DE10162571B4

DE10162571B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Unterdrückung von Störungen in Eingangssignalen mit einer Folge von digitalen Nutzsignalen

Info

Publication number: DE10162571B4
Application number: DE2001162571
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Groiss
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: DE10162571A1

Abstract

Verfahren zur Unterdrückung von Störungen (31, 33, 33', 33'', 45, 45') in Eingangssignalen, die eine Folge von digitalen Nutzsignalen (9, 9', 30, 30', 30'') aufweisen, deren Dauer jeweils unter einer vorgegebenen maximalen Nutzsignaldauer liegt und die um eine Nutzsignalpause voneinander beabstandet sind, deren Dauer über einer vorgegebenen Mindestdauer liegt, bei dem ein Eingangssignal geregelt verstärkt wird, wobei in der Regelung das verstärkte Eingangssignal mit einer Anstiegs- und Abklingzeitkonstante integriert und zur Regelung der Verstärkung rückgeführt wird, wobei die Werte der Anstiegs- und Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit von der maximalen Nutzsignaldauer und/oder der Mindestdauer der Nutzsignalpause vorbestimmt sind, bei dem die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit davon, ob der Pegel des Stellsignals der Regelung einen vorgegebenen Zeitkonstantenreferenzpegel überschreitet, auf einen von zwei vorbestimmten Werten gesetzt wird oder bei dem geprüft wird, ob seit einem Aktivierungszeitpunkt, zu dem das verstärkte Eingangssignal einen Aktivierungsschwellwert überschritten hat, eine erste Zeitdauer, die länger als die maximale...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterdrückung von Störungen in Eingangssignalen, die eine Folge von digitalen Nutzsignalen aufweisen, deren Dauer jeweils unter einer maximalen Nutzsignaldauer liegt und um eine Nutzsignalpause voneinander beabstandet sind, deren Dauer über einer vorgegebene Mindestdauer liegt.
Daten werden oftmals in Form digitaler Daten übertragen. Die digitalen Daten können dabei insbesondere in Form von sogenannten digitalen Burstsignalen vorliegen. Dabei umfaßt ein solches Burstsignal eine vorgegebene Mindestanzahl von mit einer vorgegebenen Burstfrequenz aufeinanderfolgenden Einzelpulsen, die in einer Gruppe, im folgenden auch als Burst bezeichnet, zusammengefaßt sind. Ein Burst kann damit ein Bit darstellen. In solchen Burstsignalen sind also zweierlei Folgen von Pulsen von Bedeutung: Die Folge der Einzelpulse in einem Burst und die Folgen von Bursts, die das eigentliche Nutzsignal darstellen.
Folgen von Nutzsignalen, die digitale Daten enthalten, sind häufig durch eine bestimmte vorgegebene zeitliche Struktur gekennzeichnet. Diese kann beispielsweise darin bestehen, daß die Dauer der Nutzsignale jeweils eine maximale Nutzsignaldauer unterschreitet und die Nutzsignale jeweils mit einer Nutzsignalpause aufeinanderfolgen, deren Dauer eine vorgegebene Mindestdauer überschreitet. Häufig liegen für Nutzsignaldauer und Nutzsignalpause bestimmte Zeitfenster fest, so daß der zeitliche Abstand des Beginns zweier aufeinanderfolgender Nutzsignale vorgegeben ist.
Um in einer Empfangseinrichtung Störsignale in Eingangssignalen mit Bursts zu unterdrücken, wird das Eingangssignal meist einer Bandfilterung unterzogen, wobei die Filtermittenfrequenz des verwendeten Bandpaßfilters die Burstfrequenz ist. Diese Maßnahme erlaubt eine gute Störsignalunterdrückung und damit nachfolgend eine hohe Verstärkung des Eingangssignals in einem Empfänger. Nach der Bandfilterung und der Verstärkung erfolgt dann eine entsprechende Weiterverarbeitung, beispielsweise wird ein Demodulator mit einem Komparator verwendet, um ein digitales Ausgangssignal zu erzeugen.
Der Nachteil eines solchen Ansatzes besteht darin, daß Störsignale, die Frequenzanteile im Bereich der Filtermittenfrequenz des Bandfilters aufweisen, kaum unterdrückt werden. Sie passieren das Bandpaßfilter, werden im Demodulator verarbeitet und können zu fehlerhaften Ausgangssignalen führen. Solche Störsignale können in unterschiedlichen Formen auftreten.
Zum einen gibt es Dauerstörungen, die den eigentlichen Nutzsignalen überlagert sind und deren Frequenzbereich sich über die Filtermittenfrequenz des Filters erstreckt.
Zum anderen können die Störsignale ähnliche Eigenschaften wie Nutzsignale aufweisen. Insbesondere können sie sich beispielsweise von einem Nutzsignal nur durch die Dauer des Bursts unterscheiden. Dies tritt häufig bei der Infrarotsignalübertragung auf, die typische Nutzsignalburstlängen von bis zu 1 ms verwendet, wobei z. B. Leuchtstofflampen oft bis zu 10 ms lange Störbursts mit Burstfrequenzen und Signalamplituden abgeben, die denen der Nutzbursts der Infrarotdatenübertragung ähnlich sind.
Darüber hinaus können Störsignale als kurze Bursts oder kurze aperiodische Störungen in Nutzsignalpausen auftreten.
Entsprechende Probleme bestehen grundsätzlich auch für digitale Daten, die nicht in Form von Bursts übertragen werden.
Zur Unterdrückung solcher Störungen könnte man daran denken, den Pegel des Demodulators entsprechend voreinzustellen, so daß ein bestimmter Störsignalpegel verkraftet werden kann. Damit könnte man allerdings Störsignale, die sich im wesentlichen nur hinsichtlich der Signaldauer von Nutzsignalen unterscheiden, nicht unterdrücken. Ein anderer Ansatz könnte in einer Nachregelung des Demodulatorpegels bestehen. Bei der entsprechenden Nachregelung ergäbe sich aber das Problem, daß Störsignale, die Ähnlichkeit mit Nutzsignalen haben, nicht als Störsignale erkannt und entsprechend ausgeblendet werden. Weiterhin könnte als Ansatz verfolgt werden, die Dauer der Nutzsignale mitzuberücksichtigen. Dazu wäre jedoch ein aufwendiger digitaler Algorithmus notwendig, der in der Realisierung sehr kostspielig würde.
Aus der DE 101 26 801 A1 ist ein Verfahren und eine Anordnung bekannt, mit welchem eine fehlerfreie Datenübertragung sichergestellt werden soll, indem das Informationssignal mit einer variablen Verstärkung verstärkt wird, wobei das vorteilhafterweise zuvor bandpassgefilterte und demodulierte Informationssignal einem Integralregler zugeführt wird, welcher die Verstärkung des Verstärkers im Wesentlichen auf einem einer Reglerschwelle entsprechenden Wert hält. Dabei kann der Integralregler zur Erhöhung der Verstärkung eine kürzere Zeitkonstante als zum Erniedrigen aufweisen, so dass die Verstärkung schneller erhöht als erniedrigt wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Störungen in Eingangssignalen, die eine Folge von digitalen Nutzsignalen aufweisen, deren Dauer jeweils unter einer maximalen Nutzsignaldauer liegt und die um eine Nutzsignalpause voneinander beabstandet sind, deren Dauer eine vorgegebene Mindestdauer überschreitet, sowie ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, so daß eine verbesserte Ausblendung von Störsignalen erreicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Unterdrückung von Störungen in Eingangssignalen, die eine Folge von digitalen Nutzsignalen aufweisen, deren Dauer jeweils unter einer vorgegebenen maximalen Nutzsignaldauer liegt und die um eine Nutzsignalpause voneinander beabstandet sind, deren Dauer über einer vorgegebenen Mindestdauer liegt, bei dem ein Eingangssignal geregelt verstärkt wird, wobei in der Regelung das verstärkte Eingangssignal mit einer Anstiegs- und Abklingzeitkonstante integriert und zur Regelung der Verstärkung rückgeführt wird, wobei die Werte der Anstiegs- und Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit von der maximalen Nutzsignaldauer und/oder der Mindestdauer der Nutzsignalpause vorbestimmt sind, bei dem die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit davon, ob der Pegel des Stellsignals einen vorgegebenen Zeitkonstantenreferenzpegel überschreitet, auf einen von zwei vorbestimmten Werten gesetzt wird oder bei dem geprüft wird, ob seit einem Aktivierungszeitpunkt, zu dem das verstärkte Eingangssignal einen Aktivierungsschwellwert überschritten hat, eine erste Zeitdauer, die länger als die maximale Nutzsignaldauer ist, oder eine zweite Zeitdauer, die die erste Zeitdauer um höchstens die Mindestdauer einer Nutzsignalpause übersteigt, abgelaufen ist, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung und davon, ob der Pegel des Stellsignals einen vorgegebenen Zeitkonstantenreferenzpegel überschreitet, die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante auf einen von drei Werten gesetzt wird.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Störungen in Eingangssignalen, die eine Folge von digitalen Nutzsignalen aufweisen, deren Dauer jeweils unter einer vorgegebenen maximalen Nutzsignaldauer liegt und die um eine Nutzsignalpause voneinander beabstandet sind, deren Dauer über einer vorgegebenen Mindestdauer liegt, wobei die Vorrichtung aufweist, einen Signaleingang und einen Signalausgang, einen Vorverstärker mit einem mit dem Signaleingang verbundenen Vorverstärkereingang, einem mit dem Signalausgang verbundenen Vorverstärkerausgang, an dem der Vorverstärker ein am Signaleingang zugeführtes Eingangssignal um einen Verstärkungsfaktor verstärkt abgibt, und einem Vorverstärkersteuereingang, über den der Verstärkungsfaktor steuerbar ist, und eine Regeleinrichtung mit einem mit dem Vorverstärkerausgang verbundenen Reglereingang und einem mit dem Steuereingang des Vorverstärkers verbundenen Stellsignalausgang, die einen Integralregler mit einem mit dem Reglereingang verbundenen Eingang und einem mit dem Stellsignalausgang verbundenen Ausgang aufweist, der ein am Reglereingang zugeführtes Signal mit einer Anstiegs- und Abklingzeitkonstante zu einem Stellsignal integriert, wobei die Werte der Anstiegs- und Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit von der maximalen Nutzsignaldauer und/oder der Mindestdauer der Nutzsignalpause vorbestimmt sind und wobei die Regeleinrichtung einen Zeitkonstantenkomparator aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Integralreglers verbunden ist und dessen anderer Eingang mit einer Zeitkonstantenreferenzpegelsignalquelle verbunden ist, und bei der der Integralregler einen mit dem Ausgang des Zeitkonstantenkomparators verbundenen Zeitkonstantensteuereingang aufweist und so ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit vom Pegel am Zeitkonstantensteuereingang die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante auf einen von zwei vorbestimmten Werten gesetzt wird.
Eine alternative Lösung der Aufgabe mittels einer Vorrichtung zur Unterdrückung von Störungen in Eingangssignalen der eingangs genannten Art ist den Merkmalen des Anspruchs 13 entnehmbar.
Das Verfahren und die Vorrichtungen dienen zur Unterdrückung von Störungen in Eingangssignalen mit einer Folge von digitalen Nutzsignalen, deren Dauer jeweils eine maximale Nutzsignaldauer unterschreitet und die jeweils mit einer Nutzsignalpause aufeinanderfolgen, deren Dauer eine vorgegebene Mindestdauer überschreitet. Diese durch die maximale Nutzsignaldauer und die Mindestdauer der Nutzsignalpausen gegebene zeitliche Struktur einer Folge von Nutzsignalen wird erfindungsgemäß zur Unterdrückung von Störungen ausgenutzt. Die Nutzsignaldauer und die Mindestdauer der Nutzsignalpausen können dabei anwendungsabhängig bzw. in Abhängigkeit von dem zur Signalübertragung verwendeten Übertragungsprotokoll definiert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Unterdrückung von Störsignalen, indem Eingangssignale um einen Verstärkungsfaktor verstärkt werden, dessen Größe durch ein Stellsignal geregelt wird, das mittels der Regeleinrichtung gebildet wird. Dabei wird zunächst das verstärkte Eingangssignal mit einer Anstiegs- und Abklingzeitkonstante integriert und auf der Basis der Integration das Stellsignal gebildet. Unter Integration mit einer Anstiegs- und einer Abklingzeitkonstante wird dabei im Sinne der Erfindung verstanden, daß bei Integration eines von einem Ruhe- bzw. Null-Pegel abweichenden Signals das integrierte Signal sich in Richtung des Pegels des zu integrierenden Signals mit der Anstiegszeitkonstante verändert. Bei Null-Pegel eines zu integrierenden Signals klingt das integrierte Signal dann mit der Abklingzeitkonstante auf den Null- bzw. Ruhepegel hin ab. Demnach kann beispielsweise die Integration eines Signals mit negativer Logik zu einem abfallenden Pegel des resultierenden Signals führen, wobei der Abfall aber entsprechend der Anstiegszeitkonstanten erfolgt.
Zur Integration ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein entsprechender Integralregler vorgesehen. Dessen Ausgangssignal S_int(t) kann insbesondere als Funktion eines Eingangssignals i(t) im wesentlichen durch die Beziehung
beschreibbar sein, wobei T_int die Anstiegszeitkonstante und S_o ein Offset ist, dessen Größe zusammen mit T_int die Abklingzeitkonstante bestimmt.
Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante sind erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der zeitlichen Struktur der Nutzsignale, d. h. der maximalen Nutzsignaldauer und/oder der Mindestdauer der Nutzsignalpause, bestimmt. Die Werte sind dabei derart gewählt, daß Störsignale wenigstens einer bestimmten Form, beispielsweise Dauerstörsignale, durch Herabsetzung des Verstärkungsfaktors unterdrückt werden.
Die Erfindung sieht dabei vor, die Anstiegs- und Abklingzeitkonstanten so zu wählen, daß ungestörte Nutzsignale mit maximalem Verstärkungsfaktor verstärkt werden und nur bei dem Vorliegen von Störsignalen eine Absenkung der Verstärkung erfolgt. Die Regeleinrichtung erfordert keinen hohen Schaltungsaufwand, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig herstellbar ist.
Um durch die Regelung des Verstärkungsfaktors definiert Störsignale unterdrücken zu können, ist es bevorzugt, daß das Ausgangssignal durch Vergleich des verstärkten Eingangssignals mit einem Ausgangsreferenzpegel digitalisiert wird. Vorzugsweise sind Ausgangsreferenzpegel und Verstärkungsregelung, d. h. insbesondere die Anstiegs- und Abklingzeitkonstanten, so aufeinander abgestimmt, daß die Pegel verstärkter Störsignale unterhalb des Ausgangsreferenzpegels liegen, die von Nutzsignalen dagegen darüber. Gleichzeitig werden durch diese Maßnahme digitale Ausgangssignale mit definiertem Pegel gebildet. Zur Durchführung des Vergleichs ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgabe eines digitalen Signals am Signalausgang ein Ausgangskomparator vorgesehen, dessen einer Eingang mit dem Vorverstärkerausgang, dessen zweiter Eingang mit einer Referenzpegelsignalquelle und dessen Ausgang mit dem Signalausgang verbunden sind. Das gebildete Ausgangssignal kann je nach Anforderung low- oder highaktiv sein.
Durch Verarbeitungsschritte nach der Verstärkung des Eingangssignals, beispielsweise Demodulation, oder Rauschen in der verwendeten Vorrichtung kann dem verstärkten Eingangssignal eine kleines Wechselsignal überlagert sein, das zu einem hochfrequenten Umschalten des Ausgangskomparators führen würde. Es ist daher bevorzugt, daß der Ausgangskomparator eine Kennlinie mit Hysterese aufweist.
Um auch schwache Eingangssignale noch verarbeiten zu können, sollte der maximale Verstärkungsfaktor groß sein. Dies könnte mitunter dazu führen, daß folgende Verarbeitungsstufen übersteuert werden. Es ist daher bevorzugt, daß das verstärkte Eingangssignal vor der Bildung des Ausgangssignals und vor der Verwendung in der Regelung auf einen vorgegebenen Maximalpegel begrenzt wird. Hierzu ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, daß dem Vorverstärkerausgang ein Begrenzer zur Begrenzung vorverstärkter Signale auf einen vorgegebenen Maximalpegel nachgeschaltet ist, wobei der Reglereingang und der Signalausgang mit dem Ausgang des Begrenzers verbunden sind. Wird zur Bildung des digitalen Ausgangssignals ein Schwellwert verwendet, liegt der Maximalpegel zweckmäßigerweise so weit über dem Schwellwert, daß verstärkte Nutzsignale diesen sicher überschreiten.
Wird das verstärkte Eingangssignal unmittelbar oder auch nach einer vorherigen Begrenzung integriert, hängt das Stellsignal stark von dem Pegel des verstärkten Eingangssignals ab. Um eine sehr präzise Ansteuerung des Vorverstärkers zu ermöglichen, ist es bevorzugt, daß der Pegel des verstärkten Eingangssignals mit einem Regelreferenzpegel verglichen und ein entsprechendes Steuersignal gebildet wird, das dann integriert wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es bevorzugt, daß in der Regeleinrichtung dem Integralregler ein Reglerkomparator zum Vergleich eines am Reglereingang zugeführten Signals mit einem vorgegebenen Reglerreferenzpegel dem Integralregler vorgeschaltet ist. Der Reglerreferenzpegel wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß Nutzsignale, die nur wenig, beispielsweise weniger als um einen Faktor 2, über denen eines Störsignals liegen, durch das Verfahren noch eindeutig von den Störsignalen getrennt werden können.
Bei langen Nutzsignalen und/oder langen Störsignalen kann sich durch die Integration eine sehr hohe Variation des Stellsignals ergeben, die zu einer zu großen Änderung des Verstärkungsfaktors führen würde. Es ist daher bevorzugt, daß das Stellsignal der Regelung auf einen Maximalpegel begrenzt wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es daher bevorzugt, daß der Integralregler den Pegel des am Stellsignalausgang abgegebenen Stellsignals auf einen Maximalpegels begrenzt. Besonders bevorzugt sind der Maximalpegel und die entsprechende Verstärkung des Vorverstärkers so gewählt, daß in den Nutzsignalpausen das der Regeleinrichtung zugeführte Signal unter einen Pegel, bei Verwendung eines Reglerkomparators unter den Reglerreferenzpegel, fällt, ab dem eine Integration in dem Integralregler praktisch nicht mehr zu einer Änderung des Stellsignals führt. Unter der Begrenzung auf einen Maximalpegel wird hierbei eine Begrenzung des Betrag des Pegels auf einen Maximalpegel verstanden.
Bei festliegender Anstiegs- und Abklingzeitkonstante können Dauerstörsignale unterdrückt werden. Störsignale, die eine Dauer aufweisen, die länger ist als die maximale Nutzsignaldauer, können aber nicht ausgefiltert werden. Es ist daher bevorzugt, daß die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit davon, ob der Pegel des Stellsignals einen vorgegebenen Zeitkonstantenreferenzpegel überschreitet, auf einen von zwei vorbestimmten Werten gesetzt wird. Die Werte sind natürlich in Abhängigkeit von der Mindestdauer von Nutzsignalpausen und/oder der maximalen Nutzsignaldauer so gewählt, daß Störsignale unterdrückt werden. In der Vorrichtung ist es bevorzugt, daß die Regeleinrichtung einen Zeitkonstantenkomparator aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Integralreglers verbunden ist und dessen anderer Eingang mit einer Zeitkonstantenreferenzpegelsignalquelle verbunden ist, und bei der der Integralregler einen mit dem Ausgang des Zeitkonstantenkomparators verbundenen Zeitkonstantensteuereingang aufweist und so ausgebildet ist, daß in Abhängigkeit vom Pegel am Zeitkonstantensteuereingang die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante auf einen von zwei vorbestimmten Werten gesetzt wird.
Unter der Überschreitung eines Schwellwerts bzw. Pegels durch ein Signal wird hier verstanden, daß der Pegel des Signals ausgehend von einem Ruhepegel bzw. einem Null-Pegel über den Schwellwert wechselt, was je nach Art des Signals und des Schwellwerts durch eine Pegel-Zunahme oder durch eine Pegel-Abnahme erfolgen kann.
Durch die Umschaltung einer der Zeitkonstanten in Abhängigkeit von dem Pegel des durch Integration gebildeten Stellsignals kann bei Störsignalen, die länger sind als die maximale Nutzsignaldauer, durch Änderung der Integrationsbedingungen eine Reduktion der Verstärkung erzielt werden, die zu einer Unterdrückung nicht nur von Dauerstörsignalen, sondern auch von Störsignalen endlicher Dauer, die länger als die maximale Nutzsignaldauer sind, führt. Mit diesem Verfahren bzw. dieser Vorrichtung wird eine Unterdrückung unterschiedlicher Störsignale gewährleistet.
Die Umschaltung der Zeitkonstanten hängt von dem Zeitkonstantenreferenzpegel ab, mit dem der Pegel des Stellsignals verglichen wird. Da jedem Stellsignal ein Verstärkungsfaktor zugeordnet ist, kann auch dem Zeitkonstantenreferenzpegel ein entsprechender Verstärkungsfaktor zugeordnet werden. Vorzugsweise wird durch Vergleich des Stellsignals mit dem Zeitkonstantenreferenzpegel ein Zeitkonstantensteuersignal gebildet, das einen vorgegebenen ersten Zeitkonstantensteuersignalpegel annimmt, wenn der Stellsignalpegel einem Verstärkungsfaktor entspricht, der größer ist als der dem Zeitkonstantenreferenzpegel entsprechende Verstärkungsfaktor, und sonst einen vorgegebenen zweiten Zeitkonstantensteuersignalpegel. Dann wird diejenige Zeitkonstante von Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante, die bestimmt, wie schnell das Stellsignal bei einem einem Eingangssignal mit eingeschaltetem Nutzsignalpegel entsprechenden, der Regeleinrichtung zugeführten Signal in Richtung auf einen einem geringen Verstärkungsfaktor entsprechenden Pegel verändert wird, so gewählt, daß bei Integration eines der Regeleinrichtung zugeführten Signals, das einem verstärkten Eingangssignal mit einem Nutzsignal mit maximaler Nutzsignaldauer entspricht, über die maximale Nutzsignaldauer der Stellsignalpegel über den Zeitkonstantenreferenzpegel nicht in Richtung auf geringen Verstärkungsfaktoren entsprechende Pegel hinausgeht. Die andere Zeitkonstante von Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante wird in Abhängigkeit von dem Zeitkonstantensteuersignal auf einen vorgegebenen Wert für Nutzsignale geschaltet, wenn das Zeitkonstantensteuersignal den ersten Zeitkonstantensteuersignalpegel aufweist, und sonst auf einen vorgegebenen Wert für Störsignale, der größer ist als der Wert für Nutzsignale.
Zweckmäßigerweise kann der Wert für Nutzsignale so klein gewählt sein, daß das Stellsignal nach einer störungsfreien Nutzsignalpause sicher auf einen einem vorgegebenen Standardverstärkungsfaktor entsprechenden Pegel zurückkehrt. Der vorgegebene Standardverstärkungsfaktor ist der Verstärkungswert für störungsfreie Nutzsignalfolgen. Insbesondere kann in dem Fall, daß der Verstärkungsfaktor mit zunehmendem Stellsignalpegel nicht abnimmt, der Zeitkonstantenreferenzpegel wird in Abstimmung mit der Abklingzeitkonstanten zweckmäßig so gewählt sein, daß bei einem Nutzsignal mit der maximalen Nutzsignaldauer das Stellsignal nicht unter den Zeitkonstantenreferenzpegel absinkt.
Besonders bevorzugt liegen das Verhältnis des Wertes der nicht umschaltbaren Zeitkonstanten und des Wertes für Nutzsignale der umschaltbaren Zeitkonstanten im Bereich von 8 bis 12 und das Verhältnis des Wertes für Nutzsignale und des anderen Wertes der umschaltbaren Zeitkonstanten im Bereich von 0,05 bis 0,5. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis des Wertes der nicht umschaltbaren Zeitkonstanten des Wertes für Nutzsignale und des anderen Wertes der umschaltbaren Zeitkonstanten 10:1:5.
Alternativ ist es bevorzugt, daß geprüft wird, ob seit einem Aktivierungszeitpunkt, zu dem das verstärkte Eingangssignal einen Aktivierungsschwellwert überschritten hat, eine vorgegebene erste Zeitdauer, die länger als die maximale Nutzsignaldauer ist, oder eine vorgegebene zweite Zeitdauer, die die erste Zeitdauer um höchstens die Mindestdauer einer Nutzsignalpause übersteigt, abgelaufen ist, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung und davon, ob der Pegel des Stellsignals einen vorgegebenen Zeitkonstantenreferenzpegel überschreitet, die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante auf einen von drei Werten gesetzt wird. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es bevorzugt, daß die Regeleinrichtung einen Zeitkonstantenkomparator aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Integralreglers verbunden ist und dessen anderer Eingang mit einer Zeitkonstantenreferenzpegelsignalquelle verbunden ist, eine Aktivierungseinrichtung mit einem mit dem Reglereingang verbundenen Eingang und einem Ausgang vorgesehen ist, die zur Erzeugung und Ausgabe eines Signals ausgebildet ist, das wiedergibt, ob seit einem Aktivierungszeitpunkt, zu dem ein am Eingang der Aktivierungseinrichtung zugeführtes Signal einen vorgegebenen Aktivierungsschwellwert überschritten hat, eine vorgegebene erste Zeitdauer, die länger als die maximale Nutzsignaldauer ist, abgelaufen ist oder seit dem Aktivierungszeitpunkt eine vorgegebene zweite Zeitdauer, die die erste Zeitdauer um höchstens die Mindestdauer einer Nutzsignalpause übersteigt, abgelaufen ist, und der Integralregler einen ersten mit dem Zeitkonstantenkomparator verbundenen und einen zweiten mit dem Ausgang der Aktivierungseinrichtung verbundenen Zeitkonstantensteuereingang aufweist und so ausgebildet ist, daß die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit von den Signalen an dem ersten und zweiten Zeitkonstantensteuereingang auf einen von drei Werten, gesetzt wird. Die Werte sind natürlich in Abhängigkeit von der Mindestdauer von Nutzsignalpausen und/oder der maximalen Nutzsignaldauer so gewählt, daß Störsignale unterdrückt werden. Ein Wert einer Zeitkonstanten kann dabei auch unendlich sein, was bedeutet, daß eine Integration nicht stattfindet bzw. abgeschaltet ist.
Bei diesem Verfahren bzw. dieser Vorrichtung wird also ein Zeitfenster festgelegt, in dem immer eine Nutzsignalpause liegen muß bzw. in dem Signale immer als Störsignale behandelt werden und daher keine Nutzsignale auftreten dürfen, während die Nutzsignaldauer die Zeit festlegt, innerhalb der Nutzsignale ankommen oder ankommen dürfen. In diesem Fenster erfolgt dann eine Unterdrückung von Störsignalen mit der erfindungsgemäßen Verstärkungsregelung. Die Auslegung des Zeitfensters kann sich dabei nach dem verwendeten Übertragungsprotokoll, durch das die Nutzsignaldauer und die Nutzsignalpause festgelegt sind, richten und ist dann fest. Insbesondere können das Verfahren und die Vorrichtung für Übertragungsprotokolle verwendet werden, bei denen die Summe aus Nutzsignaldauer und Nutzsignalpause konstant ist.
Die Umschaltung der Zeitkonstanten hängt also von zwei Bedingungen ab: erstens davon, ob das Stellsignal den Zeitkonstantenreferenzpegels überschritten hat, und zweitens davon, ob seit dem Aktivierungszeitpunkt die erste Zeitdauer oder die zweite Zeitdauer abgelaufen sind. Bei der Prüfung der Bedingungen können dem Ergebnis der Prüfung entsprechende erste und zweite Zeitkonstantensteuersignale gebildet werden, die zur Steuerung bzw. Umschaltung der Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante verwendet werden. Je nach Wahl des Verstärkers kann dessen Verstärkungsfaktor mit dem Pegel des ihm zugeführten Stellsignals steigen oder fallen. In Abhängigkeit von der weiteren Behandlung des verstärkten Eingangssignals und des integrierten Eingangssignals ist es dabei jeweils möglich, daß der Pegel des Stellsignals beispielsweise monoton mit dem integrierten verstärkten Eingangssignal zunimmt oder abnimmt. Die Kriterien für das Umschalten zwischen verschiedenen Werten einer Zeitkonstante richten sich daher nach dem für die Regelung letztlich maßgeblichen Verstärkungsfaktor, der sich aus dem Pegel des Stellsignals ergibt. Der Vergleich des Stellsignals mit einem Zeitkonstantenreferenzpegel kann daher allgemein als Vergleich der dem Stellsignalpegel bzw. dem Zeitkonstantenreferenzpegel entsprechenden Verstärkungsfaktors ausgedrückt werden.
Insbesondere kann ein erstes Zeitkonstantensteuersignal gebildet werden, das einen vorgegebenen ersten Schaltpegel annimmt, wenn der Stellsignalpegel einem Verstärkungsfaktor entspricht, der größer ist, als der dem Zeitkonstantenreferenzpegel entsprechende Verstärkungsfaktor, und sonst einen vorgegebenen zweiten Schaltpegel. Es wird weiter ein zweites Zeitkonstantensteuersignal gebildet, das nach Überschreiten des Aktivierungsschwellwerts, d. h. dem Aktivierungszeitpunkt, für eine vorgegebene erste Zeitdauer, die länger als die maximale Nutzsignaldauer ist, einen vorgegebenen dritten Schaltpegel, daran anschließend für eine vorgegebene zweite Zeitdauer, die kleiner als die Mindestpausendauer ist, einen vorgegebenen vierten Schaltpegel und danach wieder den dritten Schaltpegel annimmt.
Dabei wird diejenige Zeitkonstante von Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante, die bestimmt, wie schnell das Stellsignal bei einem Eingangssignal mit niedrigem Nutzsignalpegel in Richtung auf einen einem geringen Verstärkungsfaktor entsprechenden Pegel verändert wird, in Abhängigkeit von dem ersten Zeitkonstantensteuersignal und dem zweiten Zeitkonstantensteuersignal auf einen ersten Wert geschaltet, der wenigstens so groß gewählt ist, daß keine Absenkung des Stellsignals über mehrere Nutzsignaldauern erfolgt, wenn das zweite Zeitkonstantensteuersignal den dritten Schaltpegel und das erste Zeitkonstantensteuersignal den ersten Schaltpegel haben. Sie wird auf einen zweiten Wert geschaltet, der so gewählt ist, daß bei einem verstärkten Eingangssignal mit einem Nutzsignal maximaler Nutzsignaldauer die Integration über die maximale Nutzsignaldauer ein Stellsignal ergibt, dessen Pegel über den Zeitkonstantenreferenzpegel nicht in Richtung auf einem geringen Verstärkungsfaktor entsprechenden Pegel hinausgeht, wenn das zweite Zeitkonstantensteuersignal den dritten Schaltpegel und das erste Zeitkonstantensteuersignal den zweiten Schaltpegel haben. Die Zeitkonstante wird auf einen dritten Wert geschaltet, der so klein ist, daß das Stellsignal nach einer Störung in einer Nutzsignalpause, besonders bevorzugt in der ersten Hälfte einer Nutzsignalpause, sicher wieder den Maximalwert erreicht, bevor das nächste Nutzsignal beginnt.
Bei Vorliegen einer Störung, die länger andauert, als die Nutzsignalpause wird das Stellsignal durch den Integralregler geregelt. Die andere Zeitkonstante von Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante ist dann so gewählt, daß bei einem Nutzsignal mit der größten Nutzsignaldauer das Stellsignal Pegel aufweist, die einem Verstärkungsfaktor entsprechen, der größer als der dem Zeitkonstantenreferenzpegel entsprechende Verstärkungsfaktor ist. Statt eines Werts für die Zeitkonstante, der so groß ist, daß keine Absenkung des Stellsignals über mehrere Nutzsignaldauern erfolgt, kann auch die Integration bzw. Regelung abgeschaltet werden, was einem unendlichen Wert für die Zeitkonstante entspricht.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es besonders bevorzugt, daß die Aktivierungseinrichtung einen Aktivierungskomparator, dessen einer Eingang mit dem Eingang der Aktivierungseinrichtung verbunden ist und dessen anderer Eingang mit einer Aktivierungsschwellwertsignalquelle verbunden ist, einen ersten und einen zweiten Monoflop, deren Eingänge jeweils mit dem Ausgang des Aktivierungskomparators verbunden sind, und ein UND-Gatter, dessen Eingänge mit dem invertierenden Ausgang des ersten Monoflops und dem nichtinvertierenden Ausgang des zweiten Monoflops verbunden sind und dessen Ausgang mit dem Ausgang der Aktivierungseinrichtung verbunden ist, aufweist, wobei der erste Monoflop nach Triggerung nur für die erste Zeitdauer aktiv ist und der zweite Monoflop nach Triggerung für die zweite Zeitdauer aktiv ist und die Monoflops so ausgebildet und mit einander verbunden sind, daß nach einer Triggerung während der zweiten Zeitdauer eine Nachtriggerung nicht möglich ist. Diese schaltungstechnisch einfache Ausbildung der Aktivierungseinrichtung erlaubt eine einfache, aber sichere Bestimmung des Zeitfensters.
Bei langen Nutzsignalen oder Nutzsignalpausen können sich gegenüber kurzen Nutzsignalen oder Nutzsignalpausen durch die Integration vergleichsweise große Abweichungen des Stellsignalpegels von seinem Ruhepegel ergeben, die zu entsprechend großen Änderungen des Verstärkungsfaktors führen würden. Um den Bereich der möglichen Verstärkungsfaktoren zu beschränken, muß die Variation des Stellsignals begrenzt werden. Dazu ist es bevorzugt, daß das Stellsignal auf Werte zwischen einem vorgegebenen minimalen und einem vorgegebenen maximalen Pegel begrenzt wird. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es bevorzugt, daß der Integralregler das Stellsignal auf Werte zwischen einem vorgegebenen minimalen und einem vorgegebenen maximalen Pegel begrenzt. Die Begrenzung geschieht besonders bevorzugt bei der Integration, da dann auch das zeitliche Verhalten der Regelung verbessert wird. Da die längsten Nutzsignale bei der Integration zu hohen integrierten Stellsignalpegeln führen und die Anstiegs- und Abklingzeitkonstante von Abhängigkeit von der maximalen Nutzsignaldauer und/oder der Mindestdauer von Nutzsignalpausen bestimmt sind, wären so bestimmte Anstiegs- oder Abklingzeitkonstanten unter Umständen für Signale bzw. Signalpausen, deren Dauer deutlich kürzer bzw. länger als die maximale Nutzsignaldauer bzw. Mindestdauer von Nutzsignalpausen ist, nicht mehr angemessen. Die Störsignalunterdrückung würde dadurch beeinträchtigt, was durch die Begrenzung vermieden wird. Das Verhältnis von minimalem zu maximalem Pegel kann zweckmäßig in Abhängigkeit vom Verhältnis der Pegel von Nutzsignalen und Störsignalen gewählt werden. Insbesondere kann der minimale Pegel eines Stellsignals 10% eines Pegels eines Stellsignals bei maximaler Verstärkung betragen.
Die Nutzsignale liegen häufig in der Form Burstsignalen vor. Es ist daher bevorzugt, daß zur Verarbeitung von Eingangssignalen mit Nutzsignalen, die Bursts mit mit einer vorgegebenen Burstfrequenz aufeinanderfolgenden Einzelpulsen aufweisen, das verstärkte Eingangssignal vor der Bildung des Ausgangssignals und vor der Bildung des Stellsignals demoduliert wird. In der Vorrichtung ist es dazu bevorzugt, daß ein Demodulator dem Signalausgang und dem Reglereingang vorgeschaltet ist. Durch die Demodulation kann die Verstärkungsregelung einfach auch auf Burstsignale angewendet werden.
Es ist besonders bevorzugt, daß bei der Demodulation eine Gleichrichtung und dann eine Integration durchgeführt wird. Dazu ist es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßig, daß der Demodulator einen Gleichrichter zur Gleichrichtung zugeführter Signale und einen Integrator zur Integration der gleichgerichteten Signale aufweist. Die Zeitkonstante für die Integration ist dabei in Abhängigkeit von der Burstfrequenz so gewählt, daß die Einzelpulse eines Bursts geglättet werden, die Einhüllende des Signals jedoch erhalten bleibt, so daß das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung in Bezug auf die Einhüllende angewendet werden.
In den Eingangssignalen können noch Störungen auftreten, die Komponenten mit Frequenzen außerhalb der Burstfrequenz enthalten. Es ist daher bevorzugt, daß vor der Demodulation eine Bandfilterung erfolgt, wobei die Burstfrequenz im Durchlaßbereich des Bandpaßfilters liegt. In der Vorrichtung ist es dazu bevorzugt, daß dem Demodulator ein Bandfilter vorgeschaltet ist, dessen Durchlaßbereich die Burstfrequenz umfaßt. Störsignale mit Frequenzen außerhalb des Durchlaßbereichs des Bandfilters können so einfach weitgehend unterdrückt werden und belasten weder den nachfolgenden Demodulator noch die Verstärkungsregelung.
Weiter ist es bevorzugt, daß vor oder unmittelbar nach der Verstärkung eine Hoch- und/oder Tiefpaßfilterung erfolgt. Hierzu ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt, bei der dem Vorverstärkereingang ein Hoch- und/oder Tiefpaßfilter vorgeschaltet ist. Natürlich muß die Burstfrequenz im Durchlaßbereich der Filter liegen, so daß die eigentlichen Nutzsignale möglichst wenig gedämpft werden. Diese Filterung erlaubt die Unterdrückung beispielsweise konstanter Störsignale oder allgemein von Frequenzanteilen von Störsignalen, die sich stark von den charakteristischen Frequenzen der Nutzsignale unterscheiden, bereits vor dem Vorverstärker, so daß dieser und nachfolgende Stufen auf die Verarbeitung solcher Komponenten nicht ausgelegt sein müssen.
Das Verfahren läßt sich vorteilhaft mit Vorrichtungen durchführen, bei denen die Regelung des Verstärkungsfaktors im wesentlichen analog erfolgt. Je nach Frequenz der Nutzsignale kann es jedoch bevorzugt sein, daß nach der Verstärkung und vor der Regelung eine Analog-Digital-Umwandlung und die Regelung durch einen entsprechend programmierten Mikrocontroller erfolgt. Das der Regelung zugeführte verstärkte Eingangssignal wird durch die Analog-Digital-Umwandlung in die digitale Domäne umgesetzt. Die weitere Regelung erfolgt durch den entsprechend programmierten Mikrocontroller, der als Eingangsdaten die Digitaldaten verarbeitet. Sollte der Verstärker nicht digital ansteuerbar sein, können die Ausgangssignale des Mikrocontrollers dabei zur Bildung des Stellsignal einer Digital-Analog-Wandlung unterworfen werden.
Es ist daher eine erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt, in der die Regeleinrichtung einen mit dem Reglereingang verbundenen Analog-Digital-Wandler, einen mit dem Analog-Digital-Wandler verbundenen Mikrocontroller und einen mit einem Ausgang des Mikrocontroller verbundenen Digital-Analog-Wandler aufweist, dessen Ausgang mit dem Stellsignalausgang verbunden ist, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Insbesondere kann der Mikrocontroller entsprechend dem Regelverfahren des erfindungsgemäßen Verfahrens programmiert sein. Eine solche Ausbildung erlaubt die Verwendung von Standardkomponenten, wobei sich trotzdem durch entsprechende Programmierung die Zeitkonstanten einfach ändern lassen.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Vorrichtung zur Verarbeitung von Eingangssignalen,
2 einen schematischen Schaltplan für den Integralregler der Vorrichtung zur Verarbeitung von Eingangssignalen in 1,
3 eine schematische Darstellung von Signalverläufen in der in 1 gezeigten Vorrichtung für Eingangssignale mit Nutzsignalen und Eingangssignale mit Nutzsignalen und überlagerten Dauerstörsignalen,
4 eine schematische Darstellung von Signalverläufen in der in 1 gezeigten Vorrichtung für Eingangssignale mit Störsignalen, die länger als Nutzsignale sind,
5 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Vorrichtung zur Verarbeitung von Eingangssignalen,
6 eine schematische Darstellung von Signalverläufen in der in 5 gezeigten Vorrichtung für Eingangssignale mit ungestörten Nutzsignalen,
7 eine schematische Darstellung von Signalverläufen in der in 5 gezeigten Vorrichtung für Eingangssignale mit Nutzsignalen und Störsignalen während Nutzsignalpausen,
8 ein schematisches Blockschaltbild einer dritten Vorrichtung zur Verarbeitung von Eingangssignalen, und
9 eine schematische Darstellung von Signalverläufen in der in 8 gezeigten dritten Vorrichtung.
In 1 ist eine erste Vorrichtung zur Verarbeitung von Eingangssignalen mit einer Folge von digitalen Nutzsignalen gezeigt, die durch Bursts von mit einer Frequenz f₀ aufeinanderfolgenden Einzelpulsen gebildet werden.
Die erste Vorrichtung weist einen steuerbaren Vorverstärker 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter, einen Block 19 mit einem Amplitudenbegrenzer und einem Bandpaß, einen Demodulator 20 mit einem Gleichrichtungsabschnitt und einem Integrator, einen Ausgangskomparator 21 sowie eine Regeleinrichtung 22 mit einem Reglerkomparator 23, einem Integralregler 24 und einem Zeitkonstantenkomparator 25 auf.
Der Eingang des steuerbaren Vorverstärkers 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter bildet einen Signaleingang der Vorrichtung und der Ausgang des Vorverstärkers 1 ist mit dem Eingang des Blocks 19 verbunden. Der Ausgang des Blocks 19 ist an einen Eingang des Demodulators 20 angeschlossen. Der Ausgang des Demodulators 20 ist zum einen mit dem Eingang des Ausgangskomparators 21 verbunden, dessen Ausgang einen Signalausgang der Vorrichtung bildet.
Zum anderen ist der Ausgang des Demodulators 20 an einen Regeleingang der Regeleinrichtung 22 angeschlossen. Der Stellsignalausgang der Regeleinrichtung 22 ist mit einem Steuereingang des steuerbaren Vorverstärkers 1 verbunden, wodurch eine Regelschleife zur Regelung des Verstärkungsfaktors des Vorverstärkers 1 gebildet wird.
Der Reglereingang der Regeleinrichtung 22 ist mit dem ersten Eingang des Reglerkomparators 23 verbunden bzw. wird durch diesen gebildet. An dem anderen Eingang des Reglerkomparators liegt ein Reglerreferenzsignal M einer nicht gezeigten Spannungsquelle an. Ein Ausgang des Reglerkomparators 23 ist mit einem Signaleingang des Integralreglers 24 verbunden. Ein Ausgang des Integralreglers 24 ist zum einen mit einem ersten Eingang des Zeitkonstantenkomparators 25 verbunden, an dessen anderem Eingang ein Zeitkonstantenreferenzsignal N einer weiteren nicht gezeigten, als Zeitkonstantenreferenzpegelsignalquelle dienenden Spannungsquelle anliegt und dessen Ausgang mit einem Zeitkonstantensteuereingang des Integralreglers 24 verbunden ist. Zum anderen ist der Ausgang des Integralreglers 24 mit dem Stellsignalausgang der Regeleinrichtung 22 verbunden bzw. bildet diesen.
Der Vorverstärker 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter weist zur Unterdrückung von zeitlich im wesentlichen konstanten Signalen den Hochpaßfilter und zur Unterdrückung von Störsignalen mit einer Frequenz oberhalb der Burstfrequenz f₀, insbesondere von Rauschen, den Tiefpaßfilter auf, so daß Signale mit der Burstfrequenz f₀ die beiden Filter im wesentlichen ungedämpft passieren können.
Der Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers 1 ist über ein an dessen Steuereingang anliegendes Stellsignal K steuerbar, wobei die Verstärkung des Vorverstärkers 1 um so größer ist, je höher der Pegel des Stellsignals K ist.
Der Amplitudenbegrenzer des Blocks 19 dient dazu, das Ausgangssignal des Vorverstärkers 1 auf eine bestimmte Amplitude zu begrenzen. Dadurch wird sichergestellt, daß selbst bei einem sehr großen Eingangssignal das Bandfilter des Blocks 19 und der Demodulator 20 nicht übersteuert werden und dadurch Fehlfunktionen ausüben. Der Begrenzungsmechanismus erlaubt eine Variation des Eingangssignals über unter Umständen mehrere Zehnerpotenzen.
Das Bandfilter des Blocks 19 weist als Filtermittenfrequenz die Burstfrequenz f₀ auf und dient dazu, Signalkomponenten mit anderen Frequenzen zu unterdrücken.
Der Demodulator 20 weist zur Gleichrichtung eines ihm zugeführten Signals den Gleichrichtungsabschnitt auf, der den Eingang des Demodulators bildet und den Eingang des folgenden Integrators des Demodulators 20 speist. Der Integrator ist derart ausgebildet, daß Signale mit Frequenzen im Bereich der Burstfrequenz f₀ geglättet werden, aber einzelne Bursts auch nach Integration unterscheidbar sind.
Der Ausgangskomparator 21 dient der Formung von Ausgangssignalen aus ihm zugeführten Signalen. Dazu werden zugeführte Signale mit einem Ausgangskomparatorreferenzsignal O verglichen, das einem nicht gezeigten Eingang des Ausgangskomparators 21 von einer nicht gezeigten weiteren Spannungsquelle zugeführt wird. Da das Ausgangssignal des Demodulators 20 je nach Realisierung dieses Blockes mit einem kleinen Wechselsignal überlagert sein kann, ist im Ausgangskomparator 21 eine Hysterese vorgesehen, um bei den Signalübergängen Mehrfachpulse zu vermeiden. In den 3 und 4 ist der Übersichtlichkeit halber auf die Darstellung der Hysterese verzichtet worden.
Der Reglerkomparator 23 dient dazu, durch Vergleich des Ausgangssignals H des Demodulators mit dem Reglerreferenzsignal M ein Steuersignal J zu bilden, das dem Integralregler 24 zugeführt wird.
Der Integralregler 24 integriert an seinem Eingang anliegende Signale mit einem von einem Nullpegel abweichenden Pegel mit einer Anstiegszeitkonstanten und gibt das entsprechende Stellsignal K über seinen Ausgang aus. Nach Ende von Signalabschnitten mit einem vom Nullpegel abweichenden Pegel fällt das gebildete Stellsignal mit einer vorgegebenen Abklingzeitkonstanten in Richtung auf den Nullpegel des Stellsignals wieder ab. Über den Zeitkonstantensteuereingang des Integralreglers ist die Anstiegszeitkonstante auf zwei Werte steuerbar. Der Integralregler begrenzt grundsätzlich den Anstieg auf einen maximalen Pegel des Stellsignals K, wodurch praktisch auch eine Begrenzung des entsprechenden Verstärkungsfaktors des Vorverstärkers 1 erreicht wird.
Der Zeitkonstantenkomparator 25 vergleicht zur Steuerung der Anstiegszeitkonstanten des Integralreglers 24 das ihm zugeführte Stellsignal K mit dem Zeitkonstantenreferenzsignal N und gibt ein Zeitkonstantensteuersignal L an den Zeitkonstantensteuereingang des Integralreglers 24 aus.
Ein Beispiel für einen solchen Integralregler in Bipolartechnologie, in Verbindung mit einem Reglerkomparator und einem Zeitkonstantenkomparator, ist in 2 schematisch dargestellt.
Ein Differentialverstärker 26 mit einem Stromspiegel weist zwei Spannungseingänge auf, an denen das Ausgangssignal H des Demodulators und das Reglerreferenzsignal M anliegt, so daß der Differentialverstärker 26 als Reglerkomparator fungiert.
Der Differentialverstärker 26 wird über eine umschaltbare Stromquelle 27, die einen nicht gezeigten Zeitkonstantenkomparator enthält, dem das Stellsignal K zugeführt wird und der die Stromquelle entsprechend seinem Ausgangssignal L steuert, versorgt. Ein Ausgang des Differentialverstärkers ist mit einer Entladestromquelle 28 sowie eines Kondensators 29 verbunden und bildet gleichzeitig den Ausgang des Integralreglers. Die Entladestromquelle 28 dient insbesondere zum Absenken des Stellsignals K, wenn das Ausgangssignal H des Demodulators 20 das Reglerreferenzsignal M überschreitet. Dabei wird vorausgesetzt, daß der Strom der Entladestromquelle 28 kleiner ist als die Ströme der umschaltbaren Stromquelle 27.
Der Kondensator 29 wird in Abhängigkeit von dem Strom der Entladestromquelle 28, und dem von dem Differentialverstärker 26 mit Stromspiegel abgegebenen Strom ent- oder geladen. Letzterer wird zum einen von der Größe des Stroms der umschaltbaren Stromquelle 27 und damit von dem Stellsignal K und zum anderen von dem Verhältnis der Pegel des Ausgangssignals H des Demodulators 20 und des Reglerreferenzsignals M bestimmt. Daher ist die Anstiegszeitkonstante, die im wesentlichen von der Größe des Stroms des Differentialverstärkers 26 mit Stromspiegel und der Kapazität des Kondensators 29 abhängt, durch Umschalten der umschaltbaren Stromquelle 27 zwischen zwei Werten hin- und herschaltbar. Die Abklingzeitkonstante hängt demgegenüber von der Größe des Entladestroms bzw. der Entladestromquelle und der Kapazität des Kondensators 29 ab und ist somit konstant.
Die Verarbeitung von Eingangssignalen erfolgt in der beschriebenen Vorrichtung folgendermaßen:
Ein Eingangssignal A wird in dem Vorverstärker 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter gefiltert und mit einem dem Stellsignal K entsprechenden Verstärkungsfaktor verstärkt und als verstärktes Eingangssignal A dem Block 19 mit Amplitudenbegrenzer und Bandfilter zugeführt.
In dem Block 19 wird die Amplitude des verstärkten Eingangssignals A begrenzt, das resultierende Signal mit dem Bandpaßfilter gefiltert und als Signal G dem Demodulator 20 zugeführt.
In dem Demodulator 20 wird das Signal G gleichgerichtet und integriert. Das resultierende, demodulierte, bandgefilterte und begrenzte verstärkte Eingangssignal H wird dann dem Ausgangskomparator 21 zugeführt, wodurch ein Ausgangssignal I gebildet wird, das je nach Auslegung highaktiv oder lowaktiv sein kann.
Der Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers 1 wird über das Stellsignal K des Integralreglers geregelt.
Dazu wird das Ausgangssignal H des Demodulators 20 in dem Reglerkomparator 23 mit dem Reglerreferenzsignal M verglichen und ein entsprechendes Steuersignal J gebildet.
Das Steuersignal J wird in dem Integralregler 24 integriert und als Stellsignal K ausgegeben. Dieses wird zum einen dem Steuereingang des Vorverstärkers 1 zugeführt, womit dessen Verstärkungsfaktor geregelt wird.
Zum anderen wird das Stellsignal K zur Steuerung der Anstiegszeitkonstanten des Integralreglers 24 in dem Zeitkonstantenkomparator 25 mit dem Zeitkonstantenreferenzsignal N verglichen und ein entsprechendes Zeitkonstantensteuersignal L gebildet, das dem Zeitkonstantensteuereingang des Integralreglers 24 zugeführt wird. Bei der Integration wird die dem Pegel des Zeitkonstantensteuersignals L entsprechende Anstiegszeitkonstante verwendet.
In den 3 und 4 ist die Wirkung des Verfahrens für verschiedene Eingangssignale genauer gezeigt. Die dort gezeigten Signalverläufe sind nur qualitativ dargestellt, so daß eine Angabe von Einheiten auf den Achsen nicht notwendig ist. Die Abszisse stellt in jedem der Diagramme die Zeit dar, während die Ordinate die Größe des entsprechenden Signals, beispielsweise eine entsprechende Spannung, wiedergibt, die mit "S" und der Angabe des entsprechenden Signals im Index bezeichnet ist.
In der linken Hälfte der 3 sind die Signalverläufe für ein ungestörtes Eingangssignal A mit drei Nutzbursts gezeigt.
Diagramm A) zeigt den Zeitverlauf des Eingangssignals A am Eingang des Vorverstärkers 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter. Das Eingangssignal weist drei Nutzbursts 30, 30' und 30'' auf, die durch mit der Frequenz f₀ aufeinanderfolgende Einzelpulse gebildet sind. Diese drei Nutzburstsignale 30, 30' und 30'' folgen in etwa gleichen Abständen aufeinander, deren zeitliche Dauer etwa der Breite der Nutzburstsignale entspricht. Typische Burstdauern können im Bereich von etwa 1 ms liegen. Dabei kann das Tastverhältnis innerhalb der Bursts variieren und insbesondere zwischen 30% und 100% liegen.
Diagramm B) zeigt das durch Hoch- und Tiefpaßfilterung, Verstärkung, Amplitudenbegrenzung und Bandfilterung entstandene Ausgangssignal G des Blocks 19, das bedingt durch die Bandfilterung verbreitert ist. Der Pegel des Signals ist in dem unskalierten Diagramm in 2 kleiner als der des Eingangssignals A dargestellt, tatsächlich aber in der Regel größer.
Das durch Gleichrichtung und Integration des Signals G in dem Demodulator 20 gebildete demodulierte, verstärkte Eingangssignal, d. h. das Ausgangssignal H des Demodulators 20, ist in Diagramm C) dargestellt. Durch die Integration des gleichgerichteten Signals G wurden die Einzelpulse der Nutzbursts 30, 30' und 30'' geglättet.
Durch Vergleich des Ausgangssignals H mit dem Ausgangskomparatorreferenzsignal 0 wird das in Diagramm D) gezeigte Ausgangssignal I gebildet, wobei bei Überschreiten des Ausgangskomparatorreferenzpegels O ein niedriger Pegel resultiert, so daß das Ausgangssignal im Beispiel lowaktiv ist.
Durch Vergleich des Ausgangssignals H des Demodulators 20 mit dem Reglerreferenzsignal M wird das in Diagramm E) gezeigte Steuersignal J gebildet, wobei auch hier das Signal eingeschaltet ist, wenn das Signal H das Reglerreferenzsignal M unterschreitet.
In Diagramm F) ist das in dem Integralregler aus dem Steuersignal J gebildete Stellsignal K gezeigt. Die Abklingzeitkonstante ist so ausgelegt, daß sich selbst bei der längsten vorkommenden Nutzburstdauer das Ausgangssignal des Integralreglers nicht stark verändert, so daß die Verstärkung des regelbaren Verstärkers etwa gleich bleibt (Phase a in 3).
Der Zeitkonstantenreferenzpegel N ist in Abstimmung mit der Abklingzeitkonstanten so gewählt, daß bei einem Nutzsignal mit der maximalen Nutzsignaldauer das Stellsignal K nicht unter den Zeitkonstantenreferenzpegel N absinkt. Das Stellsignal K unterschreitet daher in der gezeigten Situation die Zeitkonstantenreferenz N nicht, so daß das in Diagramm G) gezeigte Zeitkonstantensteuersignal L auf einem hohen Pegel bleibt.
Die entsprechende Anstiegszeitkonstante des Integralreglers 24 ist so ausgelegt, daß das Ausgangssignal des Integralreglers 24 in jeder Nutzsignalpause (Phase b in 3), auch in der kürzesten, wieder auf den ursprünglichen Wert zurückkehren kann. Der Integralregler 24 begrenzt somit das Stellsignal K auf einen maximalen Pegel, so daß der Verstärkungsfaktor dann einen maximalen Wert annimmt. Das Verhältnis des Wertes der Abklingzeitkonstanten zu dem der Anstiegszeitkonstanten für Nutzsignale liegt bei etwa 10:1.
Die Bedingung für die Anstiegszeitkonstante hat zur Folge, daß zum einen ein nachfolgender Nutzsignalburst mit maximalem Verstärkungsfaktor verstärkt wird und zum anderen der Abfall des Stellsignals K in einer Phase a immer von demselben Pegel aus beginnt.
Die maximale Verstärkung ist so ausgelegt, daß bei Abwesenheit eines externen Störsignals das Ausgangssignal H des Demodulators 20 in den Signalpausen die Reglerreferenz M immer wieder unterschreitet und so eine weitere Ansteuerung des Integralreglers 24 und damit eine Regelung des Verstärkungsfaktors des Vorverstärkers 1 erfolgt.
Zusammenfassend fällt also das Stellsignal K des Integralreglers 24 bei Nutzbursts am Signaleingang der Vorrichtung im Mittel nicht, was eine etwa gleichbleibende Verstärkung des Vorverstärkers 1 bedeutet, die damit immer nahe der maximalen Verstärkung bleibt. Daraus ergibt sich auch der Vorteil, daß selbst bei langen Nutzsignalfolgen ohne Störsignal, die mehrere Nutzbursts bestimmter Länge mit entsprechenden Nutzsignalpausen umfassen, die Verstärkungsregelung nicht anspricht und die Verstärkung des Vorverstärkers 1 reduziert.
In dem rechten Teil der 3 ist die Wirkung des Verfahrens für ein Eingangssignal A mit Nutzbursts 30, 30' und 30'' und einem überlagerten externen Dauerstörsignal 31 dargestellt. Das Dauerstörsignal 31 in Diagramm A) hat eine Frequenz im Bereich der Filtermittenfrequenz des Bandfilters in dem Block 19. Andere Dauerstörsignale werden entweder bereits im Vorverstärker 1 durch das Hoch- oder Tiefpaßfilter oder das Bandfilter in dem Block 19 herausgefiltert und erreichen deshalb den Demodulator 20 nicht.
Aufgrund der Frequenz des Dauerstörsignals 31 erscheint dieses auch in dem in Diagramm B) gezeigten Ausgangssignal G des Blocks 19.
Durch Gleichrichtung und Integration wird in dem Demodulator 20 das in Diagramm C) gezeigte Signal H gebildet, in dem aufgrund des Dauerstörsignals zwischen den den Nutzbursts 30, 30' und 30'' entsprechenden Abschnitten 32, 32' und 32'' des Signals H nur eine geringe Absenkung des Pegels auftritt. Je nach Pegel des Dauerstörsignals könnte der (in 2 nicht gezeigte) Fall eintreten, daß das Ausgangssignal H des Demodulators 20 den Ausgangskomparatorreferenzpegel O nicht unterschreitet und somit ein statisches Ausgangssignal I entstünde, so daß die Nutzbursts nicht mehr detektierbar wären. Um dies zu vermeiden, wird der Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers 1 in erfindungsgemäßer Weise geregelt.
Die Verstärkungsregelung greift nur ein, wenn das Ausgangssignal H des Demodulators in den Nutzsignalpausen die Reglerreferenz M unterschreitet. Andernfalls erhält der Integralregler 24 das gleiche Steuersignal wie in einer Nutzsignalpause und der Verstärkungsfaktor wird wie oben geschildert eingestellt.
Im folgenden wird daher vorausgesetzt, daß das dem Dauerstörsignal entsprechende Ausgangssignal H des Demodulators 20 die Reglerreferenz M während einer Nutzsignalpause unterschreitet. Weiterhin wird vorausgesetzt, daß das Amplitudenverhältnis zwischen Nutzsignal und Störsignal mindestens so groß ist, daß die beiden Signalkomponenten durch eine Reduktion des Verstärkungsfaktors noch deutlich getrennt werden können.
In Diagramm E) ist das durch Vergleich des Ausgangssignals H des Demodulators 20 mit dem Reglerreferenzsignal M gebildete Steuersignal gezeigt.
Nach Unterschreiten der Reglerreferenz M nach Ende des Nutzbursts bzw. während einer Nutzsignalpause, wird das dann eingeschaltete Steuersignal J mit der Anstiegszeitkonstante integriert, woraufhin das Stellsignal K und damit der Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers 1 wieder ansteigt. Dies führt zu einer Dauerstörsignalkomponente in dem Ausgangssignal H des Demodulators 20 mit größerer Amplitude, so daß die Reglerreferenz M wieder für längere Zeit überschritten wird und das Steuersignals J auf den Pegel Null abfällt. Das von dem Integralregler 24 gebildete Stellsignal K fällt daraufhin ab, was eine Reduktion des Verstärkungsfaktors des Vorverstärkers 24 zur Folge hat.
Der reduzierte Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers führt zu einer reduzierten Amplitude der Dauerstörsignalkomponente in dem Ausgangssignal H des Demodulators 20, so daß die Reglerreferenz M nicht überschritten wird und das Steuersignal J wieder eingeschaltet wird. Dies hat wieder einen Abfall des Stellsignals K zur Folge.
Es stellt sich am Ausgang des Integralreglers 24 somit ein mehr oder weniger konstanter Pegel ein, der mit dem Pegel des Dauerstörsignals korreliert. Erhöht sich nämlich der Pegel des Dauerstörsignals, verringert sich auf das Stellsignal K des Integralreglers 24, was eine geringere Verstärkung des Vorverstärkers 1 nach sich zieht.
Dieses Einschwingen auf einen konstanten Pegel ist in Abschnitt d in den Diagrammen E) und F) in 3 angedeutet. Insbesondere ergibt sich in dem Steuersignal J eine pulsartige Struktur.
Dabei sind abwechselnd die Anstiegs- und Abklingzeitkonstante des Integralreglers aktiv. Für ein definiertes Abwechseln der beiden Zeitkonstanten kann bei einer anderen Ausführungsform ein Reglerkomparator mit Hysterese vorgesehen sein. In 3 liegt der Pegel immer unterhalb des Zeitkonstantenreferenzpegels N, was aber bei einem Dauerstörsignal nicht generell der Fall sein muß.
Kommt nun ein überlagerter Nutzburst 30' am Eingang hinzu, überschreitet währenddessen das Ausgangssignal H des Demodulators 20 während dessen Dauer die Reglerreferenz M, so daß das Steuersignal ausgeschaltet wird und das Stellsignal K und damit der Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers 1 entsprechend abfällt (Phase c in 3).
Der Pegel des Abschnitts 32' des Ausgangssignals H des Demodulators 20 überschreitet auch die Ausgangskomparatorreferenz O, während durch die Absenkung der Verstärkung die dem Dauersignal in den Nutzsignalpausen entsprechenden Abschnitte unterhalb der Ausgangskomparatorreferenz O bleiben, so daß ein Nutzsignal erkannt wird.
Die Reglerreferenz M ist hierbei so gewählt, daß bei einem Dauerstörsignal und einem überlagerten Nutzburst die Amplitude des Nutzsignals nur einige 10% über der Amplitude des Dauerstörsignals liegen muß, um einwandfrei erkannt zu werden.
In 3 wurde angenommen, daß die Amplitude des Dauerstörsignals so hoch und die Nutzsignalpausen so lang sind, daß das Stellsignal K dauerhaft den Zeitkonstantenreferenzpegel N unterschreitet, so daß als Anstiegskonstante die längere zweite Anstiegszeitkonstante verwendet wird. Dies spielt jedoch für die Unterdrückung eines Dauerstörsignals keine ausschlaggebende Rolle.
In 4 ist die Wirkung des Verfahrens für das in Diagramm A) dargestellte Eingangssignal A mit Störbursts 33, 33' und 33'' dargestellt, die ebenfalls die Burstfrequenz f₀ der Nutzbursts, aber eine größere, die maximale Nutzsignaldauer übersteigende Dauer aufweisen. Der Pegel der Störbursts entspricht etwa dem eines Nutzbursts.
Das durch die Verarbeitung im Vorverstärker 1 und dem Block 19 erhaltene Signal G ist in Diagramm B) dargestellt und unterscheidet sich von dem Signal G für Nutzbursts im linken Teil der 2 zum einen durch die größere Dauer der den Störbursts entsprechenden Abschnitte des Signals und zum anderen durch den mit zunehmender Zeit abfallenden Pegel. Dieser Abfall ist eine Konsequenz der Regelung des Verstärkungsfaktors, die im folgenden genauer beschrieben wird.
Durch Gleichrichtung dieses Signals G in dem Demodulator 20 entsteht das in Diagramm C) gezeigte Ausgangssignal H des Demodulators 20, das den Störbursts 33, 33' und 33'' entsprechende Abschnitte 34, 34' und 34'' aufweist. In den Abschnitten 34, 34' und 34'' überschreitet dessen Pegel die Reglerreferenz M.
Diagramm E) zeigt das entstehende Steuersignal J, das entsprechend dem Steuersignal für Nutzbursts ausgebildet ist.
Das von dem Integralregler aus dem Steuersignal J gebildete Stellsignal K ist in Diagramm F) dargestellt. Wie für Nutzbursts auch fällt das Stellsignal K nach Abfall des Steuersignals J ebenfalls entsprechend der Abklingkonstanten ab. Durch die gegenüber Nutzbursts größere Dauer der Störbursts unterschreitet das Stellsignal jedoch den Pegel des Zeitkonstantenreferenzsignals N, so daß der Zeitkonstantenkomparator 25 das Zeitkonstantensteuersignal L auf den niedrigen Pegel setzt.
Das entsprechende Zeitkonstantensteuersignal L ist in Diagramm G) gezeigt. Der Pegel des Zeitkonstantensteuersignals L steuert die Anstiegszeitkonstante des Integralreglers 24 auf einen zweiten, gegenüber dem ersten erhöhten Wert, so daß das Stellsignal K in der Störsignalpause nur langsam ansteigt und den Pegel des Zeitkonstantenreferenzsignals N nicht mehr überschreiten kann. Der Wert der zweiten Anstiegszeitkonstanten entspricht etwa dem fünffachen Wert der ersten Anstiegszeitkonstanten bzw. dem Doppelten der Abklingzeitkonstanten.
Bei dem nächsten Störburst fällt das Stellsignal K weiter ab, so daß das Zeitkonstantensteuersignal L auf dem niedrigen Pegel und die Anstiegszeitkonstante auf dem höheren Wert bleiben. Dies führt zu einer noch weiteren Absenkung des Stellsignals K.
Die Absenkung des Stellsignals K führt zu der entsprechenden in den Diagrammen B) und C) gezeigten Verminderung des Signalpegels mit zunehmender Zeit.
Das Ausgangssignal H des Demodulators überschreitet daher nur für den ersten Störburst noch den Pegel des Ausgangskomparatorsignals O, so daß nur für diesen Störburst ein entsprechendes Signal gebildet wird. Folgende Störbursts werden unterdrückt.
Durch geeignete Dimensionierung der zweiten Anstiegszeitkonstanten kann erreicht werden, daß selbst in längeren Störsignalpausen das Stellsignal K nicht mehr so schnell den Zeitkonstantenreferenzpegel N überschreitet und somit nicht mehr so rasch die Verstärkung auf den Maximalwert zurückgestellt werden kann.
Zusammenfassend wird also durch die Verwendung des Integralreglers 24, dessen Anstiegszeitkonstante von einem von dem Stellsignal K des Integralreglers 24 angesteuerten Zeitkonstantenkomparator 25 umschaltbar ist, eine Unterdrückung sowohl von Dauerstörsignalen als auch von Störburstsignalen mit der Burstfrequenz der Nutzbursts und größerer Länge erreicht.
In 5 ist eine zweite Vorrichtung zur Verarbeitung von Eingangssignalen mit einer Folge von digitalen Nutzsignalen gezeigt, die durch Bursts von mit einer Frequenz f₀ aufeinanderfolgenden Einzelpulsen gebildet werden. Diese zweite Vorrichtung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen ersten Vorrichtung in der Ausbildung der Regeleinrichtung 35, das heißt des Integralreglers und dessen Ansteuerung. Gleiche Funktionsblöcke, die – gegebenenfalls bis auf eine etwas andere Parameterauslegung – in beiden Vorrichtungen enthalten sind, sind daher die gleichen Bezugszeichen versehen. Darüber hinaus gelten für diese Funktionsblöcke die obigen Ausführungen entsprechend.
Die zweite Vorrichtung weist einen steuerbaren Vorverstärker 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter, einen Block 19 mit einem Amplitudenbegrenzer und einem Bandpaß, einen Demodulator 20 mit einem Gleichrichtungsabschnitt und einem Integrator, einen Ausgangskomparator 21 sowie eine Regeleinrichtung 35 mit einem Reglerkomparator 23, einem Integralregler 36 mit einem ersten und einem zweiten Zeitkonstantensteuersignaleingang E1 und E2, einem Steuersignaleingang sowie einem Stellsignalausgang und einen Zeitkonstantenkomparator 25 auf. Darüber hinaus sind in der Regeleinrichtung 35 eine Aktivierungseinrichtung 37 mit einem Aktivierungskomparator 38, zwei Monoflops 39 und 40 sowie einem UND-Gatter vorgesehen.
Der Eingang des steuerbaren Vorverstärkers 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter bildet einen Signaleingang der Vorrichtung. Der Ausgang des Vorverstärkers 1 ist mit dem Eingang des Blocks 19 verbunden. Der Ausgang des Blocks 19 ist an einen Eingang des Demodulators 20 angeschlossen. Der Ausgang des Demodulators 20 ist zum einen mit dem Eingang des Ausgangskomparators 21 verbunden, dessen Ausgang einen Signalausgang der Vorrichtung bildet.
Zum anderen ist der Ausgang des Demodulators 20 über einen Eingang der Regeleinrichtung 35 an einen ersten Eingang des Reglerkomparators 23 angeschlossen, an dessen anderem Eingang ein Reglerreferenzsignal P einer nicht gezeigten Spannungsquelle anliegt. Ein Ausgang des Reglerkomparators 23 ist mit einem Signaleingang des Integralreglers 36 verbunden.
Der Ausgang des Integralreglers 36 ist zum einen mit einem ersten Eingang des Zeitkonstantenkomparators 25 verbunden, an dessen anderem Eingang ein Zeitkonstantenreferenzsignal N einer weiteren nicht gezeigten Spannungsquelle anliegt. Der Ausgang des Zeitkonstantenkomparators 25 ist mit dem ersten Zeitkonstantensteuereingang E2 des Integralreglers 36 verbunden, dem er ein erstes Zeitkonstantensteuersignal L zuführt. Zum anderen ist der Ausgang des Integralreglers 36 mit einem Steuereingang des steuerbaren Vorverstärkers 1 verbunden, wodurch eine Regelschleife zur Regelung des Verstärkungsfaktors des Vorverstärkers 1 gebildet wird.
Insoweit unterscheidet sich die Verbindung der Funktionsblöcke nicht von der in der ersten Vorrichtung.
In der zweiten Vorrichtung ist darüber hinaus ein Eingang der Aktivierungseinrichtung 37 mit dem Reglereingang der Regeleinrichtung 35 verbunden. Der Eingang der Aktivierungseinrichtung 37 ist durch einen Eingang des Aktivierungskomparators 38 gebildet. An dem anderen Eingang des Aktivierungskomparators 38 liegt ein Aktivierungsschwellwertsignal U einer in den Figuren nicht gezeigten Spannungsquelle an. Der Pegel des Aktivierungsschwellwertsignals U liegt dabei knapp unterhalb des Ausgangskomparatorreferenzsignals O, so daß bei Ankunft von Nutzsignalen die Monoflops gestartet werden.
Ein Ausgang des Aktivierungskomparators 38 ist mit den Eingängen der Monoflops 39 und 40 verbunden. Die Monoflops 39 und 40 sind weiter derart miteinander verbunden, daß sie gegeneinander verriegelbar sind.
Der Ausgang des Monoflops 39 und der invertierende Ausgang des Monoflops 40 sind an zwei Eingänge des UND-Gatters 41 angeschlossen, dessen Ausgang den Ausgang der Aktivierungseinrichtung 37 bildet und mit dem zweiten Zeitkonstantensteuersignaleingang des Integralreglers 36 verbunden ist.
Die beiden Monoflops 39 und 40 dienen zur Festlegung eines durch ein Nutzdatenpaket längster Dauer bzw. eine maximale Nutzsignaldauer und eine folgende Nutzdatenpaketpause kürzester Dauer bzw. eine Mindestdauer von Nutzsignalpausen bestimmten zeitlichen Fensters für Datenpakete. Die aktive Zeitdauer T1 des Monoflops 40 entspricht dabei mindestens der längsten Datenpaketdauer. Die Differenz der aktiven Zeitdauern T2 des Monoflops 39 und T1 des Monoflops 40 ist durch die kürzeste Nutzdatenpausendauer nach oben begrenzt.
Die Monoflops 39 und 40 sind dabei so ausgelegt, daß sie durch einen einmaligen Puls am Eingang (oder durch dessen positive Pulsflanke) in den aktiven Zustand gebracht werden. Ein Nachtriggerung der Monoflops 39 und 40 ist nicht vorgesehen, so daß nachfolgende Pulse an den Eingängen der Monoflops 39 und 40 während der aktiven Zeitdauer T2 des Monoflops ignoriert werden. Eine Nachtriggerung des Monoflops 40 in der Zeit zwischen T2 und T1 wird durch die Verriegelung der Monoflops 40 mit dem Monoflop 39 erzielt. Die Monoflops können beispielsweise durch digitale Zähler realisiert sein. Die Verriegelung der Monoflops kann in diesem Fall leicht durch eine digitale Logik bewerkstelligt werden. Auf diese Weise können auch Zeitdauern T2 und T1 im Bereich von 10 ms bis zu einigen 100 ms mit geringem Aufwand realisiert werden.
Der Integralregler 36 unterscheidet sich von dem Integralregler 24 darin, daß ein positives zu integrierendes Signal einen Abfall des Stellsignals K von einem vorgegebenen maximalen Pegel zur Folge hat, während ein zu integrierendes Signal mit Nullpegel zu einem Anstieg des Stellsignals K auf den vorgegebenen maximalen Pegel hin führt. Dies entspricht nur einem Wechsel der Polarität und der Hinzufügung eines positiven Offset. Wie oben ausgeführt, wird die Zeitkonstante, die die Änderung des Signals am Ausgang des Integralreglers auf einen Anstieg des Eingangssignals hin bestimmt, als Anstiegszeitkonstante bezeichnet.
Wie der Integralregler 24 der ersten Vorrichtung begrenzt auch der Integralregler 36 das Stellsignal K bei der Integration, nun allerdings entsprechend der Wirkung der Integration nach unten. Der Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers 1 variiert daher in Abhängigkeit von dem Stellsignal K zwischen entsprechenden minimalen und maximalen Verstärkungsfaktoren.
Im Unterschied zu dem Integralregler 24 weist der Integralregler 36 zwei Zeitkonstantensteuersignaleingänge E1 und E2 auf, über die dessen Anstiegszeitkonstante zwischen drei verschiedenen Werten veränderbar ist.
Ist das Signal am Eingang E2 logisch hoch, hat die Anstiegszeitkonstante einen niedrigen Wert. Sie ist sehr kurz gegenüber der Nutzsignalpause, so daß ausgehend vom maximalen Wert des Stellsignals der minimale Wert des Stellsignals für die Verstärkung in einem geringen Bruchteil der Nutzsignalpausenzeit erreicht wird.
Ist das Signal am Eingang E2 logisch niedrig, ist die Anstiegszeitkonstante bei einem Signal am Eingang E1 mit logisch niedrigem Pegel sehr groß gegenüber der Länge von ganzen Nutzdatenpaketfolgen, d. h praktisch unendlich, so daß keine Absenkung des Stellsignals stattfindet, und bei einem Signal am Eingang E1 mit logisch hohem Pegel groß, d. h. etwa so groß wie die Abklingzeitkonstante.
Damit wird die Wirkung der Aktivierungseinrichtung 36 deutlich, die zu einem gewissen Grad steuert, ob ein schneller Abfall des Stellsignals durch Integration und damit eine signifikanten Regelung der Verstärkung überhaupt stattfinden kann. Die Aktivierungseinrichtung definiert ein Zeitfenster, in dem sicher eine Nutzsignalpause vorliegt und somit eine starke Verstärkungsregelung stattfinden kann. Das Zeitfenster beginnt nach Ablauf der maximalen Nutzsignaldauer nach Beginn eines beliebigen Nutzsignals. Da die Breite des Fensters als Differenz der zweiten und der ersten Zeitdauer kleiner als die Mindestlänge von Nutzsignalpausen ist, müssen jegliche in diesem Zeitraum auftretende Signale Störsignale sein.
Der Integralregler 35 kann dazu, ähnlich wie der Integralregler 23, eine Kapazität aufweisen, die durch Zu- oder Wegschalten von Stromquellen ge- oder entladen wird. Das Stellsignal K ist dann proportional zu der Spannung an der Kapazität.
Die Abklingzeitkonstante ist von den Zeitkonstantensteuersignalen unabhängig und höchstens so groß, daß ein Stellsignal K mit einem minimalen Pegel innerhalb der Mindestdauer der Nutzsignalpausen sicher wieder den maximalen Pegel erreicht.
In den 6 und 7 ist die Wirkung des zweiten Verfahrens für verschiedene Eingangssignale genauer gezeigt.
Wie für die erste Vorrichtung sind die gezeigten Signalverläufe nur qualitativ dargestellt, weshalb keine Angabe von Einheiten auf den Achsen erfolgte. Die Abszisse stellt in jedem der Diagramme die Zeit dar, während die Ordinate die Größe des entsprechenden Signals, beispielsweise eine entsprechende Spannung, wiedergibt, die mit "S" und der Angabe des entsprechenden Signals im Index bezeichnet ist.
In 6 sind Signalverläufe für ein ungestörtes Eingangssignal mit einem Nutzsignal mit zwei Nutzdatenpaketen, von denen eines nur teilweise gezeigt ist, dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber wurden die Signalverläufe des Eingangssignals und des Ausgangssignals des Blocks 19 nicht dargestellt.
Das Ausgangssignal H des Demodulators 20 ist in Diagramm A) gezeigt. Da das Eingangssignal Nutzdatenpakete mit aufeinanderfolgenden Bursts aufweist, die wiederum, wie zuvor, durch mit einer Burstfrequenz f₀ aufeinanderfolgende Einzelpulse gebildet sind, treten in dem Ausgangssignal H des Demodulators 20 Pakete 42 und 42' von Pulsen 43 auf, die jeweils aus einem Burst des Eingangssignals durch Demodulation, also Gleichrichtung und nachfolgende Integration, hervorgegangen sind. Die Pakete 42 und 42' haben jeweils eine durch die Maximallänge der Nutzdatenpakete begrenzte Dauer und sind durch eine Nutzsignalpause 44 voneinander getrennt, deren Dauer eine vorgegebene Mindestdauer der Nutzsignalpausen überschreitet.
Durch Vergleich des Ausgangssignals H mit dem Ausgangskomparatorreferenzsignal 0 wird das in Diagramm B) gezeigte Ausgangssignal I gebildet, wobei bei Überschreiten des Ausgangskomparatorreferenzsignal O ein niedriger Pegel resultiert, so daß das Ausgangssignal im Beispiel lowaktiv ist.
Durch Vergleich des Ausgangssignals H mit dem Reglerreferenzsignal M wird das in Diagramm F) gezeigte Steuersignal J gebildet, wobei jedoch das Signal J eingeschaltet ist, wenn das Signal H das Reglerreferenzsignal M überschreitet. Entsprechend der Struktur des Signals H weist es ebenfalls entsprechende Pakete mit Pulsen auf, die durch eine Pause getrennt sind.
Dieses Signal J wird nun in dem Integralregler 35 integriert. Während die Abklingzeitkonstante fest vorgegeben ist, hängt der Wert der Anstiegszeitkonstanten von den Pegeln des ersten und des zweiten Zeitkonstantensteuersignals L bzw. R ab.
Da das Stellsignal K den Zeitkonstantenreferenzpegel N überschreitet, ist das erste Zeitkonstantensteuersignal L auf niedrigem Pegel.
Mit Beginn des aus dem Nutzdatenpaket gebildeten Signals H in dem Aktivierungskomparator 38 wird der Aktivierungsschwellwert U an dessen zweitem Eingang überschritten. Die Flanke des resultierenden Signals triggert die Monoflops 38 und 39, die daraufhin für die vorgegebenen Zeitdauern T2 und T1 in den aktiven Zustand übergehen. Am Ausgang des UND-Gatters taucht nur dann ein positives Signal R auf, wenn die erste Zeitdauer T1 bereits vergangen und der Monoflop 39 in dem nichtaktiven Zustand ist, so daß an seinem invertierenden Ausgang ein Signal mit hohem Pegel anliegt. Es ergibt sich daher der in Diagramm C) gezeigte Signalverlauf. Das zweite Zeitkonstantensignal R hat nur einen hohen Pegel, wenn die erste Zeitdauer T1, nicht aber die zweite Zeitdauer T2 abgelaufen ist.
Damit ergibt sich während der ersten Zeitdauer T1 und insbesondere der Dauer des Nutzdatenpakets sowohl für das erste als auch das zweite Zeitkonstantensteuersignal ein niedriger Pegel, so daß die Anstiegszeitkonstante praktisch unendlich ist. Da die Abklingzeitkonstante so groß gewählt ist, daß das Stellsignal K auch in der kürzesten Nutzsignalpause von dem minimalen Pegel ausgehend den maximalen Pegel wieder sicher erreicht, ist während der Dauer des Nutzdatenpakets das Stellsignal K bedingt durch die Begrenzung in dem Integralregler im wesentlichen konstant auf dem maximalen Pegel, der einer maximalen Verstärkung entspricht.
Während der Zeit zwischen dem Ende der ersten Zeitdauer T1 und dem Ende der zweiten Zeitdauer T2 ist das Aktivierungssignal auf einem hohen Pegel, so daß die Anstiegszeitkonstante kurz ist. Daher ist eine starke Verstärkungsregelung möglich. Es die für eine ungestörte Nutzsignalfolge 42, 42' jedoch keine Stellsignalabsenkung statt, da das zu integrierende Signal J in der Nutzsignalpause 44 den Pegel Null hat.
Somit wird ein ungestörtes Nutzsignal in dem Vorverstärker 1 mit maximalem Verstärkungsfaktor verstärkt und als Ausgangssignal I ausgegeben.
In 7 ist die Wirkung des zweiten Verfahrens für ein Eingangssignal A gezeigt, das sich von dem oben diskutierten Eingangssignal durch Störbursts in den Nutzsignalen unterscheidet.
Das in Diagramm A) gezeigte Ausgangssignal des Demodulators 20 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Signal durch die Pulsfolgen 45 und 45' in der Nutzsignalpause 44, die durch Demodulation aus entsprechenden Gruppen von Störbursts hervorgegangen sind. Es werden daher im folgenden nur die durch diese Störungen hervorgerufenen Unterschiede gegenüber der Situation bei ungestörten Nutzsignalen genauer beschrieben.
Da in diesem Beispiel die Pegel der Pulsfolgen 45 und 45' über dem Reglerreferenzpegel M liegen, erscheinen diese Pulsfolgen auch in dem zu integrierenden Signal J am Ausgang des Reglerkomparators 22.
Das zweite Zeitkonstantensteuersignal R bleibt unverändert, da ein Nachtriggern der Monoflops nicht möglich ist.
Bedingt durch das Auftreten der Pulsfolgen 45 und 45' ändern sich nun das Stellsignal K und das erste Zeitkonstantensteuersignal L.
Nach Ende der Zeitdauer T1 nimmt das zweite Zeitkonstantensteuersignal R einen hohen Pegel an, so daß die Anstiegszeitkonstante kurz und damit eine ausgeprägte Verstärkungsregelung möglich ist. Die Integration der den Störbursts entsprechenden Abschnitte des Signals J führt zu einem drastischen Abfall des Stellsignals K (vgl. Diagramm E)), der aufgrund der Ausbildung des Integralreglers 35 auf einem minimalen Pegel endet. Als Folge sinkt die Verstärkung des Vorverstärkers 1 ebenso drastisch, so daß der Pegel des Störsignals 45 unter den Pegel des Ausgangskomparatorreferenzsignals O fällt und unterdrückt wird.
Bedingt durch die große Abklingzeitkonstante steigt das Stellsignal in den kurzen Pausen zwischen den Pulsen der Pulsfolgen 45 und 45' nicht signifikant an, so daß gleichzeitig eine Glättung des Stellsignalverlaufs eintritt.
In der Pause zwischen den Pulsfolgen 45 und 45' findet jedoch wieder ein Anstieg des Stellsignals K statt, der jedoch aufgrund der großen Abklingzeitkonstante nur gering ist.
Als Folge der niedrigen Verstärkung bleiben die Pegel der Störsignale 45 und 45' unterhalb des Pegels des Ausgangskomparatorreferenzsignals und werden unterdrückt.
Nach Ende der Störpulse steigt das Stellsignal K wieder auf den Maximalpegel an, so daß ein folgendes Nutzdatenpaket wieder mit maximalem Verstärkungsfaktor verstärkt wird.
Setzen sich jedoch die Störpulse über den Ablauf von T2 hinaus fort, erfolgt kein vollständiger Wiederanstieg des Stellsignals, wie es in den Diagrammen D) und E) durch die gepunkteten Linien angedeutet ist.
Im Beispiel bleibt das Stellsignal auch nach Ende der Zeitdauer T2 unterhalb des Zeitkonstantenreferenzpegels N, so daß das erste Zeitkonstantensteuersignal auf einem hohen Pegel bleibt. Nach Ende der Zeitdauer T2 fällt der Pegel des zweiten Zeitkonstantensteuersignals R wieder auf einen niedrigen Pegel, so daß die Anstiegszeitkonstante nicht den praktisch unendlichen, sondern nur den großen Wert annimmt.
Die fortgesetzte Folge von Störpulsen führt daher zu alternierenden Phasen von Abfall und langsamem Anstieg des Stellsignals K, das sich so auf einen mehr oder weniger konstanten Wert unterhalb des Zeitkonstantenreferenzpegels N einpendelt.
Dies führt zu einer entsprechenden Herabsetzung des Verstärkungsfaktors. Durch geeignete Auslegung der Verstärkungsgrenzen und der Zeitkonstanten des Integralreglers 35 kann erreicht werden, daß Nutzsignale zwar den Ausgangskomparatorreferenzpegel O überschreiten, den Störbursts entsprechende Signale jedoch nicht. Diese werden folglich unterdrückt. Es kann aber trotzdem ein neues Nutzdatenpaket, das allerdings eine entsprechend höhere Amplitude wie die Störsignale haben muß, um detektiert werden zu können, empfangen werden.
Treten keine neuen Störsignale auf, steigt das Stellsignal K langsam, das erste Zeitkonstantensteuersignal L geht auf den niedrigen Pegel und der Verstärkungsfaktor wächst auf den Maximalwert.
In 8 ist eine dritte Vorrichtung zur Unterdrückung von Störungen in Eingangssignalen mit einer Folge von digitalen Nutzsignalen gezeigt.
Diese dritte Vorrichtung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen zweiten Vorrichtung durch einen weiteren Filterblock 7, der der Unterdrückung kurzer Störpulse dient.
Für Funktionsblöcke, die – gegebenenfalls bis auf eine etwas andere Parameterauslegung – in beiden Vorrichtungen enthalten sind, werden daher die gleichen Bezugszeichen verwendet. Darüber hinaus gelten für diese Funktionsblöcke die obigen Ausführungen entsprechend.
Der Filterblock 7 weist einen steuerbaren Verstärker 6, eine signalverzögernde Einrichtung 2, die einen Gleichrichtungsabschnitt 3 und einen Integrator 4 umfaßt, und einen Komparator 5 auf.
Der Vorverstärkerausgang des Vorverstärkers 1 ist mit einem Eingang des steuerbaren Verstärkers 6 und mit einem Eingang der signalverzögernden Einrichtung 2 verbunden. Ein einen Steuersignalausgang bildender Ausgang der signalverzögernden Einrichtung 2 ist an einen ersten Eingang des Komparators 5 angeschlossen, an dessen zweiten Eingang ein Referenzsignal D aus einer nicht gezeigten Spannungsquelle angelegt ist. Der Ausgang des Komparators 5 ist auf einen Steuereingang des steuerbaren Verstärkers 6 gelegt.
An den Ausgang des steuerbaren Verstärkers 6 ist der Eingang des Blocks 19 angeschlossen Die signalverzögernde Einrichtung 2 weist zur Gleichrichtung eines ihr zugeführten Signals den Gleichrichtungsabschnitt 3 auf, der den Eingang der signalverzögernden Einrichtung 2 bildet und den Eingang des Integrators 4 speist. Der Integrator 4 integriert ein ihm zugeführtes Signal mit einer vorgegebenen Anstiegszeitkonstante und fällt dann mit einer vorgegebenen Abklingzeitkonstante auf einen Ruhepegel zurück. Weiterhin ist der Integrator 4 derart ausgebildet, daß bei der Integration eine Amplitudensättigung eintritt. Solche Integratoren können beispielsweise mittels Operationsverstärkern und Kondensatoren sowie steuerbaren Stromquellen aufgebaut werden. Der Ausgang des Integrators 4 bildet den Steuersignalausgang der signalverzögernden Einrichtung 2, der mit dem ersten Eingang des Komparators 5 verbunden ist und über den das integrierte Signal als Steuersignal ausgegeben wird.
Der Komparator 5 dient dazu, zu überprüfen, ob ein von der signalverzögernden Einrichtung 2 ausgegebenes Steuersignal C einen durch das Referenzsignal D an dem anderen Eingang des Komparators 5 definierten Schwellwert überschreitet. Er gibt während der Schwellwertüberschreitung ein entsprechendes digitales Schaltsignal E mit einem vorgegebenen Einschaltpegel aus.
Die Verstärkung des Verstärkers 6 ist durch das an seinen Steuereingang angelegte Schaltsignal E, das nur einen Ruhepegel und einen eingeschalteten Pegel annehmen kann, zwischen zwei Werten, d. h. einem oberhalb eines oberen Verstärkungsfaktors liegenden Wert und einem kleineren, unterhalb eines unteren Verstärkungsfaktors liegenden Wert, umschaltbar. Dabei ist der Verstärker 6 auf eine höhere Verstärkung geschaltet, wenn das Schaltsignal auf Einschaltpegel ist.
Die Verarbeitung bzw. Filterung eines Signals mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung wie folgt:
Ein Eingangssignal A wird in dem Vorverstärker 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter gefiltert und verstärkt. Das resultierende Signal B wird aufgespaltet in ein erstes und ein zweites Signal.
Das zweite Signal wird der signalverzögernden Einrichtung 2 zugeführt, in der es gleichgerichtet und integriert wird, so daß dabei ein Steuersignal C gebildet wird. Das Steuersignal C ist gegenüber dem ersten Signal verzögert. Aus dem Steuersignal C wird in dem Komparator 5 durch Vergleich mit dem Referenzsignal ein Schaltsignal E gebildet, das zur Steuerung des Verstärkers 6 dessen Steuersignaleingang zugeführt wird.
Das erste Signal wird dem Signaleingang des Verstärkers 6 zugeführt und entsprechend dem Schaltsignal mit einer hohen oder niedrigen Verstärkung verstärkt. Eine hohe Verstärkung des erstens Signals erfolgt nur, wenn das verzögerte Schaltsignal den Einschaltpegel hat. Das derart verstärkte Signal F wird schließlich dem Block 19 zugeführt und dort wie oben beschrieben weiter verarbeitet.
In 9 ist schematisch die Wirkung des Verfahrens genauer gezeigt. Die dort gezeigten Signalverläufe sind wiederum nur qualitativ dargestellt, so daß eine Angabe von Einheiten auf den Achsen nicht notwendig ist. Die Abszisse stellt in jedem der Diagramme die Zeit dar, während die Ordinate die Größe des entsprechenden Signals, beispielsweise eine entsprechende Spannung, wiedergibt, die mit "S" und der Angabe des entsprechenden Signals im Index bezeichnet ist.
Diagramm A) zeigt den Zeitverlauf eines Eingangssignals A am Eingang des Vorverstärkers 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter. Das Eingangssignal weist einen im wesentlichen zeitlich konstanten Anteil 8 und, diesem überlagert, vier Nutzburstsignale 9 bis 12 mit jeweils der Mindestanzahl von zehn Einzelpulsen, die mit der Burstfrequenz f₀ aufeinanderfolgen, auf. Diese vier Nutzburstsignale folgen in etwa gleichen Abständen aufeinander, deren zeitliche Dauer etwa der Breite der Nutzburstsignale entspricht. Typische Burstdauern können im Bereich von etwa 1 ms liegen. Dabei kann das Tastverhältnis innerhalb der Bursts variieren und insbesondere zwischen 30% und 100% liegen.
Weiter enthält das Eingangssignal ein Störsignal 13 mit zwei Einzelpulsen hoher Amplitude und einem etwa der Burstfrequenz f₀ entsprechenden Abstand. Das Eingangssignal A weist weiterhin Rauschanteile auf, von denen in 9 nur sehr schematisch Rauschsignale 14 dargestellt sind, die Frequenzen nahe der Burstfrequenz f₀ haben.
Der Verlauf des durch Filterung und Vorverstärkung mittels des Vorverstärkers 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter gebildeten ersten und zweiten Signals B ist in Diagramm B) in 9 gezeigt. Die Wirkung der Vorverstärkung ist allerdings wegen einer entsprechenden Skalierung der Signalgröße im Diagramm nicht erkennbar. Von den Rauschsignalen 14 sind nur noch die von den Filtern durchgelassenen Komponenten enthalten.
Der zeitliche Verlauf des in der signalverzögernden Einrichtung 2 gebildeten Steuersignals C, das durch Gleichrichtung des zweiten Signals mit dem im Diagramm B) gezeigten Verlauf in dem Gleichrichtungsabschnitt 3 und durch Integration in dem Integrator 4 gebildet wurde, ist in Diagramm C) gezeigt.
Die Integration der gefilterten Rauschsignale 14 erzeugt einen in etwa konstanten Ruhepegel 15 des Steuersignals, dessen Pegel ansonsten unter anderem von der Amplitude des Rauschens, und den Anstiegs- und Abklingzeitkonstanten der Integration bestimmt ist. Weiterhin weist das Steuersignal im Zeitbereich jedes Nutzbursts 9, 10, 11 und 12 und des Störsignals 13 jeweils entsprechende trapezförmige Signalverläufe 9', 10', 11', 12' und 13' auf. Dabei verläuft jeweils ein linker Anstiegsbereich 16, der zu Beginn der Integration entsteht, etwas flacher als ein rechter Abfallbereich 17 des Signals, was dadurch bedingt ist, daß die Anstiegszeitkonstante der Integration bzw. des Integrators 4 größer ist als die Abklingzeitkonstante.
Die im wesentlichen konstanten Bereiche zwischen dem jeweiligen Anstiegsbereich und Abfallbereich überschreiten bei den aus Nutzburstsignalen erzeugten Steuersignalanteile 9', 10', 11' und 34' den Schwellwert 18, der dem Referenzsignal D entspricht, während der entsprechende konstante Bereich des Signals 13' für das Störsignal 13 unterhalb des Schwellwertes 18 bleibt. Darüber hinaus wird der Schwellwert 18 von dem einem Nutzburstsignal entsprechenden Teil des Steuersignals erst mit einer Verzögerung erreicht, die etwa der Dauer von zwei Einzelpulsen entspricht.
Zur Bildung eines Schaltsignals E mit scharfen Flanken und zur Unterdrückung der Störpulse, die eine kleinere Signalfläche als die Nutzbursts haben, wird das Steuersignal C in dem Komparator 5 mit einem Schwellwert verglichen. Der zeitliche Verlauf des vom Komparator 5 abgegebenen Schaltsignals E ist in Diagramm E) gezeigt.
Für die Zeiten, in denen das Steuersignal C den Schwellwert 18 übersteigt, liegt ein Schaltsignal mit einem konstantem oberen Einschaltpegel am Ausgang des Komparators 5 an. Da der Schwellwert 18 vom Steuersignal C in dem Zeitbereich des Störsignals 13 nicht erreicht wird, hat das Schaltsignal nur für die Nutzburstsignale den Einschaltpegel. Für diesen Effekt sind jedoch scharfe Flanken im Schaltsignal E nicht zwingend erforderlich. Der Komparator 5 kann auch ein graduell im Bereich des Schwellwert veränderliches Signal abgeben. Dann ist das Schaltsignal gegenüber dem Beginn und auch dem Ende der entsprechenden Nutzburstsignale bzw. des ersten Signals lediglich zusätzlich verzögert.
Die Wirkung des Schaltsignals E auf die Verstärkung des dem Verstärker 6 zugeführten ersten Signals ist in Diagramm F) gezeigt. In den Zeiten, in denen das Steuersignal C nicht über dem Schwellwert 18 liegt und daher das Schaltsignal F auf seinem Nullpegel ist, wird das erste Signal nur mit einer sehr geringen Verstärkung, die unter einem unteren Verstärkungsfaktor liegt, verstärkt, so daß es praktisch unterdrückt ist. In der in 9 verwendeten Skala ist es auf Nullpegel. Hierdurch werden die in dem Vorverstärker 1 mit Hoch- und Tiefpaßfilter gefilterten Rauschanteile 14 sowie das Störsignal 13 ausgeblendet. Solange das Schaltsignal E allerdings Einschaltpegel hat und das Steuersignal dementsprechend den Schwellwert überschreitet, wird das erste Signal jedoch mit einer großen Verstärkung, die oberhalb eines oberen Verstärkungsfaktors liegt, verstärkt. Das Schaltsignal E bestimmt daher Zeitfenster, in denen der Verstärker 6 mit großer Verstärkung arbeitet. Da der Beginn dieses Zeitfensters gegenüber dem Nutzburstsignal verzögert ist, werden die ersten beiden Einzelpulse des ersten Signals nur mit der sehr niedrigen Verstärkung verstärkt, d. h. unterdrückt. Dadurch wird jedes Nutzburstsignal bzw. das verstärkte erste Signal verkürzt.
Wie in 9 zu erkennen ist, wäre, selbst falls der dem Störsignal 13 entsprechende Steuersignalabschnitt 13' bei gleicher Steigung des Anstiegs den Schwellwert überschritte, das resultierende Schaltsignal um mehr als die Breite des Störsignals 13 verzögert. Dadurch würde das Störsignal, das zu diesem Zeitpunkt schon abgeklungen ist, nie mit der oberen Verstärkung verstärkt und folglich letztlich auch in diesem Fall ausgeblendet.
Da nach dem Verstärker 6 in den Pausen der gefilterten Bursts nur noch das Eigenrauschen des Verstärkers 6 vorhanden ist, ergibt sich ein guter Signal-Rausch-Abstand, was insbesondere für die Bandfilterung in dem Block 19 wichtig ist, da ein Rauschen am Eingang des Bandpaßfilters in dem Block 19 am Ausgang statistisch verteilte Burstschwingungen verursacht, welche dem Nutzsignal sehr ähneln und eine brauchbare Weiterverarbeitung unmöglich machen könnten.
Die so gefilterten Signale können nun mit dem bereits beschriebenen Verfahren weiterverarbeitet werden.
Insgesamt ergibt sich eine vergleichsweise einfache Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen, die es ermöglicht, eine Vielzahl verschiedener Störsignale zu unterdrücken.

Claims

Verfahren zur Unterdrückung von Störungen (31, 33, 33', 33'', 45, 45') in Eingangssignalen, die eine Folge von digitalen Nutzsignalen (9, 9', 30, 30', 30'') aufweisen, deren Dauer jeweils unter einer vorgegebenen maximalen Nutzsignaldauer liegt und die um eine Nutzsignalpause voneinander beabstandet sind, deren Dauer über einer vorgegebenen Mindestdauer liegt, bei dem ein Eingangssignal geregelt verstärkt wird, wobei in der Regelung das verstärkte Eingangssignal mit einer Anstiegs- und Abklingzeitkonstante integriert und zur Regelung der Verstärkung rückgeführt wird, wobei die Werte der Anstiegs- und Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit von der maximalen Nutzsignaldauer und/oder der Mindestdauer der Nutzsignalpause vorbestimmt sind, bei dem die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit davon, ob der Pegel des Stellsignals der Regelung einen vorgegebenen Zeitkonstantenreferenzpegel überschreitet, auf einen von zwei vorbestimmten Werten gesetzt wird oder bei dem geprüft wird, ob seit einem Aktivierungszeitpunkt, zu dem das verstärkte Eingangssignal einen Aktivierungsschwellwert überschritten hat, eine erste Zeitdauer, die länger als die maximale Nutzsignaldauer ist, oder eine zweite Zeitdauer, die die erste Zeitdauer um höchstens die Mindestdauer einer Nutzsignalpause übersteigt, abgelaufen ist, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung und davon, ob der Pegel des Stellsignals einen vorgegebenen Zeitkonstantenreferenzpegel überschreitet, die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante auf einen von drei Werten gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Ausgangssignal durch Vergleich des verstärkten Eingangssignals mit einem Ausgangsreferenzpegel digitalisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das verstärkte Eingangssignal vor der Bildung des Ausgangssignals und vor der Verwendung in der Regelung auf einen vorgegebenen Maximalpegel begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Pegel des verstärkten Eingangssignals mit einem Regelreferenzpegel verglichen und ein entsprechendes Steuersignal gebildet wird, das dann integriert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Stellsignal der Regelung auf einen Maximalpegel begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Stellsignal auf Werte zwischen einem vorgegebenen minimalen und einem vorgegebenen maximalen Pegel begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verarbeitung von Eingangssignalen mit modulierten Nutzsignalen, die Bursts mit mit einer vorgegebenen Burstfrequenz aufeinanderfolgen Einzelpulsen aufweisen, bei dem das verstärkte Eingangssignal vor der Bildung des Ausgangssignals und vor der Bildung des Stellsignals demoduliert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem bei der Demodulation eine Gleichrichtung und dann eine Integration durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem vor der Demodulation eine Bandfilterung erfolgt, wobei die Burstfrequenz im Durchlaßbereich der Bandfilterung liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor oder unmittelbar nach der Verstärkung eine Hoch- und/oder Tiefpaßfilterung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach der Verstärkung und vor der Regelung eine Analog-Digital-Umwandlung und die Regelung durch einen entsprechend programmierten Mikrocontroller erfolgt.
Vorrichtung zur Unterdrückung von Störungen (31, 33, 33', 33'', 45, 45') in Eingangssignalen, die eine Folge von digitalen Nutzsignalen (9, 9', 30, 30', 30'') aufweisen, deren Dauer jeweils unter einer vorgegebenen maximalen Nutzsignaldauer liegt und die um eine Nutzsignalpause voneinander beabstandet sind, deren Dauer über einer vorgegebenen Mindestdauer liegt, wobei die Vorrichtung aufweist, einen Signaleingang und einen Signalausgang, einen Vorverstärker (1) mit einem mit dem Signaleingang verbundenen Vorverstärkereingang, einem mit dem Signalausgang verbundenen Vorverstärkerausgang, an dem der Vorverstärker ein am Signaleingang zugeführtes Eingangssignal um einen Verstärkungsfaktor verstärkt abgibt, und einem Vorverstärkersteuereingang, über den der Verstärkungsfaktor steuerbar ist, und eine Regeleinrichtung (22, 35) mit einem mit dem Vorverstärkerausgang verbundenen Reglereingang und einem mit dem Steuereingang des Vorverstärkers (1) verbundenen Stellsignalausgang, die einen Integralregler (24, 36) mit einem mit dem Reglereingang verbundenen Eingang und einem mit dem Stellsignalausgang verbundenen Ausgang aufweist, der ein am Reglereingang zugeführtes Signal mit einer Anstiegs- und Abklingzeitkonstante zu einem Stellsignal integriert, wobei die Werte der Anstiegs- und Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit von der maximalen Nutzsignaldauer und/oder der Mindestdauer der Nutzsignalpause vorbestimmt sind und wobei die Regeleinrichtung (22, 35) einen Zeitkonstantenkomparator (25) aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Integralreglers (24, 36) verbunden ist und dessen anderer Eingang mit einer Zeitkonstantenreferenzpegelsignalquelle verbunden ist, und bei der der Integralregler (24, 36) einen mit dem Ausgang des Zeitkonstantenkomparators (25) verbundenen Zeitkonstantensteuereingang aufweist und so ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit vom Pegel am Zeitkonstantensteuereingang die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante auf einen von zwei vorbestimmten Werten gesetzt wird.
Vorrichtung zur Unterdrückung von Störungen (31, 33, 33', 33'', 45, 45') in Eingangssignalen, die eine Folge von digitalen Nutzsignalen (9, 9', 30, 30', 30'') aufweisen, deren Dauer jeweils unter einer vorgegebenen maximalen Nutzsignaldauer liegt und die um eine Nutzsignalpause voneinander beabstandet sind, deren Dauer über einer vorgegebenen Mindestdauer liegt, wobei die Vorrichtung aufweist, einen Signaleingang und einen Signalausgang, einen Vorverstärker (1) mit einem mit dem Signaleingang verbundenen Vorverstärkereingang, einem mit dem Signalausgang verbundenen Vorverstärkerausgang, an dem der Vorverstärker ein am Signaleingang zugeführtes Eingangssignal um einen Verstärkungsfaktor verstärkt abgibt, und einem Vorverstärkersteuereingang, über den der Verstärkungsfaktor steuerbar ist, und eine Regeleinrichtung (22, 35) mit einem mit dem Vorverstärkerausgang verbundenen Reglereingang und einem mit dem Steuereingang des Vorverstärkers (1) verbundenen Stellsignalausgang, die einen Integralregler (24, 36) mit einem mit dem Reglereingang verbundenen Eingang und einem mit dem Stellsignalausgang verbundenen Ausgang aufweist, der ein am Reglereingang zugeführtes Signal mit einer Anstiegs- und Abklingzeitkonstante zu einem Stellsignal integriert, wobei die Werte der Anstiegs- und Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit von der maximalen Nutzsignaldauer und/oder der Mindestdauer der Nutzsignalpause vorbestimmt sind und wobei die Regeleinrichtung (22, 35) einen Zeitkonstantenkomparator (25) aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Integralreglers (24, 36) verbunden ist und dessen anderer Eingang mit einer Zeitkonstantenreferenzpegelsignalquelle verbunden ist, eine Aktivierungseinrichtung (37) mit einem mit dem Reglereingang verbundenen Eingang und einem die zur Erzeugung und Ausgabe eines Signals ausgebildet ist, das wiedergibt, ob seit einem Aktivierungszeitpunkt, zu dem ein am Eingang der Aktivierungseinrichtung zugeführtes Signal einen vorgegebenen Aktivierungsschwellwert überschritten hat, eine vorgegebene erste Zeitdauer, die länger als die maximale Nutzsignaldauer ist, abgelaufen ist oder seit dem Aktivierungszeitpunkt eine vorgegebene zweite Zeitdauer, die die erste Zeitdauer um höchstens die Mindestdauer einer Nutzsignalpause übersteigt, abgelaufen ist, und der Integralregler (24, 36) einen ersten mit dem Zeitkonstantenkomparator (25) verbundenen und einen zweiten mit dem Ausgang der Aktivierungseinrichtung (37) verbundenen Zeitkonstantensteuereingang aufweist und so ausgebildet ist, daß die Anstiegs- oder Abklingzeitkonstante in Abhängigkeit von den Signalen an dem ersten und zweiten Zeitkonstantensteuereingang auf einen von drei Werten gesetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei der zur Abgabe eines digitalen Signals am Signalausgang ein Ausgangskomparator (21) vorgesehen ist, dessen einer Eingang mit dem Vorverstärkerausgang, dessen zweiter Eingang mit einer Referenzpegelsignalquelle und dessen Ausgang mit dem Signalausgang verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der der Ausgangskomparator (21) eine Kennlinie mit Hysterese aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der dem Vorverstärkerausgang ein Begrenzer zur Begrenzung vorverstärkter Signale auf einen vorgegebenen Maximalpegel nachgeschaltet ist, wobei der Reglereingang und der Signalausgang mit dem Ausgang des Begrenzers verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der in der Regeleinrichtung (22, 35) dem Integralregler (24, 36) ein Reglerkomparator (23) zum Vergleich eines am Reglereingang zugeführten Signals mit einem vorgegebenen Reglerreferenzpegel dem Integralregler (24, 36) vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei der der Integralregler (24, 36) den Pegel des am Stellsignalausgang abgegebenen Stellsignals auf einen Maximalpegels begrenzt.
Vorrichtung nach dem Anspruch 13, bei der die Aktivierungseinrichtung (37) einen Aktivierungskomparator (38), dessen einer Eingang mit dem Eingang der Aktivierungseinrichtung (37) verbunden ist und dessen anderer Eingang mit einer Aktivierungsschwellwertsignalquelle verbunden ist, einen ersten und einen zweiten Monoflop (39, 40), deren Eingänge jeweils mit dem Ausgang des Aktivierungskomparators (38) verbunden sind, und ein UND-Gatter (41), dessen Eingänge mit dem invertierenden Ausgang des ersten Monoflops (40) und dem nichtinvertierenden Ausgang des zweiten Monoflops (39) verbunden sind, und dessen Ausgang mit dem Ausgang der Aktivierungseinrichtung (37) verbunden ist, aufweist, wobei der erste Monoflop (40) nach Triggerung nur für die erste Zeitdauer aktiv ist und der zweite Monoflop (39) nach Triggerung für die zweite Zeitdauer aktiv ist und die Monoflops (39, 40) so ausgebildet und mit einander verbunden sind, daß nach einer Triggerung während der zweiten Zeitdauer eine Nachtriggerung nicht möglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 19, bei der der Integralregler (24, 36) das Stellsignal auf Werte zwischen einem vorgegebenen minimalen und einem vorgegebenen maximalen Pegel begrenzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20 zur Verarbeitung von Eingangssignalen mit Nutzsignalen, die Bursts mit mit einer vorgegebenen Burstfrequenz aufeinanderfolgen Einzelpulsen aufweisen, bei der ein Demodulator (20) dem Signalausgang und dem Reglereingang vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der der Demodulator (20) einen Gleichrichter zur Gleichrichtung zugeführter Signale und einen Integrator zur Integration der gleichgerichteten Signale aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei dem dem Demodulator (20) ein Bandfilter vorgeschaltet ist, dessen Durchlaßbereich die Burstfrequenz umfaßt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der dem Vorverstärkereingang ein Hoch- und/oder Tiefpaßfilter vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Regeleinrichtung (22, 35) einen mit dem Reglereingang verbundenen Analog-Digital-Wandler, einen mit dem Analog-Digital-Wandler verbundenen Mikrocontroller und einen mit einem Ausgang des Mikrocontrollers verbundenen Digital-Analog-Wandler aufweist, dessen Ausgang mit dem Stellsignalausgang verbunden ist, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.