DE1267272B - Frequenzselektiver Signalempfaenger - Google Patents

Frequenzselektiver Signalempfaenger

Info

Publication number
DE1267272B
DE1267272B DE19661267272 DE1267272A DE1267272B DE 1267272 B DE1267272 B DE 1267272B DE 19661267272 DE19661267272 DE 19661267272 DE 1267272 A DE1267272 A DE 1267272A DE 1267272 B DE1267272 B DE 1267272B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
frequency
circuit
signal receiver
emitter
sampling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19661267272
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Werner Poschenrieder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19661267272 priority Critical patent/DE1267272B/de
Publication of DE1267272B publication Critical patent/DE1267272B/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q1/00Details of selecting apparatus or arrangements
    • H04Q1/18Electrical details
    • H04Q1/30Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents
    • H04Q1/44Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current
    • H04Q1/444Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies
    • H04Q1/45Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies using multi-frequency signalling
    • H04Q1/453Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies using multi-frequency signalling in which m-out-of-n signalling frequencies are transmitted
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q1/00Details of selecting apparatus or arrangements
    • H04Q1/18Electrical details
    • H04Q1/30Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents
    • H04Q1/44Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current
    • H04Q1/444Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies
    • H04Q1/45Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies using multi-frequency signalling
    • H04Q1/457Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies using multi-frequency signalling with conversion of multifrequency signals into digital signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

  • Frequenzselektiver Signalempfänger Die Erfindung betrifft einen frequenzselektiven Signalempfänger, an dessen Eingang ein Signalgemisch mit Signalen unterschiedlicher Frequenz anliegt und der das Signalgemisch auf das Vorhandensein einer oder mehrerer bestimmter Frequenzen überprüft und an seinem Ausgang die diesen bestimmten Frequenzen zugeordneten Signalspannungen nach ihrem Betrag angibt.
  • Bei den heute üblichen Nachrichtenübertragungssystemen tritt im allgemeinen auch die Aufgabe auf, einen Signalempfänger vorzusehen, der ein seinem Eingang zugeführtes Signalgemisch auf das Auftreten von Signalen bestimmten Frequenzwertes überprüft. Am Ausgang des Empfängers sollen dann beim Auftreten dieser bestimmten Frequenzen Signalspannungen entstehen, die als Kriterium für das Auftreten dienen und für die weitere Verarbeitung zur Verfügung stehen.
  • Bei den bekannten Signalempfängern dieser Art wird die Frequenzselektion mit Hilfe von bekannten Filtern aus Induktivitäten und Kapazitäten erreicht. Diese Ausführungsform von Signalempfängern hat aber vor allem für Frequenzen im Bereich der Niederfrequenz den Nachteil, daß die Induktivitäten und Kapazitäten relativ große Abmessungen haben und vor allem die Induktivitäten nur mit großen Schwierigkeiten als sogenannte integrierte Schaltung ausgebildet werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorerwähnten Schwierigkeiten abzuhelfen. Insbesondere soll ein Weg angegeben werden, der es gestattet, bei einem derartigen Signalempfänger die Aufgabe des Herausfilterns einer oder mehrerer Frequenzen aus einem Signalgemisch zu lösen, ohne daß beispielsweise mit Spulen und Kondensatoren aufgebaute Filter zur Anwendung kommen, und daß gleichzeitig eine zumindest ebenso scharfe Selektivität wie bei üblichen Filtern erreicht wird.
  • Ausgehend von einem frequenzselektiven Signalempfänger, an dessen Eingang ein Signalgemisch mit Signalen unterschiedlicher Frequenz anliegt und der das Signalgemisch auf das Vorhandensein einer oder mehrerer bestimmter Frequenzen überprüft und an seinem Ausgang diesen bestimmten Frequenzen zugeordneten Signalspannungen nach ihrem Betrag angibt, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Eingang für das zu untersuchende Signalgemisch in zwei getrennte Kanäle aufgespalten ist, daß in jedem dieser Kanäle ein kurzzeitige Amplitudenproben aus dem Signalgemisch entnehmender Abtastschalter vorgesehen ist, an deren Amplitudenprobenausgänge jeweils eine Multiplikationseinrichtung angeschaltet ist, daß die Abtasteinrichtung und die Multiplikationseinrichtung des einen Kanals und die Abtasteinrichtung und die Multiplikationseinrichtung des anderen Kanals mit einer gemeinsamen Wechselspannungsquelle verbunden sind, in der Weise, daß sich die daraus den beiden Kanälen zugeführten Wechselspannungen um 90° in der Phase unterscheiden, und daß die Ausgänge der beiden Multiplikationseinrichtungen jeweils über die Reihenschaltung eines Summierers mit Speichereigenschaft, dem eine vorzugsweise periodisch arbeitende Löscheinrichtung zugeordnet ist, die den Summierer zu vorgegebenen Zeiten in eine Null-bzw. Ausgangsstellung zurückführt, und eines nachgeschalteten Quadrierers mit einem gemeinsamen Addierer verbunden sind, an dem das Ausgangssignal abnehmbar ist.
  • Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Wechselspannungsquelle ein Generator mit sinusförmiger Ausgangsspannung ist, wenn den Abtastschaltern von der gleichen Wechselspannung (Suchfrequenz) gesteuerte Umpolschaltungen nachgeschaltet sind, die die von den Abtastschaltern gelieferten Signalimpulse der vom Zeitgeber gesteuerten Summierschaltung zuführen.
  • Es ist ferner günstig, wenn den Abtastschaltern eine die Schließungsdauer der Abtastschalter bestimmende Steuerschaltung (Breitensteuerung) zur Erzielung der Multiplikation vorgeschaltet ist, die ihrerseits von der den Multiplikationsprozeß bewirkenden Wechselspannung (Suchfrequenz) angesteuert ist.
  • Weiterhin ist daran gedacht, daß der die Summierschaltung steuernde Zeitgeber derart ausgebildet ist, daß er eine Schaltfunktion mit rechteckförmigem Verlauf abgibt, oder daß der die Summierschaltung steuernde Zeitgeber derart ausgebildet ist, daß er eine Schaltfunktion mit einem abgerundeten Verlauf abgibt.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die Umpolschaltung aus einer mit einem Transistor aufgebauten Emitterfolgeschaltung besteht, bei der die vom jeweiligen Abtastschalter gelieferten Signale auf die Basis des Transistors einwirken und bei der im Emitterkreis die Primärwicklung eines Übertragers mit zwei Sekundärwicklungen liegt, deren Mittelanzapfungen je mit dem Ausgang einer Kippschaltung verbunden sind, und, wenn in den Ausgängen der Sekundärwicklung gleichsinnig gepolte Dioden angeordnet sind, von denen, im Wickelsinn der Sekundärwicklungen betrachtet, zwei einander benachbarte Dioden zusammengefaßt sind und auf die Basis eines in stark gegengekoppelter Emitterschaltung arbeitenden Transistors einwirken, während die im Wickelsinn der Sekundärwicklungen entfernten Dioden mit dem Emitter eines in Basisschaltung arbeitenden Transistors verbunden sind, und wenn die Kollektoren der in Emitter- und Basisschaltung arbeitenden Transistoren einem Ladekondensator zugeführt sind.
  • Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Quadrierschaltung zwei in Emitterschaltung arbeitende Transistoren enthält, wenn dem ersten dieser Transistoren ein Exclusiv-Oder-Gatter vorgeschaltet ist, das über einen von einem Schalter gesteuerten Normpulsgenerator angesteuert ist, und wenn die Kollektoren beider Transistoren mit der Verbindungsstelle einer in Serie geschalteten Widerstands-Kondensator-Kombination verbunden sind, bei der eine Gleichspannungsquelle den Kondensator über den Widerstand auflädt.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich zur selektiven Frequenzerkennung auch das Prinzip der Fourieranalyse anwenden läßt. Wenn dabei mit Hilfe eines Abtastverfahrens das zu untersuchende Frequenzgemisch zeitlich quantitiert wird, dann gestatten es die vielseitigen Möglichkeiten der Pulsmodulationstechnik, einen derartigen frequenzselektiven Signalempfänger in verhältnismäßig einfacher Weise zu realisieren.
  • Bei der Erfindung wird dabei von folgenden Überlegungen ausgegangen: Das zu untersuchende Frequenzgemisch wird abgetastet. Die interessierende Frequenz, mit der das Gemisch multipliziert wird, sei coo; der zeitliche Abstand zweier Abtastwerte sei z, ihr Winkelabstand, bezogen auf die Frequenz coo, damit cuoz. Die Amplituden der Abtastwerte werden mit y,. bezeichnet. Die zugehörige Phase beträgt rcooz (r = 0, 1, 2 ... ).
  • Normalerweise interessiert bei der Fourieranalyse eines periodischen aber verzerrten Signals mit der Periode T nur, welche Oberwellen enthalten sind. Ist die CTrnndfreauen7, m,. und der Abstand der Abtastwerte a, so ergeben sieh für die k-te Oberwelle die Fourierkoeffizienten ak und bk zu Amplitude und Phase der k-ten Oberwelle sind dann gegeben durch f (t) = ak sin k wo t -I- bk cos k wo t.
  • Durch die Abtastung werden die bekannten Integrale in obige Summenausdrücke übergeführt. Im Gültigkeitsbereich des Abtasttheorems, d. h. bis zur halben Abtastfrequenz, geben die Summen exakt die Werte der Integrale.
  • Bei den in Rede stehenden Signalempfängern tritt jedoch folgende Aufgabe auf: Das vorliegende Signalgemisch ist in der Regel nicht periodisch und enthält nicht nur Vielfache einer Grundfrequenz, sondern beliebige Frequenzen. Es soll aber trotzdem das Signal mit sin coot und cos (0o t (t = r c; r = 0,1, 2 ... ) multipliziert und die erhaltenen Werte über eine gewisse Mindestzeit T summiert werden. Da die Gesamtfunktion linear ist, ist es eine erlaubte Vereinfachung, wenn man das Frequenzgemisch durch eine variable Einzelfrequenz w ersetzt. Für co = wo müssen die Summenausdrücke aus Gleichung (1) die Sinus- und Kosinuskomponente von wo liefern. Für co * wo soll die Einrichtung jedoch nicht ansprechen, d. h., die Summation muß Null ergeben. Dies läßt sich nur erreichen, wenn man die Zeit T unendlich lang macht. Praktisch spricht die Einrichtung auch in der Nähe von 0)o an und weist ähnlich einem Bandfilter eine bestimmte Selektivität auf.
  • Es soll nun diese Selektivität untersucht werden, indem die Frequenz co variiert wird. Die Abtastwerte y,. für die Einzelfrequenz w sind gegeben durch yr=a-sinrwz+b-cosrasz.
  • Diese Pulse werden also mit sin coot bzw. cos coot multipliziert und die Ergebnisse über die Zeit T summiert. Es ergibt sich Trigonometrische Umformung und Ausführung der Summation ergibt Der erste Summand ist eine Funktion der Summe, der zweite eine Funktion der Differenz der beiden Frequenzen w und wo. Wenn die Abstände x der Abtastimpulse hinreichend klein sind, dann ist z (co -E- wo) -,c 1 und ej'z(o'+-01 1 + jv (w -+- c)a) . Somit wird Wenn (oa - wo) < (9 -i- cao) ist, was in der Umgebung der gesuchten Frequenz coo immer gilt, dann wird das Ergebnis der Summation fast nur vom zweiten Glied abhängen. Betrachtet werde daher der Ausdruck Der Betrag des Ausdrucks ist Dies bedeutet, daß die Selektionskurve der Einrichtung nach der bekannten Funktion verläuft.
  • Die F i g. 1 zeigt den Prinzipverlauf der Selektionskurve entsprechend den zweiten Summanden in Gleichung (2). Dabei ist das Verhältnis der Amplitude A zur maximalen Amplitude A""x in Abhängigkeit von der Kreisfrequenz o) aufgetragen.
  • Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
  • Die F i g. 2 zeigt im Blockschaltbild den grundsätzlichen Aufbau des Empfängers. An einer gemeinsamen Leitung 15 liegt das zu untersuchende Signalgemisch am Eingang des Empfängers an. Das Signalgemisch wird über zwei Abtastschalter S1 und S, zwei voneinander getrennten Kanälen 16 und 17 zugeführt. Die Abtastschalter S1 und S2 tasten das zu untersuchende Signalgemisch ab und liefern kurzzeitige Signalimpulse. Die Steuerung der Abtastschalter erfolgt über einen Steuergenerator 18, der die im folgenden als Suchfrequenz bezeichnete Frequenz (o, liefert. Die vom Steuergenerator 18 gelieferte Spannung wird den Schaltern S1 und S., über eine die Schließungsdauer der Schalter bestimmende Steuerschalter, eine sogenannte Breitensteuerung BR, zugeführt, wodurch die Breite der von den Schaltern Si und S., in die Kanäle 16 und 17 gelieferten Signalimpulse bestimmt wird. Zwischen dem Schalter S1 und dem Steuergenerator 18 liegt ein Phasenschieberglied 19, das die vom Steuergenerator 18 kommende Spannung dem Schalter S1 mit 90° Phasenverschiebung gegenüber dem Schalter S., zu- führt. Die Schalter S, und S2 stehen mit Umpolschaltungen 20 und 20' in Verbindung. Die Umpolschaltungen 20 und 20' werden ebenfalls vom Steuergenerator 18 angesteuert. Die Breitensteuerung und die Umpolung liefern die gewünschte Multiplikation. Die sich durch den Multiplikationsprozeß ergebenden Signalimpulse werden jeweils über eine Summierschaltung 21, 21' mit Speichereigenschaft einer gemeinsamen Additionsschaltung 23 zugeführt, in der das gewünschte Ergebnis zur Verfügung steht.
  • Da die Amplitude der in der einzelnen Summierschaltung auftretenden Signalimpulse noch abhängig von der Anschaltphase ist, ist zwischen die Summierschaltung 21, 21' und die Additionsschaltung 23 in jedem der Kanäle 16 und 17 noch eine Quadrierschaltung 22, 22' eingeschaltet. Die Summierschaltungen 21 und 21' werden von einem Zeitgeber 24 gesteuert. Dadurch werden, wie bereits angedeutet, die von den Umpolern 20 und 20' gelieferten Signalimpulse über die Zeit T in den Summierschaltungen aufsummiert. Die in diesen Zeiten von den Summierschaltungen 21 und 21' gelieferten Ergebnisse werden anschließend in den Quadrierschaltungen 22 und 22' quadriert und in der Additionsschaltung 23 addiert. Die Addierschaltung 23 liefert daher an ihrem Ausgang 25 das Quadrat des Betrages der Amplitude der gesuchten Frequenzkomponente, welches von der Anschaltphase unabhängig ist.
  • Im einzelnen hat ein derart aufgebauter Signalempfänger die folgenden Vorteile: Die Anordnung läßt sich größtenteils mit üblichen Schaltungen der Pulstechnik aufbauen. Da sie keine Filter aus Induktivitäten und Kapazitäten enthält, kann man sie auch weitgehend in integrierter Schaltungstechnik aufbauen.
  • Da keinerlei Filter vorgesehen werden müssen, treten im Empfänger keine Einschwing- und Ausschwingvorgänge auf, und er leistet daher die Frequenzerkennung in der theoretischen Minimalzeit. Durch Ändern der Frequenz «)o und der Stoppzeit T kann man die Mittenfrequenz und die Bandbreite der Selektionskurve sehr einfach umsteuern. Man kann den Empfänger zentralisieren, indem man ihn nur kurzzeitig an die zu überprüfenden Leitungen, die auch räumlich getrennt sein können, zyklisch (zeitmultiplex) anschaltet. Dies ist auf zwei Arten möglich: Soll der Signalempfänger nur für wenige Kanäle arbeiten, so kann man ihn wegen seiner raschen Reaktion zyklisch anschalten (z. B. pro Kanal über die Zeit von 5 msec bei einer Bandbreite von 200 Hz).
  • Hat man hingegen im Empfänger pro Kanal die Speicherkondensatoren für die Summenbildung und die entsprechenden Pulsverteiler, so kann man die Abtast- und Steuermittel multiplex, d. h. gemeinsam für alle Kanäle ausnutzen. In diesem Fall kann man sehr viele Kanäle infolge der hohen Arbeitsgeschwindigkeit praktisch gleichzeitig untersuchen, d. h., es treten keine Verzögerungen auf, wie sie im erstgenannten Fall möglich sind, wenn der Empfänger gerade mit einem anderen Kanal beschäftigt ist.
  • Die Selektionskurve des Analysators ist die Fouriertransformierte der Schaltfunktion, welche beispielsweise ein Rechteck der Dauer T sein kann. Man kann der Schaltfunktion auch einen abgerundeten Verlauf geben und auf diese Weise der Selektionskurve z. B. einen von Dämpfungseinbrüchen freien Verlauf im Sperrbereich geben.
  • Im Prinzip kann der Empfänger auch ohne Breitensteuerung und nur mit dem Umpoler arbeiten. In diesem Fall spricht er jedoch auch bei den ungeradzahligen Oberwellen von (o. in dem Maße an, wie die Umpolfunktion diese Oberwellen enthält.
  • Da man die Mittenfrequenz o)o durch den »Suchtongenerator 18u und die Bandbreite durch die Auswertedauer einfach umsteuern kann, ist eine programmgesteuerte Auswertung eines Signalgemisches möglich.
  • Wie im Zusammenhang mit F i g. 2 bereits erläutert wurde, muß das Eingangssignal zunächst mit dem Sinus und dem Kosinus der vom Steuergenerator 18 gelieferten Suchfrequenz wo multipliziert werden, was durch das Phasenschieberglied 19 erfolgt.
  • Zweckmäßig ist es, wenn die Multiplikation bereits bei der Abtastung des Eingangssignals vorgenommen wird, wobei die Amplitude des gewonnenen Impulses vom Augenblickswert des Eingangssignals und die Breite des Impulses nur vom Betrag des Augenblickswertes der Suchfrequenz abhängt. Die Ladung, d. h. der Flächeninhalt dieser Impulse wird dann mit dem richtigen Vorzeichen auf einem Kondensator summiert. Für eine korrekte Summierung muß aber auch das Vorzeichen zum Betrag berücksichtigt werden. Deshalb werden die breitmodulierten Abtastpulse bei negativen Halbwellen der Suchfrequenz durch den Umpoler 20 bzw. 20' in der Polarität umgedreht, und es wird damit auch das Vorzeichen des Produktes aus Signal und Suchfrequenz berücksichtigt.
  • Im folgenden sollen noch weitere Einzelheiten der Schaltung erläutert werden. Hierzu dient zunächst das Blockschaltbild der F i g. 3.
  • Die extern über einen Gegentaktübertrager angelieferte Suchfrequenz wo (z. B. 1 kHz) wird dem einen Kanal 16 direkt und dem anderen Kanal 17 über zwei Phasenschieberglieder von -i-45° und -45° zugeführt, die die erforderliche Phasendrehung von insgesamt 90° sicherstellen. Im übrigen sind beide Kanäle gleich aufgebaut. Nun folgt eine Doppelweggleichrichtung. Das entstehende gleichgerichtete Ausgangssignal wird im Modulator 1 zur Steuerung der Breite der Abtastspule für den Schalter S1 bzw. S, benutzt, wobei die Breite proportional dem Augenblickswert der angelegten sinusförmigen Spannung der Suchfrequenz wo ist. Der Taktimpuls für den Modulator (z. B. 10 kHz) wird von außen über einen Verstärker 3 zugeführt. Die durch den Schalter S1 entnommenen, amplitudenmodulierten Pulse haben jetzt eine zusätzliche Pulsdauermodulation. An dieser Stelle ist also das vom Eingang 15 kommende Signal mit dem Spannungsbetrag der Suchfrequenz a), moduliert. Das richtige Vorzeichen des Produkts wird durch eine Umpolschaltung 4 hergestellt. Diese besteht aus einer Art Ringmodulator (vgl. auch die F i g. 4), der durch die Kippschaltung 5 gesteuert wird. Die Steuerimpulse für die Kippschaltung werden aus den Nulldurchgängen der Suchfrequenz durch Doppelweggleichrichtung und Verstärkung der dabei erhaltenen Spitzen abgeleitet.
  • Die Umpolschaltung ist so aufgebaut (vgl. auch die F i g. 4), daß die positiven und negativen Impulse des Produkts aus Abtastsignal und Suchfrequenz an getrennten Klemmen erscheinen. Diese Impulse werden getrennt verstärkt, und mit eingeprägtem Strom wird durch Ladung bzw. Entladung eines Kondensators (Summierschaltung 21) die Summe gebildet. Die Dauer der Summierung in der Summierschaltung 21 kann durch einen Frequenzteiler 6 in Vielfachen der Halbperiode der Suchfrequenz eingestellt werden. Übernahme und Löschung des Ergebnisses der Summierung werden durch die Schalter 7 und 8 besorgt. Die nachfolgende Quadrierung erfolgt durch die Doppelweggleichrichtung 9 und die Quadrierschaltung 10. Das gewünschte Endergebnis erhält man schließlich durch Addition der von beiden Kanälen 16 und 17 gelieferten Spannungen in der Additionsschaltung 23.
  • Durch Nachschaltung eines Schwellwertverstärkers 12 ist in Weiterbildung der Erfindung zusätzlich erreichbar, daß ein Ausgangssignal erst ab einem gewissen Mindestpegel erhalten wird. Das entspricht einer zusätzlichen Dämpfungserhöhung in den Sperrbereichen.
  • Da mit Ausnahme der Umpolschaltung 4 und der Quadrierschaltung 10 eine an sich bekannte Technik verwendet wird, werden im folgenden nur noch die Umpolschaltung mit den getrennten Ausgängen 4 a und 4 b und die Quadrierschaltung 9, 10 an Hand der in den F i g. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Die durch den Schalter S1 erzeugten amplituden-und breitenmodulierten Impulse (schematisch durch Doppelpfeile 11 angedeutet) werden über den der Entkopplung dienenden, als Emitterfolger geschalteten Transistor TS1 auf die Primärseite des Übertragers Ü gegeben. An die Mittelabgriffe der beiden Sekundä[email protected] sind die Ausgänge der Kippstufe 5 geführt, die, wie oben beschrieben, bei jedem Nulldurchgang der Suchfrequenz c), kippt. Die Ausgänge der Kippstufe 5 nehmen dabei abwechselnd das Potential 0 V und -6 V an. Das Potential -6 V erklärt sich daraus, daß der Kippstufe 5 eine entsprechende, nicht näher dargestellte gesonderte Stromversorgung zugeordnet ist. Es sei nun angenommen, daß am Ausgang a der Kippstufe 5 eine Spannung von -6 V, am Ausgang b der Kippstufe 5 keine Spannung, also 0 V, liegt. Damit sind die Dioden D 1 und D 2 ohne Sperrspannung, während die Dioden D 3 und D 4 gesperrt sind. Kommt nun aus dem Schalter S1 ein positiver Impuls, so gelangt er über die Diode D1 zum Emitter des Transistors TS2. Der Transistor TS2 arbeitet in Basisschaltung und liefert an den Speicherkondensator C einen eingeprägten Strom, dessen Größe von der Amplitude und dessen Dauer von der Breite des am Emitter des Transistors TS2 anliegenden Impulses abhängt. Der Kondensator C wird dabei nach positivem Potential, also z. B. nach -I-12 V hin aufgeladen. Kommt vom Schalter S1 ein negativer Impuls, so geht er über die Diode D 2 an die Basis des Transistors TS3. Dieser Transistor arbeitet in stark gegengekoppelter Emitterschaltung und liefert ebenfalls einen eingeprägten Strom, der den Kondensator C jedoch gegen Nullpotential entlädt. Kippt nun die Kippschaltung 5, die zweckmäßig als Flip-Flop ausgebildet ist, so wird die Wirkung der vom Schalter Si kommenden Pulse vertauscht, d. h., ein positiver Impuls entlädt nun über die Diode D 3 und den Transistor TS3 den Ladekondensator C auf Erdpotential, und ein negativer Impuls lädt den Ladekondensator C über die Diode D4 und den Transistor T,92 auf Pluspotential (z. B. -'-12 V). Damit ergibt sich, über die Summierungszeit T betrachtet, eine fast lineare Spannungsänderung am Kondensator C, wenn Such- und Eingangsfrequenz gleich sind. Größe und Richtung der Änderung hängen von der Phasenlage der beiden Frequenzen zueinander ab. Ist die Summierungszeit T zu Ende, so wird durch einen Steuerimpuls der Schalter 7 betätigt, wodurch der Ladekondensator C und der vorher gleichzeitig mit diesem aufgeladene, in der Basisleitung des Transistors TS4 liegende Kondensator C gegen Erde kurzgeschlossen werden. Die Aufteilung der Speicherkapazität in die Kondensatoren C und C dient dem Zweck, für die eigentliche Summierung im Kondensator C einen großen Kapazitätswert und für die Umformung in einen breitemodulierten Impuls am Transistor TS4 einen kleinem Kapazitätswert zu haben. Der Transistor TS4 wandelt das in C miteingespeicherte Ergebnis in einen breitemodulierten Puls um. Ein weiterer Schalter 8 führt nach Ablauf der maximal möglichen zeitlichen Breite des Impulses am Kollektor 30 die Schaltung auf den Ausgangspunkt für eine neue Summierung zurück.
  • Am Kollektor 30 des Transistors TS 4 in F i g. 4 steht das Ergebnis der Summierung plus einer konstanten Größe K in der Zeitebene zur Verfügung.
  • In der F i g. 5 wird noch gezeigt, wie sich der Faktor K eliminieren läßt und auf welche Weise die Quadrierung der von den Summierschaltungen gelieferten Signale erfolgt.
  • Um den Faktor K zu eliminieren und zugleich die für die Quadrierung nötige Gleichrichtung durchzuführen, wird ein Exclusiv-Oder-Gatter 31 verwendet, dem die vom Kollektor 30 des Transistors TS4 (vgl. F i g. 4) kommenden Signale zugeführt werden. Der Faktor K wird dem Gatter 31 von einem Normpulsgenerator 32 mit konstanter Pulsbreite K zugeführt, der ebenfalls vom Schalter 7 angestoßen wird. Das Exclusiv-Oder-Gatter liefert nun immer einen Ausgangsimpuls, wenn nur ein Impuls an seinen Eingängen anliegt, d. h., es wird ein Impuls der zeitlichen Breite K vom Ergebnis abgezogen. Der gewünschte Effekt ist also erreicht; ein positives oder negatives Ergebnis der Summation unterscheidet sich hier nur in der Phasenlage des Ausgangsimpulses, was für die Auswertung unerheblich ist. Die nun folgende Quadrierung geschieht durch Multiplikation von Zeit und Amplitude, wobei die Zeit proportional der Amplitude gemacht wird. Der Transistor TS5 ist im Ruhezustand in Sättigung und wird vom Ausgangsimpuls des Exclusiv-Oder-Gatters gesperrt. Durch einen eingeprägten Strom über den Widerstand R wird der Kondensator C 1 linear auf Pluspotential geladen, und es entsteht an der Basis des Transistors TS6 die abgebildete Sägezahnspannung 33, deren Fläche bereits dem Quadrat der Eingangsgröße entspricht. Der Transistor TS 6, der in stark gegengekoppelter Emitterschaltung geschaltet ist, wandelt diese Spannungskurve (Sägezahnkurve 33) in einen eingeprägten Strom um, der den Kondensator C 2 in einer quadratischen Kurve 34 gegen Nullpotential entlädt. An dieser Stelle findet auch die Vereinigung der beiden Kanäle 16 und 17 durch Addition der beiden Ströme statt, wie es durch die Zuführungsleitung »von Kanal 17« angedeutet ist. Der nachfolgende Verstärker 12 gibt am Ausgang 25 einen Impuls ab, wenn eine einstellbare Schwelle überschritten wird. In den Arbeitspausen wird der Kondensator C 2 durch den hochohmigen Widerstand R' wieder positiv geladen. Durch entsprechende Wahl der Spannung 35 am Widerstand R kann das nicht ganz lineare Verhalten des Transistors TS 6 kompensiert werden.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Frequenzselektiver Signalempfänger, an dessen Eingang ein Signalgemisch mit Signalen unterschiedlicher Frequenz anliegt und der das Signalgemisch auf das Vorhandensein einer oder mehrerer bestimmter Frequenzen überprüft und an seinem Ausgang die diesen bestimmten Frequenzen zugeordneten Signalspannungen nach ihrem Betrag angibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang für das zu untersuchende Signalgemisch in zwei getrennte Kanäle aufgespalten ist, daß in jedem dieser Kanäle ein kurzzeitige Amplitudenproben aus dem Signalgemisch entnehmender Abtastschalter vorgesehen ist, an deren Amplitudenprobenausgänge jeweils eine Multiplikationseinrichtung angeschaltet ist, daß die Abtasteinrichtung und die Multiplikationseinrichtung des einen Kanals und die Abtasteinrichtung und die Multiplikationseinrichtung des anderen Kanals mit einer gemeinsamen Wechselspannungsquelle verbunden sind in der Weise, daß sich die daraus den beiden Kanälen zugeführten Wechselspannungen um 90° in der Phase unterscheiden, und daß die Ausgänge der beiden Multiplikationseinrichtungen jeweils über die Reihenschaltung eines Summierers mit Speichereigenschaft, dem eine vorzugsweise periodisch arbeitende Löscheinrichtung zugeordnet ist, die den Summierer zu vorgegebenen Zeiten in eine Null-bzw. Ausgangsstellung zurückführt, und eines nachgeschalteten Quadrierers mit einem gemeinsamen Addierer verbunden sind, an dem das Ausgangssignal abnehmbar ist.
  2. 2. Frequenzselektiver Signalempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle ein Generator mit sinusförmiger Ausgangsspannung ist und daß den Abtastschaltern von der gleichen Wechselspannung (Suchfrequenz) gesteuerte Umpolschaltungen nachgeschaltet sind, die die von den Abtastschaltern gelieferten Signalimpulse der vom Zeitgeber gesteuerten Summierschaltung zuführen.
  3. 3. Frequenzselektiver Signalempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Abtastschaltern eine die Schließungsdauer der Abtastschalter bestimmende Steuerschaltung (Breitensteuerung) zur Erzielung der Multiplikation vorgeschaltet ist, die ihrerseits von der den Multiplikationsprozeß bewirkenden Wechselspannung (Suchfrequenz) angesteuert ist.
  4. 4. Frequenzselektiver Signalempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Summierschaltung steuernde Zeitgeber derart ausgebildet ist, daß er eine Schaltfunktion mit rechteckförmigem Verlauf abgibt.
  5. 5. Frequenzselektiver Signalempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Summierschaltung steuernde Zeitgeber derart ausgebildet ist, daß er eine Schaltfunktion mit einem abgerundeten Verlauf abgibt.
  6. 6. Frequenzselektiver Signalempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umpolschaltung aus einer mit einem Transistor aufgebauten Emitterfolgeschaltung besteht, bei der die vom jeweiligen Abtastschalter gelieferten Signale auf die Basis des Transistors einwirken und bei der im Emitterkreis die Primärwicklung eines Übertragers mit zwei Sekundärwicklungen liegt, deren Mittelanzapfungen je mit dem Ausgang einer Kippschaltung verbunden sind, daß in den Ausgängen der Sekundärwicklung gleichsinnig gepolte Dioden angeordnet sind, von denen, im Wickelsinn der Sekundärwicklungen betrachtet, zwei einander benachbarte Dioden zusarnmengefaßt sind und auf die Basis eines in stark gegengekoppelter Emitterschaltung arbeitenden Transistors einwirken, während die im Wickelsinn der Sekundärwicklungen entfernten Dioden mit dem Emitter eines in Basisschaltung arbeitenden Transistors verbunden sind, und daß die Kollektoren der in Emitter- und Basisschaltung arbeitenden Transistoren einem Ladekondensator zugeführt sind.
  7. 7. Frequenzselektiver Signalempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quadrierschaltung zwei in Emitterschaltung arbeitende Transistoren enthält, daß dem ersten dieser Transistoren ein Exclusiv-Oder-Gatter vorgeschaltet ist, das über einen von einem Schalter gesteuerten Normalpulsgenerator angesteuert ist, und daß die Kollektoren beider Transistoren mit der Verbindungsstelle einer in Serie geschalteten Widerstands-Kondensator-Kombination verbunden sind, bei der eine Gleichspannungsquelle den Kondensator über den Widerstand auflädt. B. Frequenzselektiver Signalempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem den beiden Kanälen gemeinsamen Addierer ein Schwellwertverstärker nachgeschaltet ist.
DE19661267272 1966-03-25 1966-03-25 Frequenzselektiver Signalempfaenger Withdrawn DE1267272B (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19661267272 DE1267272B (de) 1966-03-25 1966-03-25 Frequenzselektiver Signalempfaenger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19661267272 DE1267272B (de) 1966-03-25 1966-03-25 Frequenzselektiver Signalempfaenger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1267272B true DE1267272B (de) 1968-05-02

Family

ID=5659317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19661267272 Withdrawn DE1267272B (de) 1966-03-25 1966-03-25 Frequenzselektiver Signalempfaenger

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1267272B (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2061795A1 (de) * 1969-09-18 1971-06-25 Int Standard Electric Corp
FR2195797A1 (de) * 1972-08-10 1974-03-08 Commw Of Australia
US4025730A (en) * 1974-12-23 1977-05-24 Nippon Electric Company, Ltd. In-band signal receiver
US4100378A (en) * 1975-10-06 1978-07-11 U.S. Philips Corporation Cross-correlation arrangement
EP0090134A1 (de) * 1982-02-04 1983-10-05 E-Systems Inc. Programmierbarer Tonfrequenzdetektor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2061795A1 (de) * 1969-09-18 1971-06-25 Int Standard Electric Corp
FR2195797A1 (de) * 1972-08-10 1974-03-08 Commw Of Australia
US4025730A (en) * 1974-12-23 1977-05-24 Nippon Electric Company, Ltd. In-band signal receiver
US4100378A (en) * 1975-10-06 1978-07-11 U.S. Philips Corporation Cross-correlation arrangement
EP0090134A1 (de) * 1982-02-04 1983-10-05 E-Systems Inc. Programmierbarer Tonfrequenzdetektor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2510186B2 (de) Steuerschaltung für einen Wechselrichter
DE68905507T2 (de) Schaltungsanordnung zur ueberwachung der entmagnetisierung fuer einen sperrwandler mit primaerseitiger und secundaerseitiger regelung.
DE1267272B (de) Frequenzselektiver Signalempfaenger
DE1613688C3 (de) Schaltungsanordnung zur Umformung eines Gleichspannungssignals in ein amplitudenproportionales, sinusförmiges Wechselspannungssignal
DE3875963T2 (de) Schneller analoger multiplizierer-absolutwertdetektor.
DE1487426B2 (de) Schaltungsanordnung zur beeinflussung der uebertragungskenn linie im vorwaerts oder rueckfuehrkreis von regeleinrichtungen mit traegerfrequenz
DE2159059A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Empfang von Signaltönen
DE3805733A1 (de) Pruefgenerator
DE2226089C3 (de) Spannungsgeregelter, von einem Taktgeber gesteuerter Transistor-Gleichspannungswandler
DE884655C (de) Schaltung zur Integration einer differenzierten Impulsspannung
DE2643949B2 (de) Schaltungsanordnung zum impulsmäßigen Übertragen von analogen Spannungswerten beider Polaritäten
AT165844B (de) Verfahren und Einrichtung zur Impulsmodulation
DE1228300B (de) Schaltung zur Umformung von Impulsreihen
DE1549642C (de) Schaltungsanordnung zur Entstörung von Zweiphasenschnftsignalen durch Kreuzkorrelation mit einem Äquivalenz schaltglied und nachgeschaltetem Inte grator
DE910190C (de) Verfahren zur Ableitung einer die Phasenlage zwischen einer Spannung (bzw. einem Strom) einer hoeheren Frequenz und charakteristischen Punkten der Periode einer Spannung (bzw. eines Stromes) einer tieferen Frequenz abbildenden elektrischen Groesse
DE2720023A1 (de) Schaltungsanordnung zur messung der reziproken frequenz einer wechselspannung
DE2249548B2 (de) Zerhackerverstärker mit Feldeffekttransistoren
DE2054120C3 (de) Schaltungsanordnung zur Gleichrichtung einer Wechselspannung
DE3226213A1 (de) Gleichstromumrichter mit einem induktiven speicher
DE1541896C3 (de) PhasenwinkelmeBeinrichtung
DE1030393B (de) Niederfrequenzverstaerker mit Gegentakt-Endstufe und Impulssteuerung
DE1466080C (de) Einrichtung zur automatischen Phasen steuerung
DE2119432A1 (de) Gerat zur Untersuchung der Phasenver Schiebung zwischen zwei ähnlichen Signalen
DE2041443A1 (de) Elektronischer Impulsgenerator
DE1548791A1 (de) Quotientenmesser

Legal Events

Date Code Title Description
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee