Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage zu DTMF-Wahltonerzeugung


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von Roland F. (rhf)


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Hallo,
in der Atmel b.z.w. Microship Applikation AVR314(*) ist auf Seite 2 
angegeben das die Amplitude der "High"-Frequenz im Bereich von 0,7 bis 
0,9 der Amplitude der "Low"-Frequenz betragen soll. Im dazugehörigen 
C-Quellcode ist es genau anders herum: da beträgt die "Low"-Amplitude 
3/4 der "High"-Amplitude.

Warum sollen die Amplitudenwerte für die beiden Frequenzen 
unterschiedlich groß sein?

Ich habe jetzt mal alle 3 möglichen Fälle ausprobiert ("High" < "Low", 
"Low" < "High", "High" = "Low"), es werden jedes mal korrekte Wahltöne 
erzeugt.

rhf

(*)
https://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/doc1982.pdf

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Roland F. schrieb:
> in der Atmel b.z.w. Microship Applikation AVR314(*) ist auf Seite 2
> angegeben das die Amplitude der "High"-Frequenz im Bereich von 0,7 bis
> 0,9 der Amplitude der "Low"-Frequenz betragen soll.
Da werden unnötig viele Buchstaben verwendet...

Aber mal langsam:
1
a low frequency of fb = 770 Hz and a high frequency of fa = 1336 Hz

b ist "low frequency" und a ist "high frequency"

Also ist die dortige Formel:  Ab/Aa = 0,7

... auch so darstellbar: Alow/Ahigh = 0,7

Das ergibt dann: Alow = Ahigh *0,7

Also hast du einen Rechenfehler.

> Im dazugehörigen C-Quellcode ist es genau anders herum: da beträgt die
> "Low"-Amplitude 3/4 der "High"-Amplitude.
Passt zur Doku.

> es werden jedes mal korrekte Wahltöne erzeugt.
Fehlertolerant halt.

> Warum sollen die Amplitudenwerte für die beiden Frequenzen
> unterschiedlich groß sein?
Ich vermute mal, dass hohe Frequenzen auf langen Strecken schlechter 
übertragen werden und deshalb ihre Amplitude höher sein sollte.

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Roland F. schrieb:
> Warum sollen die Amplitudenwerte für die beiden Frequenzen
> unterschiedlich groß sein?

Auf manchen Telefonleitungen werden die hochfrequenten Töne im 
Verhältnis zu den niederfrequenten Tönen um 2 dB verstärkt, beim 
Empfänger wird aber auf ähnliche Signalpegel geachtet

https://de.wikipedia.org/wiki/Mehrfrequenzwahlverfahren

Siehe twist

https://archive.steinberg.help/wavelab_pro/v10/de/wavelab/topics/generating_signals/dtmf_generator_dialog_r.html

Ich würde mit gleicher Amplitude senden.

von Roland F. (rhf)


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Hallo,
Lothar M. schrieb:
> Das ergibt dann: Alow = Ahigh *0,7

Ja, natürlich. Man sollte sich beim Rechnen nicht ablenken lassen.

Lothar M. schrieb:
> Ich vermute mal, dass hohe Frequenzen auf langen Strecken schlechter
> übertragen werden und deshalb ihre Amplitude höher sein sollte.

Das wäre eine Erklärung.

rhf

von Klaus F. (klaus27f)


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Lothar M. schrieb:
> Ich vermute mal, dass hohe Frequenzen auf langen Strecken schlechter
> übertragen werden

Jaja, früher mal vielleicht.
Jetzt die 10 m zur Fritzbox isses egal.

von Uwe B. (uwe_beis)


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Ich verweise mal auf den DTMF-Norm nach ITU-T Q.23 und Q.24, nachlesbar 
in https://de.wikipedia.org/wiki/Mehrfrequenzwahlverfahren#Technik.

Dort geht es um das Stichwort Twist bzw. Reverse Twist. Danach wird 
angenommen, dass die empfangenen Signale unterschiedliche Pegel haben 
können, und, wenn ja, die höheren Frequenzen mit größerer 
Wahrscheinlichkeit stärker gedämpft sind.

Hintergrund nehme ich an: Die Töne werden mit gleichem Pegel gesendet, 
aber die Dämpfung im höherfrequenten Bereich ist (bzw. war bei analoger 
Übertragung) auf den Übertragungswegen eher höher als die für die 
niedrigen Töne, kommen (bzw. kamen früher) daher mit größerer 
Wahrscheinlichkeit schwächer an.

Wir haben jetzt aber bessere, digitale Übertragungswege, da tritt eine 
frequenzabhängige Dämpfung eher nicht auf. Um trotzdem in der Mitte der 
asymmetrischen Twist bzw. Reverse Twist Toleranzbereiche der Empfänger 
zu bleiben, müssten die hohen Frequenzen schon mit 2 dB geringerem Pegel 
gesendet werden.

Natürlich könnte man auch auf der Empfängerseite die Toleranz für Twist 
und Reverse Twist anders gestalten, also sinnvollerweise beide gleich 
und mit kleinerem Toleranzbereich - aber für eine der beiden Maßnahmen, 
Sender- oder Empfängerseitig, muss man sich entscheiden. Ein klassisches 
Dilemma.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Klaus F. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> dass hohe Frequenzen auf langen Strecken schlechter übertragen werden
> Jaja, früher mal vielleicht.
Auch heute noch werden auf langen Leitungen die hohen Frequenzen mehr 
gedämpft, die Physik ist noch immer die selbe.

> Jetzt die 10 m zur Fritzbox isses egal.
Zu dem Zeitpunkt, als das Dokument geschrieben wurde, gab es noch keine 
Fritzbox. Und dass das Verfahren insgesamt an ein paar dB Unterschied 
nicht scheitert, hat der TO ja schon herausgefunden, denn

Roland F. schrieb:
>>> alle 3 möglichen Fälle ausprobiert
>>> ... es werden jedes mal korrekte Wahltöne erzeugt.

von Klaus F. (klaus27f)


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Lothar M. schrieb:
> (Moderator)

Hat meinen Beitrag nicht kapiert.

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Auf manchen Telefonleitungen werden die hochfrequenten Töne im
> Verhältnis zu den niederfrequenten Tönen um 2 dB verstärkt.

Die Leitung dämpft allenfalls. Die Verstärkung findet ggf. im Signalweg 
statt, um die Leitungsdämpfung vor zu kompensieren (Preémphasis), was 
nebenbei dem SNR zugute kommt.

Lothar M. schrieb:
> ein paar dB

Solange "ein paar dB" unter einem Wert von 3 dB bleiben, ist man bei dem 
oben genannten Faktor 0,7 für den Pegelunterschied.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Klaus F. schrieb:
> Hat meinen Beitrag nicht kapiert.
Dann erklär doch einfach, was ich deiner Meinung nach nicht kapiert 
habe.

Natürlich ist auch mir klar, dass die hohen Frequenzen bei der kurzen 
10m-Leitung zur Fritzbox nicht wahrnehmbar gedämpft werden. Aber du hast 
"jaja" meine Aussage so zitiert, als ob diese Dämpfung keine Frage der 
Physik, sondern eines "früheren" geschichtlichen Zeitraums gewesen sei. 
Und das ist eben nicht der Fall.

Rainer W. schrieb:
> (Preémphasis)
Der Accent gehört nicht auf das geschriebene Wort. Er zeigt lediglich 
an, welche Silbe betont wird:
- https://www.oed.com/dictionary/pre-emphasis_n?tab=factsheet#28865694
- https://www.duden.de/rechtschreibung/Preemphasis

Ich verwende im Zweifelsfall einfach das deutsche Wort:
- https://www.duden.de/suchen/dudenonline/Vorverzerrung

von Uwe B. (uwe_beis)


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Lothar M. schrieb:
> Auch heute noch werden auf langen Leitungen die hohen Frequenzen mehr
> gedämpft, die Physik ist noch immer die selbe.
War das so gemeint, dass es noch heute bei der Telefonie lange, 
analoge Leitungen gibt? Ich nehme an, dass nicht nur zwischen den 
Vermittlungsstellen (wenn es die überhaupt noch gibt), sondern auch von 
der Endstelle zur Vermittlungsstelle, mindestens aber ab dem nächsten 
"Verteilerkasten", nur noch digital läuft. Das sind ganz kurze analoge 
Wege mit vernachlässigbarer Dämpfung im Audiobereich.

von Wendels B. (wendelsberg)


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Klaus F. schrieb:
> Jaja, früher mal vielleicht.
Die Physik ist auch heute gleich.

> Jetzt die 10 m zur Fritzbox isses egal.
Bei kurzen Leitungen tritt das weniger stark auf, klar.
Allerdings hat das auch schon funktioniert, als ein Telefon mit 10m 
Leitung in der Vermittlungsstelle angeschlossen war und auch bei einem, 
das ueber 10 km Freileitung angeschlossen war.

von Klaus F. (klaus27f)


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Uwe B. schrieb:
> Uwe B.
>
hat verstanden was ich sagen wollte.

Bestimmte Technologien sind irgendwann einfach überholt.
Auch wenn die zugehörige Physik noch gilt, hat es keinen relevanten 
Praxisbezug mehr.
Ist nur noch was für die Physik-Geschichte.

von Hmmm (hmmm)


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Uwe B. schrieb:
> War das so gemeint, dass es noch heute bei der Telefonie lange, analoge
> Leitungen gibt?

Gibt es, wenn auch selten, Stichwort MSAN-POTS.

1TR110 (die auch dafür gilt) gibt übrigens +2dB (+-1dB) vor.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Uwe B. schrieb:
> War das so gemeint, dass es noch heute bei der Telefonie lange, analoge
> Leitungen gibt?
Nein, es war so gemeint, dass basierend auf der Physik auch heute noch 
grundlegend eine lange Leitung die hohen Frequenzen mehr dämpft als eine 
kurze Leitung.

Und natürlich ist klar, dass so eine Betrachtung und eine entsprechende 
Pegelanhebung nicht mehr gemacht werden muss, wenn da nur 10m Kabel bis 
zur nächsten Digitalisierung sind.

Klaus F. schrieb:
> Bestimmte Technologien sind irgendwann einfach überholt.
Auch digitale Übertragungsstrecken ab der Fritzbox verwenden dann wieder 
diese Preemphasis. Die Anhebung hoher Frequenzen am Anfang der 
Übertragungsstrecke ist also keineswegs irgendwie "überholt".

: Bearbeitet durch Moderator
von Uwe B. (uwe_beis)


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Lothar M. schrieb:
> Auch digitale Übertragungsstrecken ab der Fritzbox verwenden dann wieder
> diese Preemphasis. Die Anhebung hoher Frequenzen am Anfang der
> Übertragungsstrecke ist also keineswegs irgendwie "überholt".

Ich denke, wir sind uns einig. Nur würde ich noch darauf hinweisen, dass 
die Preemphasis für den Träger gilt, aber nicht für das 
(Audio-)Nutzsignal, das ja digital übertragen wird. Auf der 
Übertragungsstrecke ist dann irrelevant, ob da Audio ober irgendeine 
binäre Datei oder was auch immer digital übertragen wird.

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