DE1300974B

DE1300974B - Verfahren zum Empfang und zur Auswertung im Zeitvielfachbetrieb von ueber individuelle Signalkanaele uebermittelten Wechselstromsignalen, insbesondere in Fernmeldeanlagen

Info

Publication number: DE1300974B
Application number: DEST27426A
Authority: DE
Inventors: Roos Heinz
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1966-09-17
Filing date: 1967-10-07
Publication date: 1969-08-14
Also published as: ES345128A1; BE703955A; NL6712690A; US3516071A; DE1287643B; CH468747A; BE703956A; CH470122A; GB1147256A; ES345127A1; NL6712691A; DE1541624A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfang und zur Auswertung im Zeitvielfachbetrieb von über individuelle Signalkanäle übermittelten Wechselstromsignalen unterschiedlicher Frequenz, insbesondere in Fernmeldeanlagen, bei dem die auf jedem Signalkanal anstehenden Signale unter Zugrundelegung eines für alle Signalkanäle gleichen Vervielfachungsfaktors in ein höheres Frequenzband umgesetzt werden, wobei die einzelnen Signalkanäle zyklisch nacheinander in zugeordneten Zeitlagen abgetastet werden und die Abtastzyklusdauer höchstens gleich der halben Periodendauer der höchsten auszuwertenden Frequenz gewählt wird, wobei während mehrerer aufeinanderfolgender Abtastzyklen ermittelte Amplitudenwerte einzeln in Abschnitten von signalkanalindividuellen Speichern festgehalten werden und wobei die Speicher in individuellen Zeitlagen mit einer gegenüber der Abtastfrequenz erhöhten Taktfrequenz gelesen werden und aus den ausgespeicherten Informationen Analogsignale gebildet und mittels frequenzselektiver Kreise ausgewertet werden, gemäß Patentanmeldung P 12 87 643.6-31.
Bei einem solchen Verfahren, bei dem die anstehenden Signalfrequenzen im Takt der gewählten Zyklusfrequenz abgetastet werden, tritt als ein grundsätzliches Problem die Einschwingzeit der frequenzselektiven Auswerteglieder auf. Bei einem solchen Filter ist die Einschwingzeit abhängig von der Bandbreite. Da weiterhin der Abtastzeitpunkt in bezug auf die Phasenlage der anstehenden Signalfrequenz unbestimmt ist, muß auch von dieser Seite her mit einem negativen Einfuß auf die Einschwingzeit gerechnet werden. Um also in möglichst kurzer Zeit am Ausgang der frequenzselektiven Auswertefilter ein auswertbares Signal zu erhalten, wäre es daher ; wünschenswert, die Abtastfrequenz über den durch .das Abtasttheorem gegebenen Wert der doppelten, höchsten auszuwertenden Signalfrequenz hinaus zu erhöhen.
Dies erscheint auch schon deshalb angebracht, weil der Amplitudenwert einer Abtastprobe, die entsprechend der Zeitlage der Abtastung kurz nach oder vor dem Nulldurchgang des abzutastenden Signals diesem entnommen wird, entsprechend niedrig ist.
Dieser Forderung nach einer möglichst hohen Abtastfrequenz steht aber der dadurch bedingte erhöhte Speicheraufwand für die einzelnen Abtastproben entgegen, der seinen niedrigsten Wert für den Fall erreicht, indem gemäß dem durch das Abtasttheorem gegebenen Grenzwert der Abtastfrequenz verfahren wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe eine möglichst kurze Einschwingzeit der Auswertefilter erreicht wird, wobei der Aufwand für die notwendigen Speichermittel möglichst niedrig gehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem ersten Schritt die anstehenden Signale mit einer Anzahl aufeinanderfolgender Abtastzyklen abgetastet werden, deren Zyklusdauer einen n-ten Teil der halben Periodendauer der höchsten auszuwertenden Frequenz beträgt, und daß in einem zweiten Schritt die anstehenden Signale mit einer Anzahl restlicher Abtastzyklen abgetastet werden, deren Zyklusdauer im wesentlichen gleich der halben Periodendauer der höchsten auszuwertenden Frequenz ist. Dazu ist in einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß die in einem ersten und einem zweiten Schritt vorgesehenen Abtastzyklen während jeweils einer ersten und zweiten Teilzeit der über einen Umsetzungsfaktor auf die anstehenden Signalfrequenzen bezogenen Einschwingzeit der frequenzselektiven Kreise durchlaufen werden und daß die in den Teilzeiten, deren Summe gleich der Einschwingzeit ist, gewonnenen Abtastergebnisse in einem je Signalkanal vorzusehenden Teil eines Speichers aufgenommen werden.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnungen erläutert.
F i g. 1 zeigt eine geeignete Anordnung zur Durchführung des Verfahrens; F i g. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf eines auszuwertenden Signals.
Entsprechend dem in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Verfahren ist eine Abtasteinrichtung ZM vorgesehen, die bei jeder Abtastung den Amplitudenwert des Signals des gerade abgetasteten Signalkanals feststellt. Diese Stichproben gelangen z. B. über einen Analog-Digital-Wandler ADW in einen Speicher HSP, der entsprechend der Anzahl der abzutastenden Kanäle Sl ... Sn in Teilspeicher aufgeteilt ist.
Jeder dieser Teilspeicher ist in eine Anzahl k Abschnitte unterteilt, d. h., in jeden Abschnitt k wird fortlaufend ein Amplitudenwert aufgenommen, wobei jeder dieser Speicherabschnitte mit einer internen Adresse versehen ist.
Wenn man annimmt, daß die höchste, auszuwertende Signalfrequenz fg = 2,5 kHz ist, mit einer Periodendauer von 0,4 ms, so beträgt gemäß dem' Grenzfall des Abtasttheorems mit einer Abtastfrequenz fab = 2 fg die Abtastzyklusdauer die Hälfte der Periodendauer der höchsten auszuwertenden Signalfrequenz, d. h., tab ist gleich 0,2 ms. Gemäß den' für dieses Beispiel angenommenen Bedingungen für die Einschwingzeit der frequenzselektiven Kreise BF' beträgt diese auf die Signalfrequenzen bezogen etwa 5 ms.
Wie den in diesem Beispiel enthaltenen Zahlenangaben zu entnehmen ist, ergibt sich für diese Zahlenwerte eine Anzahl von N gleich 25 Abtastzyklen, deren Abtastergebnisse in den Speicherabschnitterj gespeichert werden, gemäß der Bedingung wobei K der Frequenzvervielfachungsfaktor, d. h., das Verhältnis zwischen der Auslesefrequenz f t bei der Ausspeicherung der Abtastergebnisse und der Abtastfrequenz fab bei der Abtastung der Signalkanäle S1 ... Sn, T f die Einschwingzeit eines der verwendeten hochfrequenten Filter BF und tab die Periodendauer der Abtastfrequenz ist.
Demgegenüber wird, wie in der F i g. 2 a und 2 b dargestellt ist, ein in beliebiger Phasenlage anstehendes Signal mit der Frequenz fg von beispielsweise 2,5 kHz während einer Zeitspanne T1 mit einer Abtastfrequenz von fabl=n-fab2=n-2-fg und anschließend während der Zeit T2 mit der Abtastfrequenz fab2 ,-:z:#2 fg abgetastet. Dies führt zu einer Anzahl N' von Abtastzyklen, die sich wie folgt berechnet: Die Einschwingzeit Tf, die, wie erwähnt, über den Faktor K auf die Signalfrequenz bezogen, 5 ms betrage, wird in zwei Teilzeiten T1 und T2 von beispielsweise 1,5 und 3,5 ms aufgeteilt.
Wählt man als Abtastfrequenz fab 1 für die erste Teilzeit T1 die vierfache Frequenz gemäß der Grenzfrequenz des Abtasttheorems (fab2 = 2fg), so erhält man für diese Zeitspanne eine Abtastperiodendauer von tab 1 gleich 0,05 ms. Die Anzahl M der Abtastzyklen für die erste Teilzeit ist demnach M = 30, allgemein Für die zweite Teilzeit T2 ergibt sich in analoger Weise für Die Gesamtzahl N' der Abtastzyklen errechnet sich so in dem gewählten Beispiel zu 47 Abtastzyklen und allgemein In F i g. 1 ist eine Einrichtung AZ gezeigt, die mit dem Speicher HSP verbunden ist. Bei dieser Einrichtung AZ handelt es sich um einen Adressenzähler, der den Taktgeber TG des Abtasters ZM nach der ersten Zeit T 1 oder nach der ersten Anzahl M Abtastzyklen Z 1 von der Frequenz f ab 1 auf die Frequenz fab2 während der Zeit T2 bzw. für N'-M Zyklen Z2 umsteuert.
Die bisher beschriebenen Vorgänge, die auf das Abtasten der Kanäle S1... Sn mit wechselnder Abtastfrequenz und das Einspeichern in den Speicher HSP gerichtet sind, vollziehen sich in analoger Weise unter Berücksichtigung des Umsetzungsfaktors K beim Auslesen des Speichers HSP, von dem aus die Stichproben z. B. über einen Digital-Analog-Wandler DA W und den Tiefpaß TP den frequenzselektiven Kreisen BF zugeleitet werden, d. h. während der Zeit

K1 wird ein Teilspeicher im Zyklus von taKl

und während K im Zyklus von t K2 ausgelesen.

Wie aus den F i g. 2 b und 2 c zu erkennen ist, werden die pulsamplitudenmodulierten Stichproben (F i g. 2 b) der Abtastzyklen zweckmäßigerweise vor dem Weiterleiten an den Tiefpaß TP in eine sogenannte Treppenfunktion (F i g. 2 c) umgeformt, wodurch die Dämpfung des Tiefpasses TP unabhängig vom Lesetakt wird. Dies kann beispielsweise in der Form geschehen, daß die den signalkanalindividuellen Speicherplätzen entnommenen Abtastergebnisse dem Tiefpaß TP über einen vorgeordneten Amplitudenspeicher zugeleitet werden.
Für das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch ist es unerheblich, ob den frequenzselektiven Kreisen, d. h. den Filtern BF, ein Tiefpaß TP, wie in F i g. 1 angedeutet, vorgeordnet ist oder ob die Signale unmittelbar den Filtern BF in der angegebenen Form zugeleitet werden. Die in der vorangehenden Beschreibung gegebenen Zahlenbeispiele dienen lediglich der Anschaulichkeit der vorliegenden Erfindung und sind in keiner Weise für eine Dimensionierung im Anwendungsfall vexbindlich.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Empfang und zur Auswertung im Zeitvielfachbetrieb von über individuelle Signalkanäle übermittelten Wechselstromsignalen unterschiedlicher Frequenz, insbesondere in Fernmeldeanlagen, bei dem die auf jedem Signalkanal anstehenden Signale unter Zugrundelegung eines für alle Signalkanäle gleichen Vervielfachungsfaktors in ein höheres Frequenzband umgesetzt werden, wobei die einzelnen Signalkanäle zyklisch nacheinander in zugeordneten Zeitlagen abgetastet werden und die Abtastzyklusdauer höchstens gleich der halben Periodendauer der höchsten auszuwertenden Frequenz gewählt wird, wobei während mehrerer aufeinanderfolgender Abtastzyklen ermittelte Amplitudenwerte einzeln in Abschnitten von signalkanalindividuellen Speichern festgehalten werden und wobei die Speicher in individuellen Zeitlagen mit einer gegenüber der Abtastfrequenz erhöhten Taktfrequenz gelesen werden und aus den ausgespeicherten Informationen Analogsignale gebildet und mittels frequenzselektiver Kreise ausgewertet werden, gemäß Patentanmeldung P1287643.6-31, dadurch gekennzeichn e t, daß in einem ersten Schritt die anstehenden Signale mit einer Anzahl (M<N') aufeinanderfolgender Abtastzyklen (Z1) abgetastet werden, deren Zyklusdauer (tal) einen n-ten Teil (n> 1) der halben Periodendauer der höchsten auszuwertenden Frequenz (fg) beträgt, und daß in einem zweiten Schritt die anstehenden Signale mit einer Anzahl (N'-M) restlicher Abtastzyklen (Z2) abgetastet werden, deren Zyklusdauer (tat) im wesentlichen gleich der halben Periodendauer der höchsten auszuwertenden Frequenz (fg) beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Adressenzähler (AZ) während des Einspeichervorgangs die Umschaltung von der im ersten Schritt benutzten Abtastfrequenz (f ab 1) auf die im zweiten Schritt benutzte Abtastfrequenz (fab2) und während des Ausspeichervorgangs die Umschaltung von der Taktfrequenz des ersten Schrittes (K - fabl) auf die Taktfrequenz des zweiten Schrittes (K - fab2) steuert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem ersten und einem zweiten Schritt vorgesehenen Abtastzyklen (Z1, Z2) während jeweils einer ersten und zweiten Teilzeit (T1, T2) der über einen Umsetzungsfaktor(K) auf die anstehenden Signalfrequenzen bezogenen Einschwingzeit (Tf) der frequenzselektiven Kreise durchlaufen werden und daß die in den Teilzeiten (T1, T2), deren Summe gleich der Einschwingzeit (T f) ist, gewonnenen Abtastergebnisse in einem je Signalkanal vorzusehenden Teil eines Speichers aufgenommen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Speicher (HSP) entnommenen und am Ausgang eines Digital-Analog-Wandlers (DA W) anstehenden pulsamplitudenmodulierten Signale über einen Amplitudenspeicher den frequenzselektiven Auswertegliedern (BF) entweder direkt oder über einen Tiefpaß (TP) zugeleitet werden.