9.15 : Frequenzgang

Die Innovation der Tonwahltelefonie revolutionierte die Telekommunikationsbranche, indem sie die traditionelle Wählscheibe durch ein Mehrfrequenz-Dualton-Signalisierungssystem (DTMF) ersetzte. Dieses System verwendet eine Matrixtastatur mit Tasten, die in vier Reihen und drei Spalten angeordnet sind und 12 verschiedene Signale erzeugen, die jeweils einem Frequenzpaar zugeordnet sind. Jeder Tastendruck führt zur gleichzeitigen Erzeugung von zwei Sinustönen – einem aus einer Niederfrequenzgruppe (697 bis 941 Hz) und einem aus einer Hochfrequenzgruppe (1209 bis 1477 Hz).

Dieses Zweitonsystem ist ein Fortschritt im Design der Benutzeroberfläche und eine anspruchsvolle Anwendung der Signalverarbeitungstechnologie. Die Filterung von Signalen, wie im Beispiel des Tonwahltelefons dargestellt, verwendet eine Kombination aus Tiefpass- (LP) und Hochpass- (HP) Filtern, gefolgt von Bandpassfiltern, um einzelne Töne innerhalb der gruppierten Frequenzen zu erkennen. Die Bandpassfilter spielen eine entscheidende Rolle bei der Signalerkennung, da sie nur ein schmales Frequenzband durchlassen – und so die von der Tastatur erzeugten Töne effektiv isolieren.

Das Design dieser Filter erfordert Präzisionselektronik und kann durch den Aufbau einer RLC-Reihenschaltung veranschaulicht werden, die als Bandpassfilter fungiert. Dabei handelt es sich um einen Resonanzkreis aus Widerstand (R), Induktor (L) und Kondensator (C), der es ermöglicht, einen ausgewählten Frequenzbereich durchzulassen, während andere blockiert werden.

Das Tonwahlsystem veranschaulicht die praktische Anwendung des elektronischen Filterdesigns in realen Systemen und zeigt die entscheidende Bedeutung der Frequenzauswahl und Signalklarheit in der Kommunikationstechnologie. Durch das sorgfältige Design von RLC-Bandpassfiltern können Tonwahltelefone Benutzereingaben zuverlässig interpretieren und so die Integrität der über die riesigen Netzwerke übertragenen Informationen aufrechterhalten, die Anrufe weltweit verbinden.