils auftretende Überspannung abgeleitet wird.

Ein Fernsprechgerät wird in zwei Betriebsmodi verwendet, in einem Wartemodus bei aufgelegtem Hörer sowie in einem Ge­ sprächsmodus. Die Vorschriften der jeweiligen Telekommunika­ tionsbehörden sehen vor, daß während des Wartemodus keine Leistung aus dem Fernsprechnetz entnommen werden darf. Bei aufgelegtem Hörer muß daher zwischen den Anschlußleitungen La und Lb ein Widerstand von mindestens 1 MΩ (in einigen Stan­ dards 10 MΩ) vorhanden sein.

Dennoch müssen auch während des Wartemodus Fernsprech- Betriebssignale empfangen und ausgewertet werden können. Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist für diese Signale (Ringing-Signal, Caller ID, Meterpulse-Signale) ein eigener Übertragungspfad vorgesehen, der die Signalleitungen 1 und 2, die Kapazitäten C1 und C2 sowie die Widerstände R1 bis R6 um­ faßt.

Der für die Gesprächsmodus-Signale vorgesehene Pfad umfaßt die Signalleitungen 2 und 3 sowie eine Bandsperre, die aus der Kapazität C0, dem Widerstand R0 und der Induktivität L0 besteht. Die mit dem Ausgang der Bandsperre verbundene Sig­ nalleitung 4 sowie die Signalleitung 2 werden dem Brücken­ gleichrichter 5 zugeführt. Die Leitung 6 für das Gesprächs­ signal verbindet den Ausgang des Brückengleichrichters 5 mit dem p-Kanal MOSFET T2.

Während des Wartemodus ist der Gesprächspfad inaktiv geschal­ tet. Dies erfolgt durch das HOOK-Signal, das über den Wider­ stand R12 an der Basis des npn-Transistors T1 anliegt. Im Wartemodus, also bei aufgelegtem Hörer, sperrt das HOOK- Signal den Transistor T1. Dadurch wird die mit dem Gate des p-Kanal MOSFETs T2 verbundene Signalleitung 7 über den Wider­ stand R11 auf positives Potential gezogen, und der p-Kanal MOSFET T2 sperrt. Während des Wartemodus fließt daher kein Gesprächsstrom I_S. Dadurch wird dem Erfordernis entsprochen, während des Wartemodus keine Leistung aus dem Fernsprechnetz zu entnehmen.

Die im Wartemodus empfangenen Signale, also das Ringing- Signal, das Meterpulse-Signal sowie die Anrufer-Kennungen, werden über die Signalleitungen 1 und 2 den Kapazitäten C1 und C2 zugeführt, die zusammen mit den nachfolgend angeordne­ ten Widerständen als AC-Glieder wirken und nur den Wechsel­ spannungsanteil der an La und Lb anliegenden Signale übertra­ gen.

Dem Widerstand R1 ist ein hochohmig ausgeführter Spannungs­ teiler nachgeschaltet, der die Widerstände R2 und R5 umfaßt. Entsprechend speist der Ausgang des Widerstands R4 den aus R3 und R6 aufgebauten Spannungsteiler. Diese hochohmigen, dis­ kret aufgebauten Spannungsteiler dienen als Schutz vor bei Fernsprechleitungen immer auftretenden hohen Spannungen. Au­ ßerdem dienen sie zur Festlegung des Signal-Offsets, der sich zwischen VSS und VDD befindet und durch das Verhältnis von R2 zu R5 (bzw. von R3 zu R6) definiert wird. Der Wechselspan­ nungsanteil der empfangenen Signale setzt auf diese Signal- Offsets auf und wird den Eingängen für Wartemodus-Signale DLP und DLN des integrierten Schaltkreises 8 zugeführt. Die Ein­ gänge DLP und DLN sind als differentielle Signaleingänge aus­ geführt, damit Störungen, welche auf beide Signalleitungen gleichmäßig einwirken, eliminiert werden können.

Die weitere Signalverarbeitung wird durch den integrierten Schaltkreis 8 vorgenommen, auf dem sämtliche zur weiteren Signalverarbeitung dienenden Einheiten integriert sind. Die Eingänge DLP und DLN des integrierten Schaltkreises 8 für die Wartemodus-Signale sind jeweils durch eines der beiden Uber­ spannungsschutzelemente D1 und D2 abgesichert. Diese Über­ spannungsschutzelemente sind aus Zenerdioden aufgebaut, wobei unabhängig von der Polarität des eingehenden Signals stets eine Diode in Flußrichtung, die andere in Sperrichtung gepolt ist. Mit diesen Elementen sollen die nachfolgenden Bauelemen­ te des integrierten Schaltkreises vor hohen eingehenden Span­ nungsspitzen geschützt werden. Außerdem erfolgt ein Clipping der Signalamplituden der Klingelsignale.

Die Eingänge DLP und DLN des integrierten Schaltkreises 8 sind mit dem Analog-Multiplexer MUX verbunden. Auch der Ein­ gang AIN für die Gesprächsmodus-Signale ist mit dem Analog- Multiplexer MUX verbunden. Die Gesprächsmodus-Signale sind als single-ended Signale ausgeführt und werden von dem Ana­ log-Multiplexer MUX zusammen mit der Masse AIP umgesetzt. Der Analog-Multiplexer MUX leitet auf zwei Signalleitungen die an seinen Eingängen anliegenden Signale an die analoge Verstär­ kungsstufe 11 weiter.

Des weiteren sind die Eingänge DLP und DLN des integrierten Schaltkreises 8 mit dem Signalpeak-Detektor 9 verbunden. Die­ ser ermittelt die an diesen Eingängen anliegenden maximalen Spannungswerte der Wartemodus-Signale und leitet diese Infor­ mation an die Verstärkungsregelung 10 weiter. Aufgabe der Verstärkungsregelung 10 ist es, die Verstärkungsfaktoren der analogen Verstärkungsstufe 11 für die Wartemodus-Signale der­ art einzustellen, daß möglichst der volle erlaubte Spannungs­ bereich der nachfolgenden Bauelemente genutzt wird. Es stehen dazu die Verstärkungsfaktoren 0 dB, 6 dB, 12 dB und 18 dB zur Verfügung. Im Normalfall wählt die Verstärkungsregelung 10 die höchste Empfindlichkeit, erst bei hohen Signalpegeln wird der Verstärkungsfaktor entsprechend reduziert. Dahingegen weist der Verstärkungsfaktor für die Gesprächsmodus-Signale stets einen konstanten Wert auf.

Die von der analogen Verstärkungsstufe 11 verstärkten Signale werden an den Analog/Digital-Wandler A/D weitergeleitet. Die­ ser setzt die analogen Signale in digitale Signale um, so daß sie von dem nachfolgenden digitalen Signalprozessor DSP wei­ terverarbeitet werden können. Der digitale Signalprozessor DSP ermöglicht eine Analyse und Separierung der verschiedenen Signale. Dadurch können etwa Anrufer-Kennungen oder Gebühre­ neinheitensignale auf einer digitalen Anzeige des Fernsprech­ geräts angezeigt werden. Die Audiosignale können anschließend von einem Digital/Analog-Wandler wieder in analoge Signale umgesetzt werden, um sie im Hörer oder Lautsprecher hörbar machen zu können.

Soll das Fernsprechgerät vom Wartemodus in den Gesprächsmodus umgeschaltet werden, so wird an den Eingang HOOK eine derar­ tige Spannung angelegt, daß der npn-Transistor T1 leitet. Da­ durch liegt das Gate des p-Kanal MOSFETs T2 auf Masse und ein Gesprächsstrom I_S kann durch das Bauelement als Drain-Strom fließen. Dieser Strom fließt in erster Linie über den Sende­ transistor T3, den Widerstand R8 und die Leitungsimpedanz ZL durch die gemeinsame Masse ab. Der Gesprächsstrom I_S ist durch die empfangenen Sprechsignale moduliert und liegt über den Koppelkondensator C4 am Eingang AIN für Gesprächsmodus- Signale an.

Im Gesprächsmodus gehen zusätzlich Signale über den Eingang HOP in die Schaltung ein. Dieses sind die Sprechsignale des Benutzers des Fernsprechgeräts. Sie werden zunächst durch ei­ nen aus den Impedanzen Z1 und Z2 aufgebauten Spannungsteiler umgeformt. Anschließend passiert nur ihr Wechselspannungsan­ teil die Kapazität C3. Der aus den Widerständen R9 und R10 bestehende Spannungsteiler leitet einen Bruchteil dieses Sig­ nals über die Gateleitung 12 an das Gate des Sendetransistors T3 weiter. Der Sendetransistor T3 wird mit der Frequenz des Sprechsignals HOP moduliert. Dadurch wird auch der Gesprächs­ strom I_S mit dem Wechselspannungsanteil des Sprechsignals HOP moduliert, so daß der andere, entfernte Fernsprechteilnehmer einen entsprechend dem Sprechsignal modulierten Strom I_S emp­ fängt.

Die aus den Leitungsimpedanzen ZL und ZL', den Widerständen R7 und R8, dem Sendetransistor T3 und der zusätzlichen Impe­ danz 23 bestehende Wheatstonesche Brücke bewirkt, daß das am Knoten 13 anliegende Signal nur entsprechend den Sprechsigna­ len des entfernten Gesprächspartners moduliert ist. Diese Sprechsignale werden dem integrierten Schaltkreis 8 über den Koppelkondensator C4 und den Eingang AIN zugeführt. Die Wheatstonesche Brücke bewirkt, daß die eigenen Sprechsignale des Fernsprechteilnehmers, die über HOP eingekoppelt werden, nicht am Knoten 13 anliegen und deshalb auch nicht hörbar sind. Der Zweck der Wheatstoneschen Brücke ist es also, die vom Benutzer des Fernsprechgeräts übermittelten Sprechsignale HOP im Empfangspfad für die Gesprächsmodus-Signale zu unter­ drücken, damit die eigene Sprache nicht vom Benutzer im Hörer wahrgenommen wird.

In Fig. 2 ist der integrierte Schaltkreis 8 eines Fernsprech­ geräts dargestellt, bei welchem die Signale vollständig ana­ log verarbeitet werden. Wieder liegen die Wartemodus-Signale an den Eingängen DLP und DLN des integrierten Schaltkreises 8 an. Die nachfolgenden Bauelemente werden von den Überspan­ nungsschutzelementen D1 und D2 vor hohen Spannungsspitzen ge­ schützt. Zusammen mit den an dem Eingang AIN anliegenden Ge­ sprächsmodus-Signalen werden die Wartemodus-Signale vom Ana­ log-Multiplexer MUX in zwei Signalleitungen umgesetzt. Dazu werden vom Signalpeak-Detektor 9 die maximalen Spannungen der Wartemodus-Signale ermittelt, so daß die Verstärkungsregelung 10 den Verstärkungsfaktor der analogen Verstärkungsstufe 11 für die Wartemodus-Signale einstellen kann. Auch hierfür ste­ hen die Verstärkungsfaktoren 0 dB, 6 dB, 12 dB und 18 dB zur Verfügung. Die Gesprächsmodus-Signale werden von der analogen Verstärkungsstufe 11 mit einem konstanten Verstärkungsfaktor verstärkt. Anschließend werden die Signale an die analoge Signalverarbeitung 14 weitergeleitet. Dort werden sämtliche Signale durch analoge Filterschaltungen separiert und analy­ siert.

Claims (35)

1. Fernsprechgerät zum Anschluß an ein Fernsprechnetz, wel­ ches entweder in einem Wartemodus oder in einem Gesprächsmo­ dus betrieben wird, wobei im Wartemodus erste Fernsprech- Betriebssignale empfangen werden, und wobei im Gesprächsmodus Audiosignale sowie zweite Fernsprech-Betriebssignale empfan­ gen werden,
gekennzeichnet durch
Mittel zur Signalumformung, welche in Abhängigkeit vom Mo­ dus und/oder vom Typ der empfangenen Fernsprech- Betriebssignale eine Signalumformung dieser Signale vorneh­ men;
mindestens einen integrierten Schaltkreis (8), der sowohl die Audiosignale als auch die Fernsprech-Betriebssignale verarbeitet.

2. Fernsprechgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung den Signalpegel der empfange­ nen Signale in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ des empfangenen Signals anpassen.

3. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem mindestens einen integrierten Schaltkreis um einen integrierten analogen Schaltkreis handelt.

4. Fernsprechgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine integrierte Schaltkreis eine Ana­ log/Digital-Wandlereinheit (A/D) sowie eine nachfolgend ange­ ordnete digitale Signalprozessoreinheit (DSP) umfaßt.

5. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Wartemodus empfangenen ersten Fernsprech- Betriebssignale Klingelsignale, Gebühreneinheitensignale so­ wie Anrufer-Kennungen umfassen.

6. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Gesprächsmodus empfangenen zweiten Fernsprech-Betriebssignale Gebühreneinheitensignale sowie An­ rufer-Kennungen umfassen.

7. Fernsprechgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine integrierte Schaltkreis (8) separate Ein­ gänge (DLP, DLN sowie AIN) für die im Wartemodus und die im Gesprächsmodus empfangenen Signale aufweist.

8. Fernsprechgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Wartemodus empfangenen Signale und die im Gesprächsmo­ dus empfangenen Signale der nachfolgenden Verarbeitungsstufe im Multiplexbetrieb zugeführt werden.

9. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung einen spannungsabhängigen Wi­ derstand (VDR) umfassen, der die Anschlußleitungen (La, Lb) an das Fernsprechnetz miteinander verbindet.

10. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung differentielle AC-Glieder (C1, C2) umfassen, durch die der Signalpfad für die im Wartemodus empfangenen Signale vom Fernsprechnetz entkoppelt ist.

11. Fernsprechgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung hochohmige Spannungsteiler (R2, R5 und R3, R6) umfassen, die den differentiellen AC- Gliedern (C1, C2) nachfolgend im Signalpfad angeordnet sind.

12. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung mindestens eine regelbare Ver­ stärkereinheit (11) umfassen.

13. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung mindestens eine Schaltung (9) zur Bestimmung der maximalen Pegelwerte umfassen, wobei die Verstärkung in Abhängigkeit von den erfaßten Pegelwerten ein­ gestellt wird.

14. Fernsprechgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine regelbare Verstärkereinheit (11) als Be­ reichswahlschaltung für den Analog/Digital-Wandler (A/D) rea­ lisiert ist.

15. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung mindestens ein frequenz­ selektives Dämpfungsglied umfassen.

16. Fernsprechgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzselektive Dämpfungsglied im Signalpfad für die im Gesprächsmodus empfangenen Signale angeordnet ist.

17. Fernsprechgerät nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzselektive Dämpfungsglied einen Parallelschwing­ kreis (C0, L0) umfaßt.

18. Fernsprechgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises (C0, L0) der Frequenz eines bestimmten Typs von empfangenen Fernsprech- Betriebssignalen angepaßt ist.

19. Fernsprechgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Parallelschwingkreis ein Widerstand (R0) ge­ schaltet ist.

20. Fernsprechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalumformung Überspannungsschutzelemente (D1, D2) zur Absicherung der Eingänge (DLP, DLN, AIN) des mindestens einen integrierten Schaltkreises (8) umfassen.

21. Verfahren zur Verarbeitung von Fernsprech- Betriebssignalen und Audiosignalen in einem Fernsprechgerät, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Empfangen von ersten Fernsprech-Betriebssignalen im Warte­ modus bzw. von zweiten Fernsprech-Betriebssignalen und Au­ diosignalen im Gesprächsmodus;
• b) Durchführen einer Pegelanpassung in Abhängigkeit vom Modus und/oder vom Typ der empfangenen Fernsprech- Betriebssignale;
• c) gemeinsames Auswerten sowohl der Audiosignale als auch der Fernsprech-Betriebssignale.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Auswertung sowohl der Audiosignale als auch der Fernsprech-Betriebssignale durch mindestens einen integ­ rierten analogen Schaltkreis erfolgt.

23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Auswerten sowohl der Audiosignale als auch der Fernsprech-Betriebssignale mittels mindestens eines integ­ rierten Schaltkreises durchgeführt wird, welcher eine Ana­ log/Digital-Wandlereinheit (A/D) sowie eine nachfolgend ange­ ordnete digitale Signalprozessoreinheit (DSP) umfaßt.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Wartemodus empfangenen ersten Fernsprech- Betriebssignale Klingelsignale, Gebühreneinheitensignale so­ wie Anrufer-Kennungen umfassen.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Gesprächsmodus empfangenen zweiten Fernsprech-Betriebssignale Gebühreneinheitensignale sowie An­ rufer-Kennungen umfassen.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelanpassung mittels eines spannungsabhängigen Wider­ stands (VDR) erfolgt, der die Anschlußleitungen (La, Lb) an das Fernsprechnetz miteinander verbindet.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelanpassung mittels differentieller AC-Glieder (C1, C2) durchgeführt wird, die den Signalpfad für die im Wartemo­ dus empfangenen Signale vom Fernsprechnetz entkoppeln.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß zur Signalpegelanpassung hochohmige Spannungsteiler (R2, R5 und R3, R6) verwendet werden, die den differentiellen AC- Gliedern (C1, C2) nachfolgend im Signalpfad angeordnet sind.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelanpassung durch Regelung der Verstärkung durchge­ führt wird.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß zur Pegelanpassung der empfangenen Signale zunächst der Signalpeak der empfangenen Signale erfaßt und anschließend die Verstärkung in Abhängigkeit vom erfaßten Signalpeak gere­ gelt wird.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsregelung durch Auswahl des Bereichs des Ana­ log/Digital-Wandlers (A/D) realisiert wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß zur Pegelanpassung ein frequenzselektives Dämpfungsglied ver­ wendet wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß zur Pegelanpassung ein Parallelschwingkreis verwendet wird, dessen Resonanzfrequenz der Frequenz eines bestimmten Typs von empfangenen Fernsprech-Betriebssignalen angepaßt ist.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalpegelanpassung mit Hilfe von Überspannungsschutz­ elementen (D1, D2) vorgenommen wird.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die im Wartemodus empfangenen Signale und die im Gesprächsmo­ dus empfangenen Signale im Multiplexbetrieb verarbeitet wer­ den.