DE2601351C2

DE2601351C2 - Verfahren zur Unterdrückung von Signalteilen mit zu kleiner Amplitude sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2601351C2
Application number: DE19762601351
Authority: DE
Inventors: Peter Unterehrendingen Affolter; Max Zürich Gautschi
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1976-01-15
Publication date: 1984-09-20
Also published as: CH600685A5; DE2601351A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrükkung von Signalteilen mit zu kleiner Amplitude gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Daß bei der Auswertung von Wellenpaketen die Signalteile mit zu niedriger Amplitude bei der Auswertung unterdrückt werden müssen, ist bekannt So ist z. B. in der Schweizerischen Patentschrift CH 5 31 179 eine Lösung beschrieben, bei der die Dauer eines Wellenpaketes unter Zuhilfenahme eines vorgegebenen Amplitudenschwellenwerts bestimmt wird. Es ist aber, wie hier nicht näher dargelegt werden soll, bei der Messung der Periodendauer eines Wellenpakctes die Auswertung einzelner Perioden des Pakets der Auswertung der Gesamtdauer vorzuziehen.

Es erscheint zunächst naheliegend, das Eingangssignal mit einer einfachen Amplituden-Schwellwerteinrichtung abzutasten und nur die Signalteile durchzulassen, die diese Schwelle überschreiten. Bei dieser Methode würde aber zwischen nützlichen Signalteilen und zufälligen, impulsartigen Störungen nicht unterschieden werden; letztere würden, falls sie die Schwelle überschreiten, ebenfalls zu den Einrichtungen gelangen, die das Eingangssignal auswerten.

Es ist weiterhin bekannt (DE-OS 17 62 681), zur Rückgewinnung von Binärdaten aus einem magnetischen Speichermedium eine Impuls- Diskriminatorschaltung mit zwei verschieden großen Schwellwerten zu verwenden, wobei die Impuls-Diskriminierung bei einem ersten ~) 25 Schwellwert durchgeführt wird und in Abhängigkeit von dem Muster der Impulssignale ein Wechsel der Diskriminierung auf einen zweiten Schwellwert erfolgt

Die Arbeitsweise der bekannten Diskriminatorschaltung ist so gewählt, daß sie sowohl auf Einzelimpulse einer Polarität als auch auf eine Impulsfolge wechselnder Polarität anspricht Da beide Impulsarten mit unterschiedlicher Amplitude auftreten, wird zur Diskriminierung wahlweise entweder der eine oder der andere Schwellwert benutzt. Auf diese Weise kann zwar der störende Einfluß eines Rauschuntergrundes reduziert werden. Einzelne Störimpulse hinreichender Amplitude werden dagegen nicht unterdrückt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Amplituden-Schwellwertdetektion zu schaffen, das bei einer periodischen Eingangsspannung jede einzelne Periode prüft und insbesondere imstande ist, zwischen der auswertbaren Information und sporadischen Störimpulsen größerer Amplitude eindeutig zu diskriminieren.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe durch die Merkmale aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Die gleichzeitige Diskriminierung der periodischen Eingangsspannung nach mehreren Schwellwerten und

so die Festlegung einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge von Diskriminierungszeitpunkten als Bedingung für eine Auswertung der Eingangsspannung ermöglicht eine weitgehende Unterdrückung von einzelnen Störimpulsen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist zwei niveaugeschaltete, bistabile Kippschaltungen auf, deren komplementäre Ausgänge in charakteristischer Weise mit den D- und C-Eingängen zweier D-Flip-Flops verknüpft sind, deren Ausgänge wiederum über ein UND-Tor zusammengefaßt werden.

Die Erfindung sei jetzt anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den zeitlichen Verlauf einer periodischen Eingangsspannung und die verschiedenen zur Diskriminierung verwendeten Schwellwerte;

F i g. 2 die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Diskriminierungsverfahrens.

26 Ol

In F i g. 1 ist zuoberst der zeitliche Verlauf der Eingangsspannung Uein (Wellenpaket) dargestellt. Eingezeichnet sind auch die Schwellwerte Ti⁺ und Γι-, bei denen die Kippschaltung mit dem größeren Schwellwert (siehe oben) umschaltet, sowie die Schwellwerte T₂ ⁺ und T₂-, bei denen die Kippschaltung mit dem kleineren Schwellwert umschaltet Weuerhin ist Si das Signal am direkten Ausgang der Kippschaltung mit dem größeren Schwellwert (im folgenden die erste Kippschaltung genannt) und Si das Signal am invertierten Ausgang der ersten Kippschaltung; die positiven Flanken diese;· Signale entsprechen, wie ersichtlich, den Umschaltzeitpunkten bei den Schwellwerten T\⁺ und Ti-. Ebenso ist S2 das Signal am direkten Ausgang und S2 das Signal am invertienen Ausgang der zweiten Kippschaltung.

Zum Verständnis der Signale Q₁ und Q₂ sei auf F i g. 2 verwiesen. Hier ist eine Schaltung angegeben, mit der die vorgeschlagene Signalselektion verwirklicht werden kann. Die beiden Kippschaltungen sind hier mit FFi bzw. FF2 bezeichnet. Dies können Flip-Flops mit dazugehörigen Komparatoren sein, naturgemäß können aber auch Schmitt-Trigger Verwendung finden. Überdies verwendet die Schaltung zwei D-Flip-Flops D\ und D₂. Ein D-Flip-Flop ist charakterisiert durch einen D-Eingang und einen C-Eingang. Der am D-Eingang anstehende logische Zustand wird im Augenblick einer ansteigenden Flanke am C-Eingang abgelesen und zum Q-Ausgang transferiert. Bei einer fallenden Flanke oder bei statischem C-Eingang hat der Pegel am D-Eingang keinen Einfluß auf den Q-Ausgang.

Die D-Flip-Flops D\, D₂ sind nun mit den Kippschaltungen FFi, FF2 zusammengeschaltet, daß der direkte Ausgang Si von FFi auf den D-Eingang von D₁ und der invertierte Ausgang Si auf den D-Eingang von D₂ geführt ist; dagegen ist der direkte Ausgang S2 von FF2 auf den C-Eingang von D₂, der invertierte Ausgang S2 auf den C-Eingang von D\ geführt. Mit dieser Beschallung ist also für den Schaltzustand Q\ von D\ der Zustand von Si zu den Zeitpunkten ν in F i g. 1 ausschlaggebend. Der resultierende zeitliche Verlauf von Q\ ist in F i g. 1 ebenfalls eingetragen. Ganz analog ist der Zustand von Si zu den Zeitpunkten u ausschlaggebend für den Schaltzustand Q₂ von D₂; dieser Verlauf ist ebenfalls in F i g. 1 eingetragen. Die beiden Ausgänge Q\ und Q₂ sind mit einem UND-Tor A zusammengefaßt und liefern so das Ausgangssignal Uaus- Mit Hilfe dieses Signals können die Umschaltzeitpunkte u und v, die das Kriterium der vollen vorausgegangenen Umschaltsequenz υ χ ν y erfüllen, gekennzeichnet werden. Diese Punkte sind in F i g. 1 mit einem Stern bezeichnet.

Wie ersichtlich, wird also z. B. die erste Signalperiode, welche die Schwellwerte Fi⁺ und T₁- überschreitet, nicht als gültig behandelt, obwohl während dieser Periode die Sequenz u χ ν y auftritt. Es existiert aber keine vorausgehende Sequenz dieser Art. Wenn somit ein zufälliger Störimpuls auftritt, der eine genügende Größe hat, um eine Sequenz u χ νy zu erzeugen, so wird dieser Impuls wegen Nichterfüllung der obigen Bedingung nicht als gültig behandelt, d. h. das UND-Tor A erzeugt an seinem Ausgang kein logisches 1-Signal Uaus, und der Störimpuls gelangt nicht zur Auswerteelektronik. Beim Auftreten eines regulären Informationssignals mit einer Anzahl Perioden, z. B. eines Wellenpaketes, wird dagegen nach der ersten Überschreitung der Schwelle T\^ b5 durch das Signal UriN die Sequenz uxvy wiederholt erzeugt, und zwar so lange, bis das Signal Uv_n wieder unter den Schwellwert 7", ⁺ fällt. Wie ersichtlich, liegen sämtliche »gültigen« Umschaltpunkte u* v* die die gültigen Signalperioden definieren, innerhalb der Dauer des Signals Uaus, und jedem dieser Punkte geht mindestens eine Sequenz uxvy voraus. Unter »Dauer des Signals Uaus«- ist das Zeitintervall zu verstehen, während dessen dieses Signal am Ausgang des UND-Tores A den logischen »1«-Wert hat. Eine übliche Torschaltung wird nun durch das Signal Uaus gesteuert, und zwar so, daß sie für den logischen »1«-Wert von Uaus durchlässig wird und dann die durch die Zeitpunkte u* v* gekennzeichneten, selektionierten Perioden des Eingangssignals Ueinzut Auswerteelektronik durchläßt.

Die vorgeschlagene, sehr einfache Schaltung erlaubt eine wirkungsvolle Diskrimination der guten Signalteile eines Welienpaketes. Sie kann insbesondere als Vorselektion für die Periodendauerauswertung nach Patentarjn. P 25 57 906.0 »Verfahren zur Messung der Frequenz und Periodendauer von nicht kohärenten Wellenpaketen« dienen. Auch kann sie mit dem in der Patentanmeldung P 26 01 352.5 »Verfahren zur Feststellung der Bewegungsrichtung bei Dopplervelocimetern« beschriebenen Richtungssinndetektor kombiniert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

26 Ol 351 !■■■'. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Unterdrückung von Signalteilen mit zu kleiner Amplitude in einer periodischen Eingangsspannung (Üein). insbesondere bei der Auswertung von Wellenpaketen, bei dem ein erster oberer Schwellwert (Tt⁺) und ein zweiter oberer Schwellwert (T₂ ⁺) kleiner als der erste obere Schwellwert (T] ⁺), sowie ein erster unterer Schwellwert (T\-) und ein zweiter unterer Schwellwert (T2~) zwischen dem zweiten oberen Schwellwert (Ti⁺) und dem ersten unteren Schwellwert (Ti-) festgelegt werden, und bei dem die Zeitpunkte (x, u), in denen die Eingangsspannung (Uein) die oberen Schwellwerte (T₁ +, T₂ ⁺) überschreitet, und die Zeitpunkte (y, v), in denen die Eingangsspannung (L'ein) die unteren Schwellwerte (T\~, T\~) unterschreitet, gemessen und zur Auswertung herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Reihenfolge der Zeitpunkte (x, y, u, v) festgestellt wird und ein Abschnitt der Eingangsspannung (Uein), der zwischen einem dem zweiten oberen Schwellwert (Ti⁺) zugeordneten Zeitpunkt (u) und einem dem zweiten unteren Schwellwert
zugeordneten Zeitpunkt (v) liegt, nur dann zur Weiterverarbeitung herangezogen wird, wenn jedem dieser Zeitpunkte (u, v) wenigstens eine Sequenz von Zeitpunkten der Art uxvy vorangegangen ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Zeitpunkte (x, y, u, v) mindestens zwei niveaugeschaltete, bistabile Kippschaltungen (FFu FFi) vorgesehen sind, von denen die erste (FFt) den ersten oberen (T]⁺) und unteren (T\~) Schwellwert und die zweite (FFi) den zweiten oberen (T₂ ⁺) und unteren (Ti-) Schwellwert aufweist, und daß die erste Kippschaltung (FF\) mit einem direkten Ausgang (Si) auf den D-Eingang eines ersten D-Flip-Flops CDi) und mit einem inversen Ausgang (St) auf den D-Eingang eines zweiten D-Flip-Flops (D₂) geführt ist, daß die zweite Kippschaltung C^i) mit einem direkten Ausgang (S₂) auf den C-Eingang des zweiten D-Flip-Flops (D₂) und mit einem inversen Ausgang (S₂) auf den C-Eingang des ersten D-Flip-Flops CD,) geführt ist, und daß die Q-Ausgänge CQ:, Qi) der D-Flip-Flops (D_u D₂) den Eingängen eines UND-Tores zugeführt sind, dessen Ausgangssignal, wenn es einer logischen »1« entspricht, eine Torschaltung für die Eingangsspannung (Uein) durchlässig steuert und die Eingangsspannung (Uein) sperrt, wenn es einer logischen »0« entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kippschaltungen (FFt und FF₂) Flip-Flops mit dazugehörigen Komparatoren sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kippschaltungen (FFt und FF₂) Schmitt-Trigger sind.