DE3411654C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Frequenz eines Eingangssignales - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Frequenz eines EingangssignalesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Messung der Frequenz eines Eingangssignales gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 5.
Zur Frequenzmessung stehen mehrere, unterschiedliche Arten
von Vorrichtungen zur Verfügung. Hierzu zählen z. B.:
- - Vorrichtungen mit einem Frequenzdiskriminator, der durch das Signal selbst sowie durch dasselbe, jedoch verzögerte Signal gespeist wird. Eine solche Vorrichtung ist z. B. in dem Artikel von N. E. GODDARD "Instantaneous Frequency Measuring receivers" in IEEE Trans. 1972, MTT-20, Seiten 292 bis 293 beschrieben. Derartige Vorrichtungen weisen nun aber den Nachteil auf, daß sie nicht zur Messung der jeweiligen Frequenzen von gleichzeitig auftretenden Elementarsignalen verwendet werden können.
- - Vorrichtungen, bei denen die Anzahl von Perioden des Signals pro Zeiteinheit gezählt wird. Auch diese Vorrichtungen sind nicht zur Frequenzmessung bei gleichzeitig auftretenden Signalen unterschiedlicher Frequenz geeignet. Zudem sind sie auch für Signale sehr hoher Frequenz ungeeignet.
- - Vorrichtungen mit dispersiver Leitung, in denen aufgrund der gegebenen Abhängigkeit der Ausbreitungszeit von der Signalfrequenz diese Signalfrequenz aus der Laufzeit zwischen Eingang und Ausgang der Leitung erhalten werden kann. Mit einer solchen Vorrichtung ist es zwar möglich, die jeweiligen Frequenzen gleichzeitig auftretender Signale zu messen, von Nachteil ist jedoch, daß sie ein relativ schmales Arbeitsfrequenzband besitzt.
Bei einer aus der US 35 41 443 bekannten Frequenzmeßvorrichtung
der eingangs genannten Art wird das Eingangssignal dem
einen Ende einer am anderen Ende kurzgeschlossenen Übertragungsleitung
aufgegeben, um im Inneren der Leitung eine stehende
Welle zu erzeugen, deren Amplitude an voneinander verschiedenen
Stellen abgegriffen wird. Hierzu sind zwei Sensoren
vorgesehen, deren Abstand versuchsweise ermittelt und
festgelegt wird. Die jeweilige Frequenz wird über das Verhältnis
der beiden Amplitudenwerte ermittelt, wobei das jeweilige
Ergebnis mittels einer Ausgangsmatrix unter Verwendung
einer Vielzahl von Schwellwertschaltern digital dargestellt
wird. Auch diese Vorrichtung ist lediglich für einen
relativ schmalen Frequenzbereich einsetzbar, wobei aus einem
Frequenzgemisch bestehende Eingangssignale in der Regel nicht
verarbeitet werden können.
In der US 31 35 917 ist eine Frequenzmeßvorrichtung beschrieben,
die eine Verzögerungsleitung aufweist, entlang der das
hindurchgeführte Eingangssignal mehrfach abgetastet wird,
wobei die erhaltenen Abtastwerte einem Netzwerk aus mehreren
Leitungskopplern und Phasenschiebern zugeführt werden, um
durch das Netzwerk verlaufende Pfade zu schaffen, die von der
Frequenz abhängig sind. An den entsprechenden Ausgängen des
Netzwerkes ergeben sich somit mehr oder weniger hohe Pegel,
anhand der die gesuchte Frequenz identifiziert werden kann.
Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, die
genannten Mängel zu beseitigen und insbesondere ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem auch die Frequenzen
komplexerer, aus einem Frequenzgemisch bestehender
Eingangssignale einfach und zuverlässig gemessen werden können
und ein relativ breiter Frequenzbereich erfaßbar ist.
Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen
Verfahrens geschaffen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist beim erfindungsgemäßen Verfahren
vorgesehen, daß mittels der entlang der Übertragungsleitung
angeordneten Sensoren ein für die Hüllkurve der stehenden
Welle repräsentatives Abtastsignal erzeugt wird, daß das
Abtastsignal einer Fouriertransformation unterzogen und daraus
die räumliche Frequenz Fs der Hüllkurve bestimmt wird,
und daß die Frequenz f des Eingangssignales aus der räumlichen
Frequenz Fs berechnet wird, indem diese mit einem Koeffizienten
c/2 multipliziert wird, in welchem c die Wellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit
in der Übertragungsleitung angibt.
Die erfindungsgemäße Frequenzmeßvorrichtung ist im Patentanspruch
5 angegeben.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung werden demnach die
relativen Phaseneigenschaften der beiden eine gleiche Frequenz
aufweisenden Signale ausgenutzt, die sich in ein und
derselben Übertragungsleitung in entgegengesetzter Richtung
ausbreiten.
Das Eingangssignal, dessen Frequenz f bestimmt werden soll,
wird derart in die Übertragungsleitung eingespeist, daß zwei
Signale entstehen, die sich ausgehend von zwei Anfangspunkten
in entgegengesetzten Richtungen ausbreiten. Im Ergebnis wird
eine stehende Welle erzeugt, deren Hüllkurven periodischen
Schwankungen unterliegt, die von der Entfernung zu einem Referenzpunkt
abhängig sind. Die Hüllkurve der stehenden Welle
wird erfaßt, um deren Frequenz zu messen, die als "räumliche"
Frequenz bezeichnet werden kann, da sie für die erhaltene
räumliche Welle repräsentativ ist. Nachdem die Frequenz f des
eingespeisten Signals zu dieser räumlichen Frequenz proportional
ist, kann diese Signalfrequenz anhand der räumlichen
Frequenz bestimmt werden.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten
der Erfindung angegeben.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Übersichtsschema der erfindungsgemäßen Vor
richtung;
Fig. 2 eine Ausführungsform einer ersten Untergruppe der
Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Ausführungsvariante der ersten Untergruppe
der Vorrichtung;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsvariante desjenigen Teiles
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der in Fig. 2
gezeigt ist; und
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer zweiten Untergruppe
der Vorrichtung nach Fig. 1.
In den Fig. 1 bis 4 ist
eine Übertragungseinrich
tung 2 gezeigt, welche mit einem Eingangssignal un
bekannter Frequenz f gespeist wird. Dieses Eingangssignal
erzeugt zwei Signale gleicher Frequenz f, die sich
in der Übertragungseinrichtung 2 in entgegengesetzten
Richtungen ausgehend von den Anfangspunkten A bzw. B ausbreiten,
die als Anfangspunkte der Ausbreitung bezeichnet wer
den.
Die Mittel zur Erzeugung der beiden aus dem
Eingangssignal abgeleiteten
Signale sind nicht dargestellt.
Die Übertragungseinrichtung 2 kann aus Übertragungsleitun
gen gebildet sein (wie sie z. B. in den Fig. 2, 3 und 4
gezeigt sind) oder aus (nicht dargestellten) Schaltungsan
ordnungen, in denen der elektrische Weg des Signales kür
zer ist als die Wellenlänge, die der Frequenz f des
Eingangssignals entspricht.
Fig. 1 zeigt das Übersichtsschema der erfindungsgemäßen
Vorrichtung:
Das resultierende, in der Übertragungseinrichtung 2 vorliegende Signal wird an den Eingang einer Schaltung 3 angelegt, die die Hüllkurve des Signals bestimmt.
Das resultierende, in der Übertragungseinrichtung 2 vorliegende Signal wird an den Eingang einer Schaltung 3 angelegt, die die Hüllkurve des Signals bestimmt.
Diese Hüllkurve weist periodische Änderungen mit der sogenann
ten räumlichen Periode Ts in Abhängigkeit von der Entfer
nung s eines jeweiligen Punktes der Übertragungseinrichtung 2 von
einem Referenzpunkt Mo auf.
Eine vorzugsweise als Fouriertransformationsschaltung dienende Schaltung 4 bestimmt die räumliche Frequenz Fs=1/Ts
aus der von der Schaltung 3 erzeugten Hüllkurve, und eine
Einrichtung oder Schaltung 5 berechnet aus der räumlichen Frequenz Fs die
Frequenz f des Eingangssignals unter Anwendung der
Formel (1): f=c · Fs/s, worin c die Ausbreitungsgeschwin
digkeit der Wellen in der Übertragungseinrichtung 2 ist.
Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wird
nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.
Eine erste Ausführungsform der Übertragungseinrichtung 2
und der Schaltung 3 zur Bestimmung der Hüllkurve ist in
Fig. 2 gezeigt.
Die Übertragungseinrichtung 2 ist z. B. aus einer einfachen
Übertragungsleitung 200 gebildet, an deren die Anfangspunkte A, B bildenden Enden,
die beiden vom Eingangssignal abgeleiteten Signale derselben
Frequenz f angelegt werden.
Die gleichzeitige Anwesenheit von zwei Signalen auf der
selben Leitung erzeugt eine stehende Welle.
Da erfindungsgemäß
die relativen Phaseneigenschaften
zweier Signale gleicher Frequenz ausgenutzt werden, die sich in ent
gegengesetzten Richtungen in einer Übertragungseinrich
tung ausbreiten, wird nun die resultierende stehende Welle
näher betrachtet. Gemäß einer als Beispiel angegebenen
Ausführungsform wird die erzeugte stehende Welle durch
Abtastung mittels N Kopplungseinrichtungen 201, 202, . . .
20N abgenommen. Es wird angenommen, daß die Kopplungen
schwach sind, um die stehende Welle nicht zu stören.
Die Schaltung 3 zur Bestimmung der Hüllkurve der stehen
den Welle kann beispielsweise aus N Detektoren 301, 302,
. . . 30N gebildet sein, die jeweils den Kopplungseinrich
tungen 201, 202, . . . 20N zugeordnet sind und mit diesen eine Mehrzahl
von Sensoren 201, 301 - 20N, 30N bilden, die jeweils einen Abtastwert der Hüllkurve der stehenden Welle liefern.
Die Anzahl und die Lage der Kopplungseinrichtungen 201,
202, . . . 20N werden unter Anwendung des Shannon-Theorems
derart bestimmt, daß am Ausgang der Detektoren 301, 302,
. . . 30N innerhalb des Betriebsfrequenzbandes die Hüllkurve
der stehenden Welle als Funktion der Entfernung s vom Re
ferenzpunkt Mo rekonstruiert wird.
Die von den N Detektoren 301, 301, . . . 30N erfaßten und
abgegebenen Abtastwerte werden an den Eingang eines
Raum/Zeit-Wandlers 31 angelegt, der an seinem Aus
gang 311 ein periodisches Zeitsignal Sp abgibt, das die abge
tasteten Änderungen der Ausgangsspannung der N Detektoren 301 - 30N
darstellt, d. h. die zeitabhängigen Änderungen der Hüll
kurve der stehenden Welle, die in der Übertragungsein
richtung 2 erzeugt wird. Die Detektoren 301 - 30N sind vorzugsweise
Quadraturdetektoren. Der Raum/Zeit-Wandler 31 kann beispiels
weise als Umschalter mit N Eingängen ausgebildet sein,
die jeweils eines der Ausgangssignale der Detektoren 301,
302, ... 30N erhalten, um diese nacheinander
an den Ausgang 311 mit einer vorbestimmten Frequenz
durchschalten, die durch ein äußeres Impulssignal der
Frequenz fe bestimmt wird.
Der Ausgang 311 des Raum/Zeit-Wandlers 31 ist
mit dem Eingang der vorzugsweise als Fouriertransformationsschaltung ausgelegten Schaltung 4 verbunden, welche die
räumliche Frequenz Fs der abgetasteten Hüllkurve bestimmt.
Die Schaltung 5 berechnet anschließend die Fre
quenz f=c · Fs/2 des Eingangssignals und der davon abgeleiteten
Signale, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.
Es sei Mo ein Referenzpunkt der Übertragungseinrichtung 2,
für den die elektrischen Wegstrecken, welche von den bei
den vom Eingangssignal abgeleiteten Signalen (gleiche Frequenz und gegebenenfalls
Phasenverschiebung Φ) durchlaufen werden, gleich sind.
Die Phasenverschiebungen, die jedes der beiden abgeleiteten
Signale zwischen ihren Anfangspunkten A und B der Aus
breitung und dem Referenzpunkt Mo der Übertragungsleitung 200
erfahren, sind gleich, und infolgedessen ist ihre relati
ve Phasenlage am Referenzpunkt Mo dieselbe wie ihre even
tuelle gegenseitige Phasenverschiebung Φ an den durch die Eingänge
der Übertragungsleitung 200 gebildeten Anfangspunkten
A, B.
An jedem Punkt der Übertragungsleitung 200, der in einer
Entfernung s vom Referenzpunkt Mo liegt, wird die resul
tierende Spannung e(s) durch die Beziehung (2) ausge
drückt:
worin:
- - E eine Spannung ist, welche von der Amplitude der an jedem Ende der Übertragungsleitung 200 eingespeisten Signale abhängt:
- - Φ die Phasendifferenz zwischen den beiden vom Eingangssignal abgeleiteten Signale der Übertragungsleitung 200 ist; und
- - ω=2π·f die Kreisfrequenz ist, welche der unbekannten Frequenz f der beiden Signale entspricht.
Es wurde angenommen, daß die Kopplungseinrichtungen 201,
202, ... 20N derart ausgelegt sind, daß sie die erzeugte
stehende Welle nicht stören.
Die entlang der Übertragungsleitung 200 durch die Quadraturdetektoren 301 - 30N erfaßte
Spannung E(s) ist proportional zu
Die nach Filterung am Ausgang des Raum/Zeit-Wandlers 31
erhaltene Spannung ist dann proportional zu
E² · [1+cos (2π F · t)], für einen geeigneten Wert des
Zeitursprungs, worin F die Frequenz der resultierenden
Welle am Ausgang des Raum/Zeit-Wandlers 31 ist.
Es kann gezeigt werden, daß die resultierende Frequenz F
mit der räumlichen Frequenz Fs durch die Beziehung (3)
verknüpft ist:
F = fe · Δs · Fs (3)
worin:
- - fe die Frequenz der Abtastung der Hüllkurve durch den Raum/Zeit-Wandler 31 ist (Frequenz des Impuls signals, durch das der Umschalter bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel gesteuert wird); und
- - Δs der Abstand zwischen den Koppelungseinrichtungen 201, 202, ... 20N ist.
Die Schaltung 4 bestimmt z. B. durch Fourieranalyse die
Frequenz F des Zeitsignals Sp am Ausgang des Raum/Zeit-Umsetzers 31 und berechnet die räum
liche Frequenz Fs der Hüllkurve durch die oben angegebene
Formel (3). Die Schaltung 5 berechnet aus der von der
Schaltung 4 gelieferten räumlichen Frequenz Fs die Fre
quenz f des Eingangssignals unter Anwendung der oben
erwähnten Formel (1), nämlich f=c · Fs/2.
Wenn das Eingangssignal ein komplexes Signal ist, d. h.
aus einer Mehrzahl von elementaren Signalen unterschied
licher Frequenzen zusammengesetzt ist, so kann gezeigt
werden, daß die Hüllkurve der stehenden Welle Informatio
nen trägt, die zu jeder einzelnen Frequenz gehören: Die
längs der Übertragungsleitung 200 erfaßte Spannung ist die
Summe der Spannungen, die für jedes elementare Signal ge
trennt erhalten würden, angelegt an den Anfangspunkt A und
gegebenenfalls mit einer Phasenverschiebung Φ an den
Anfangspunkt B, wobei die Phasenverschiebung Φ für alle elementa
ren Signale dieselbe ist.
Die Schaltung 4 ermöglicht für den Fall eines komplexen
Signals das Herauslösen jeder Frequenz F, die jeweils
einem elementaren Signal entspricht, und die Berechnung
jeder entsprechenden räumlichen Frequenz Fs.
Gemäß einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform
ist der zweite Anfangspunkt B der Signalausbreitung kurz
geschlossen, so daß das zweite Signal der beiden vom Eingangssignal abgeleiteten Signale
gleich dem ersten Signal ist, welches sich in entgegengesetzter
Richtung nach Reflexion an dem Kurzschluß ausbreitet.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Übertra
gungseinrichtung 2, die in Verbindung mit der Schaltung 3 nach
Fig. 2 in der Vorrichtung nach Fig. 1 anwendbar ist:
Demnach kann die Übertragungseinrichtung 2 auch zwei Übertragungs leitungen 210 und 220 enthalten, die parallel liegen und an einem Ende jeweils mit ihrer charakteristischen Impe danz Z1 bzw. Z2 abgeschlossen sind, während ihr anderes Ende jeweils demjenigen Ende der anderen Leitung gegen überliegt, das mit seiner charakteristischen Impedanz abgeschlossen ist.
Demnach kann die Übertragungseinrichtung 2 auch zwei Übertragungs leitungen 210 und 220 enthalten, die parallel liegen und an einem Ende jeweils mit ihrer charakteristischen Impe danz Z1 bzw. Z2 abgeschlossen sind, während ihr anderes Ende jeweils demjenigen Ende der anderen Leitung gegen überliegt, das mit seiner charakteristischen Impedanz abgeschlossen ist.
Die beiden vom Eingangssignal abgeleiteten werden an das offene Ende
der ersten bzw. zweiten Übertragungsleitung 210 bzw. 220
angelegt, wobei diese Enden wiederum die Anfangspunkte A, B bilden.
Jede Kopplungseinrichtung 201, 202, . . . 20N kann einen
ersten und einen zweiten Koppler enthalten, die einen
Teil des durch die erste bzw. die zweite Übertragungsleitung 210, 220
übertragenen Signals abgreift, sowie eine Schaltung, wel
che die Summe der abgegriffenen Signale bildet.
In noch einfacherer Weise kann jede Kopplungseinrichtung
201, 202, . . . 20N sowohl an die erste als auch an die
zweite Übertragungsleitung 210 bzw. 220 angekoppelt sein. Es erfolgt
also eine Summierung der an den beiden Übertragungsleitungen 210, 220 abgegriffenen
Signale an den beiden einander jeweils gegenüberliegenden Punkten M1, M′1; . . .; bzw. MN, M′N.
Bei einer solchen
Ausbildung besitzen die Übertragungsleitungen 210 und 220 eine pro
gressive Arbeitsweise. Diese Ausführungsform ermöglicht
erforderlichenfalls die Verstärkung der Signale längs der
Leitungen, während bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die
Verstärkung nur an den die Eingänge der Leitung 200 bildenden
Anfangspunkten A und B erfolgen kann.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der durch eine Schaltung gebildeten Übertragungseinrichtung
2 und der Schaltung 3 nach Fig. 1.
Die Übertragungseinrichtung 2 umfaßt eine Übertragungslei
tung 230 mit verteilten Konstanten und z. B. vom Koaxial
typ, an deren beiden Enden bzw. Anfangspunkten A und B die zwei Signale
angelegt werden und deren Leitungsimpedanzen mit L
bezeichnet sind. Die Kopplungseinrichtung zum Abgreifen
der stehenden Welle ist durch Transistoren gebildet, wel
che in Fig. 4 durch ihre Ersatzschemata 201, 202, ... 20N
dargestellt sind. Die Eingangsstörkapazität der Transi
storen geht in die Berechnung der Leitungsimpedanz der
Leitung ein, und die Eingangskapazität jedes Kopplungs
transistors ist durch eine einzige Kapazität dargestellt,
die mit C bezeichnet ist.
Die Detektoren 301, 302, . . . 30N der eine Untergruppe bildenden Schaltung 3 sind
jeweils durch die Parallelschaltung einer Gleichrichter
diode D mit einer Kapazität C′ gebildet. Ein Raum/Zeit-
Wandler 31 vervollständigt z. B. wie bei Fig. 2 die
Schaltung 3 und gibt an seinem Ausgang 311 ein Zeitsignal Sp ab,
welches die Hüllkurve der stehenden Welle darstellt.
Fig. 5 zeigt eine detaillierte Ausführungsform der zur Messung
verwendeten Schaltung 4 für eine parallele Verarbeitung.
In diesem Falle ist der Raum/Zeit-Wandler
31 (Fig. 2 und 4) nicht erforderlich. Die von
den Detektoren 301, 302, . . . 30N der Schaltung 3 zur Be
stimmung der Hüllkurve gelieferten Abtastwerte werden
über Wichtungswiderstände 411, . . . 41N;
. . .; 4M1, . . . 4MN an die positiven oder negativen Ein
gänge von M Addierschaltungen 41, . . . 4M angelegt, so daß
der Ausgang 401, . . . 40M jeder dieser M Addierschaltungen
41, . . . 4M einem Punkt der diskreten Fouriertranformier
ten der Hüllkurve entspricht. Eine Gruppe 40 von Logik
schaltungen ermöglicht die Bestimmung desjenigen Kanals oder
Ausgangs unter den Kanälen bzw. Ausgängen 401, . . . 40M, dessen Pegel maximal ist,
um daraus die entsprechende räumliche Frequenz Fs abzu
leiten. Diese räumliche Frequenz Fs wird codiert und von
der Schaltung 5 ausgewertet, um die Frequenz f = c · Fs/2
des Eingangssignals zu berechnen.
Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht somit innerhalb
eines breiten Frequenzbandes die Berechnung der Frequenz
eines Signales sowie der jeweiligen Frequenzen von gleich
zeitig auftretenden Signalen von insbesondere hoher
Frequenz.
Claims (10)
1. Verfahren zur Messung der Frequenz eines Eingangssignales,
bei dem in wenigstens einer Übertragungsleitung eine stehende
Welle erzeugt wird, indem zwei von dem Eingangssignal abgeleitete
Signale in entgegengesetzten Richtungen durch die
Übertragungsleitung geschickt werden, und die stehende Welle
mittels an unterschiedlichen Stellen der Übertragungsleitung
angeordneter Sensoren abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß mittels der entlang der Übertragungsleitung angeordneten
Sensoren ein für die Hüllkurve der stehenden Welle repräsentatives
Abtastsignal erzeugt wird, daß das Abtastsignal
einer Fouriertransformation unterzogen und daraus die räumliche
Frequenz Fs der Hüllkurve bestimmt wird, und daß die Frequenz
f des Eingangssignales aus der räumlichen Frequenz Fs
berechnet wird, indem diese mit einem Koeffizienten c/2 multipliziert
wird, in welchem c die Wellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit
in der Übertragungsleitung angibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hüllkurve mittels einen gleichen Abstand Δs voneinander aufweisender
Sensoren abgetastet wird, daß zur Bestimmung der
räumlichen Frequenz Fs der stehenden Welle ein Zeitsignal
erzeugt wird, indem die Ausgangssignale der Sensoren nacheinander
mit einer Abtastfrequenz Fe abgerufen werden, und daß
dieses Zeitsignal einer Fouriertransformation unterzogen
wird, deren Maximalpegel die zeitliche Frequenz F angibt, aus
der die räumliche Frequenz Fs aufgrund der Beziehung
Fs = F/(Fe · Δs)berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Bestimmung der räumlichen Frequenz Fs der Hüllkurve die von
den Sensoren gelieferten Ausgangssignale parallel verarbeitet
und hierbei einer diskreten Fouriertransformation unterzogen
werden, deren Maximalpegel die räumliche Frequenz Fs angibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Eingangssignal jeweils einem Ende zweier Übertragungsleitungen
aufgegeben wird, die am anderen Ende jeweils mit ihrer
charakteristischen Impedanz abgeschlossen sind, wobei die
beiden Übertragungsleitungen derart parallel zueinander angeordnet
sind, daß das abgeschlossene Ende der einen Übertragungsleitung
dem das Eingangssignal aufnehmenden Ende der
jeweils anderen Übertragungsleitung gegenüberliegt.
5. Vorrichtung zur Messung der Frequenz eines Eingangssignales
mit wenigstens einer Übertragungsleitung (200, 210, 220),
in der sich zwei von dem Eingangssignal abgeleitete Signale
in entgegengesetzten Richtungen ausbreiten, sowie mit an unterschiedlichen
Stellen der Übertragungsleitung (200, 210,
220) angeordneten Sensoren (201, 301 - 20N, 30N) zur Abtastung
der sich in der Übertragungsleitung (200, 210, 220)
ausbildenden stehenden Welle, insbesondere zur Durchführung
des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Sensoren (201, 301
- 20N, 30N) zur Bildung eines für die Hüllkurve der stehenden
Welle repräsentativen Abtastsignales mit einem jeweiligen
Abstand Δs entlang der Übertragungsleitung (200, 210, 220)
angeordnet ist, daß eine vom Abtastsignal beaufschlagte
Fouriertransformationsschaltung (4) vorgesehen ist, die Mittel
zur Bestimmung der räumlichen Frequenz Fs der Hüllkurve
umfaßt, und daß eine Einrichtung (5) zur Berechnung der Frequenz
f des Eingangssignales aus der räumlichen Frequenz Fs
und der Wellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit c in der Übertragungsleitung
(200, 210, 220) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die von den Sensoren (201, 301 - 20N, 30N) gelieferten Ausgangssignale
zur Bildung eines Zeitsignales einem Raum/Zeit-Wandler
(31) mit einem Umschalter zugeführt sind, der mehrere
jeweils mit einem Sensor (201, 301 - 20N, 30N) verbundene
Eingänge und einen das Zeitsignal liefernden Ausgang umfaßt,
auf den die Eingänge nacheinander mit einer Abtastfrequenz Fe
entsprechend einem äußeren Steuerimpulssignal durchschaltbar
sind, und daß die vom Zeitsignal beaufschlagte Fouriertransformationsschaltung
(4) Mittel zur Bestimmung der zeitlichen
Frequenz F entsprechend dem Maximalpegel der Fouriertransformation
sowie Mittel zur Berechnung der räumlichen Frequenz Fs
aus der zeitlichen Frequenz F aufgrund der Beziehung
Fs = F/(Fe · Δs)umfaßt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die gleichzeitig von sämtlichen Ausgangssignalen der Sensoren
(201, 301 - 20N, 30N) beaufschlagte Fouriertransformationsschaltung
(4) für eine parallele Verarbeitung der Ausgangssignale
ausgelegt ist und diese einer diskreten Fouriertransformation
unterzieht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fouriertransformationsschaltung (4) eine Mehrzahl von M
Addierschaltungen (41 - 4M) mit jeweils einem positiven und
einem negativen Eingang besitzt und daß den Eingängen einer
jeden Addierschaltung (41 - 4M) die Ausgangssignale von N
Sensoren (201, 301 - 20N, 30N) über jeweils einen Wichtungswiderstand
(411 - 41N; . . . 4M₁ - 4MN) zugeführt sind, wobei
die Ausgänge der Addierschaltungen (41 - 4M) jeweils eine von
M Stellen der diskreten Fouriertransformation liefern.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Bestimmung der zeitlichen Frequenz
F entsprechend dem Maximalpegel der Fouriertransformation
eine Gruppe (40) von Logikschaltungen umfaßt, die feststellt,
welches von den Ausgangssignalen der M Addierschaltungen
(41 - 4M) den höchsten Pegel besitzt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei jeweils am einen Ende das Eingangssignal
aufnehmende und am anderen Ende mit ihrer charakteristischen
Impedanz abgeschlossene Übertragungsleitungen
(210, 220) vorgesehen sind und daß die beiden Übertragungsleitungen
(210, 220) derart parallel zueinander angeordnet
sind, daß das abgeschlossene Ende der einen Übertragungsleitung
(210, 220) dem das Eingangssignal aufnehmenden Ende der
jeweils anderen Übertragungsleitung (220, 210) gegenüberliegt.
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