DE1541053B2

DE1541053B2 - Filters for devices and systems in electrical communications engineering

Info

Publication number: DE1541053B2
Application number: DE19661541053
Authority: DE
Inventors: Warwick Harvey 8000 Muenchen Holmes
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-08-25
Filing date: 1966-08-25
Publication date: 1974-11-14
Also published as: DE1541053A1; DE1541053C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Filter für Geräte der elektrischen Nachrichtentechnik mit impulsförmigen Signaleingangsspannungen, insbesondere für Satellitenfunk- und Radaranlagen, bestehend aus Energiespeichern und Schaltern sowie einer ausgangsseitigen Abfrageeinrichtung, das für die Erkennung eines durch seine Zeitform bestimmten nichtperiodischen Signals unter Berücksichtigung der ■Charakteristik einer ihm überlagerten Störung annähernd optimal bemessen ist.The invention relates to a filter for electrical communications equipment with pulse-shaped Signal input voltages, in particular for satellite radio and radar systems, consisting of Energy storage and switches as well as an output-side interrogation device for the detection a non-periodic signal determined by its tense, taking into account the ■ Characteristic of a disturbance superimposed on it is approximately optimally dimensioned.

Filter dieser Art werden auch als Optimalfilter bezeichnet. Sie werden insbesondere zur Verbesserung des Signal-Geräusch-Verhältnisses in einem Übertragungssystem entworfen. Der Ausdruck Optimalfilter soll dabei andeuten, daß die Erkennung eines bestimmten Signals yon genau einem Filter in optimaler Weise erreicht wird. Das Filter muß mit anderen Worten zur Form des Signals »passen«. An Stelle des Signal-Geräusch-Verhältnisses können aber auch andere Kriterien, beispielsweise das Neyman-Pearson-Kriterium für die Bemessung eines solchen Opimalfilters Bedeutung !haben. Das Neyman-Pearson-Kriterium findet vor allem in der Radartechnik Anwendung und beinhaltet die optimale Wahrscheinlichkeit der Erkennbarkelt eines von einem Suchradar erfaßten -vorhandenen Objekts bei vorgegebener maximal zulässiger Wahrscheinlichkeit für einen falschen Alarm.Filters of this type are also known as optimal filters. You will in particular be improving of the signal-to-noise ratio in a transmission system. The term matched filter is intended to indicate that the detection of a specific signal by exactly one filter is more optimal Way is achieved. In other words, the filter must "match" the shape of the signal. Instead of of the signal-to-noise ratio, however, other criteria can also be used, for example the Neyman-Pearson criterion for the dimensioning of such an opimal filter! The Neyman-Pearson Criterion is mainly used in radar technology and contains the optimal probability the detectability of one detected by a search radar -Existing object with a given maximum permissible probability for a wrong one Alarm.

Wie die beispielsweise in dem Aufsatz von George L. Turin, »An Introduction of Matched Filters«, veröffentlicht im IRE, Transactions on Information Theorie, 1960, S. 311 bis 329, dargestellte Theorie optimaler Filter zeigt, ist ein Filter in strengem mathematischem Sinn für den Fall, daß das Rauschen weiß ist und Gaußschen Charakter hat, dann als op-As for example in the essay by George L. Turin, "An Introduction of Matched Filters", published in IRE, Transactions on Information Theory, 1960, pp. 311 to 329, presented theory optimal filter shows is a filter in the strict mathematical sense for the case that the noise is white and has Gaussian character, then as op-

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timal zu bezeichnen, wenn die dem Filter eingangs- es wesentlich, die im Rhythmus des Umlaufs der einseitig angebotene Signalinformation s (t) an seinem gangsseitig kurzzeitig mit dem anstehenden Signal Ausgang eine Impulsantwort h (τ) abgibt, die der Be- verbundenen Kondensatoren in diesen Kondensatoziehung ren gespeicherten Signalwerte, im Gegensatz zu demtimal when the input to the filter is essential, the signal information s (t) offered at its input side briefly emits an impulse response h (τ) at its input side with the pending signal output, which the capacitors connected to in this capacitor drawing ren stored signal values, in contrast to the

S dem Signal überlagerten Geräusch, zu integrieren, undS to integrate noise superimposed on the signal, and

h (τ) = K · s (A — τ) ^au^ ^^ese Weise ^^as Signal über das Geräusch anzu-to be applied - (τ A) ^au ^ ^ ^ ^ese manner ^as signal via the sound h (τ) = K · s

heben. Beim Erfindungsgegenstand, bei dem von einem impulsförmigen Eingangssignal ausgegangento lift. In the subject matter of the invention in which a pulse-shaped input signal is assumed

genügt. Darin bedeuten K und Δ willkürliche Kon- wird, wird von diesem Prinzip der Integration kein stanten. Diese Beziehung besagt, daß die Impuls- to Gebratich gemacht, sondern im Gegenteil durch die antwort am Ausgang eines Optimalfilters gleich der in dem einzelnen Speicherelementen zugeordneten geder Zeit invertierten Funktion des filteremgangsseitig steuerten Schaltern gerade ^unterdrückt,
auftretenden impulsförmigen Signals ist. Der Reali- Es sind auch durch die USA.-Patentschriftenough. In this, K and Δ mean arbitrary Kon- will not become a constant from this principle of integration. This relationship says that the impulse is made up, but on the contrary, by the response at the output of an optimal filter equal to the time-inverted function of the switch on the filter output side assigned to the individual storage elements, it is suppressed,
occurring pulse-shaped signal. The reali- There are also by the USA. Patent

sierung solcher Optimalfilter für beliebige Signalfunk- 2 880 316 bereits aktive Optimalfilter bekannt, deren tionen von s (t) sind durch den wirtschaftlich ver- 15 Ausgang im Zeitbereich des Beginns eines möglichen tretbaTen Aufwand relativ enge Grenzen gesetzt. In filtereingangsseitigen Wechselstromimpulses kurzder Regel wird daher versucht, mit eimer erheblich zeilig kurzgeschlossen wird. Durch diese Maßnahme geringeren Anzahl von Pol- und Nullstellen, als die können jedoch lediglich dem Filterausgang paralleloben angegebene Beziehung unter Berücksichtigung liegende kapazitive Reaktanzen mit der erforderlichen dem einem solchen Filter zugrunde liegenden Krite- ·· Schnelligkeit entladen werden. In den übrigen, Enerriums verlangt, auszukommen, und unter Anwendung giespeicher darstellenden Elementen bleibt also hier numerischer Methoden eine möglichst gute Annähe- im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand die gespeirung an den theoretisch möglichen optimalen Wert, cherte Rauschenergie mehr oder weniger vorhanden, beispielsweise des Signal-Geräusch-Verhältnisses, her- Die durch den Erfindungsgegenstand bewirkte Voranzukommen. Im allgemeinen ist daher unter einem *5 besserung der Eigenschaften eines solchen Optimaloptimalen Filter eine Filteranordnung zu verstehen, filters werden dementsprechend hier auch nicht erdie bei vorgegebenem beschranktem Aufwand dem reicht.Optimization of such optimal filters for any signal radio- 2 880 316 already active optimal filters are known whose functions of s (t) are relatively narrow limits due to the economically viable output in the time range of the beginning of a possible pedal effort. In the filter input-side alternating current pulse short, as a rule, an attempt is therefore made to short-circuit considerably with a bucket. By this measure, a smaller number of pole and zero points than that, however, can only be discharged parallel to the filter output, the relationship given above, taking into account the capacitive reactances, with the required speed of the criticality on which such a filter is based. In the rest of the enerriums, it is necessary to get by, and with the use of elements that represent giespeicher, the closest possible approximation remains here - in contrast to the subject of the invention, the feed to the theoretically possible optimal value, guaranteed noise energy is more or less present, for example the signal noise -Ratio, her- The advancement brought about by the subject matter of the invention. In general, therefore, an improvement in the properties of such an optimally optimal filter is to be understood as a filter arrangement;

theoretisch erreichbaren Optimalwert möglichst nahe- Die Ausbildung wie auch die Steuerung der dentheoretically achievable optimal value as close as possible- The training as well as the control of the

kommt. einzelnen Elementen zugeordneten Schalter kann aufcomes. Switches assigned to individual elements can open

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein 3» die verschiedenste Weise vorgenommen werden. Bei Optimalfilter der einleitend beschriebenen Art eine sehr schmalen Signalimpulsen mit relativ großem Lösung anzugeben, die es bei relativ geringem tech- Verhältnis von Impulspause zu Impulsdauer ist es nischem Aufwand ermöglicht, jeweils an den theo- im allgemeinen vorteilhaft, die Schalter in Ruhestelretisch erreichbaren Optimälwert sehr nahe heran- lung eine Energieentladung der ihnen jeweils zugezukommen. 35 ordneten Elemente vornehmen zu lassen. In diesemThe invention is based on the task of being carried out in the most varied of ways for a 3 ». at Optimal filters of the type described in the introduction produce a very narrow signal pulse with a relatively large one Specify the solution that it is with a relatively low tech- ratio of pulse pause to pulse duration Nical effort allows, in each case to the theo- generally advantageous, the switch in idle teletics achievable optimal value very close to an energy discharge that is due to them. 35 arranged elements to be made. In this

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch Falle müssen sie wenigstens im Zeitintervall zwischen gelöst, daß den als Energiespeicher wirksamen Kon- einem Zeitpunkt im Zeitbereich des Beginns eines densatoren und/oder Induktivitäten des Filters Schal- möglichen filtereingangsseitig auftretenden Signalter in Parallel- bzw. Reihenschaltung zugeordnet impulse -und dem Ende seiner Abfragung am Filtersind, deren Steuerung derart bemessen ist, daß im 40 ausgang in ihre Arbeitslage umgesteuert werden.
Zeitbereich des Beginns eines möglichen filterein- Bei relativ breiten Signalimpulsen und MeinemThis object is achieved according to the invention in that case they must at least in the time interval between the fact that the energy storage effective con- a point in time in the time range of the beginning of a capacitor and / or inductance of the filter switching possible filter input side occurring signal switches in parallel or series impulses and the end of its interrogation on the filter, the control of which is dimensioned in such a way that the output is switched to its working position in the 40 output.
Time range of the beginning of a possible filter-in with relatively broad signal pulses and mine

gangsseitig ankommenden Signalimpulses die in den Verhältnis von Impulsdauer zu Impulsdauer ist es Energiespeichern vorhandene Energie über die Schal- zweckmäßig, die Schalter in Arbeitsstellung eine ier bis annähernd zum Wert Null vernichtet wird. Energieentladung der ihnen jeweils zugeordnetensignal pulse arriving on the output side which is in the ratio of pulse duration to pulse duration Energy storage available energy via the switch, expediently, the switch in the working position one ier is destroyed until it is almost zero. Energy discharge of each assigned to them

Der Erfindung liegt die TVesentliche Erkenntnis zu- *S Elemente vornehmen zu lassen. Hierbei müssen sie gründe, daß die Entladung der als Energiespeicher im Zeiibereich des Beginns eines möglichen filtereinwirksamen Elemente eines Opimalfilters im Zeit- gangsseitig auftretenden Signalimpulses und dem bereich des Beginns eines möglichen filtereingangs- Ende «einer Abfragung am Filterausgang in ihre seitig auftretenden Signalimpulses zu einer erheb- Ruhelage umgesteuert werden.
liehen Verbesserung der mit einem solchen Filter an- 5° Wie einschlägige, der Erfindung zugrunde liegende gestrebten optimalen Erkennbarkeit des empfangenen, theoretische und auch praktische Versuche ergeben verrauschten Signals iührt, weil durch diese Ent- haben, geht der Zeitpunkt, in dem die Schalter das ladung die in den Elementen gespeicherte Rausch- Optimalfilter für den ankommenden Signalimpuls energie vernichtet und daher bei der Übertragung freigeben und der Abfragezeitpunkt in die mit einem des eintreffenden Signaiimpulses kaum zur Wirkung 55 solchen Filter angestrebte optimale Wirkung ein. kommen kann. Beim Entwurf eines gemäß der Erfindung aus_gebilde-The invention is to allow the essential knowledge to be carried out. In this case, the reasons must be that the discharge of the signal pulse occurring as an energy store in the time range of the beginning of a possible filter-affecting element of an opimal filter in the time response side and the area of the beginning of a possible filter input end of a query at the filter output into its signal pulse occurring on the side to a considerable extent - Rest position can be reversed.
Lent improvement of the noisy signal achieved with such a filter as the relevant, the invention is based on the strived for optimal detectability of the received, theoretical and also practical experiments, because through this development, the point in time at which the switch does charge destroys the noise optimal filter stored in the elements for the incoming signal pulse and therefore releases it during transmission and the query time in the optimal effect aimed at with one of the incoming signal pulse hardly to effect 55 such filter. can come. When designing a trained according to the invention

Es sifid bereits elektromechanische Filteranord- ten Filters, bei dem eine Reihe -von Randbedingunnrangen znr Verbesserung des Signal-Geräusch-Ab- gen, beispielsweise Zahl der Pol- und/oder Nullstandes für ein niederfrequentes periodisches ana- stellen, ZaM der Reaktanzen, Strukturaufbau usw. loges Signal bekannt. Diese bekannte Anordnung be- 6° vorgegeben sind, ist es daher sinnvoll, den auf den steht ans einer Vielzahl von Kondensatoren, denen Beginn eines möglichen, eingangsseitig ankommeneingangsseiög nacheinander das Signal in Form von den Signalimpulses bezogenen Zeitpunkt Tl, in dem Abtastproben über eine erste Schalteinrichtung zu- die Schalter in ihren jeweils anderen, den Signalgeführt wird und anschließend in der Ordnung ihrer empfang ermöglichenden Schaltzustand umgesteuert Aufladung von einer weiteren Schalteinrichtung zur 65 werden, und den auf den gleichen Zeitpunkt wie der Gewinnung des hinsichtlich seines Signal-Geräusch- Zeitpunkt Tl bezogenen Abfragezeitpunkt T'2 der Abstandes verbesserten Signals im gleichen Rhyth- Abfrageeinrichtung derart zu bemessen, daß ein Krimus abgefragt werden. Für diese Art von Filter ist terium der Wirksamkeit, beispielsweise das Signal-There are already electromechanical filter arrangements in which a series of marginal conditions for improving the signal-to-noise output, for example the number of pole and / or zero positions for a low-frequency, periodic setting, the reactances, the structure of the structure, etc. .logical signal known. This known arrangement is given before 6 °, it is therefore useful to have a large number of capacitors, the beginning of a possible, on the input side arriving input-side sequentially the signal in the form of the signal pulse related time T1, in the sampling over a first Switching device to- the switches in their respective other, the signal is routed and then reversed in the order of their reception-enabling switching state related interrogation time T'2 of the distance improved signal in the same Rhyth interrogation device such that a crime can be interrogated. For this type of filter is terium of effectiveness, for example the signal

Geräusch-Verhältnis am Ausgang der Abfrageeinrichtung oder das Neyman-Pearson-Kriterium, ein Optimum wird.Noise ratio at the exit of the interrogator or the Neyman-Pearson criterion Will be optimum.

::Für zahlreiche Anwendungsfälle ist es zweckmäßig, wenigstens einen von den beiden Zeitpunkten T1 bzw. Γ 2 fest vorzugeben.:: For numerous applications it is advisable to set at least one of the two points in time T 1 or Γ 2.

< Auch ist es mitunter recht vorteilhaft, eine feste Beziehung zwischen den beiden Zeitpunkten Tl und Γ2 vorzusehen., *.·■ - <; <It is also sometimes quite advantageous to provide a fixed relationship between the two times Tl and Γ2., *. · ■ - <;

Die Gestaltung des Filters-läßt sich mitunter für bipolare Impulsformen wesentlich vereinfachen, wenn dem Filter eine die. bipolaren in unipolare Impulse umsetzende Schalteinrichtung ,vor- oder nachgeschaltet wird. .The design of the filter can sometimes be used for Bipolar pulse shapes simplify significantly if the filter has a. bipolar into unipolar impulses converting switching device, is connected upstream or downstream. .

Die Schalteinrichtung gibt dem Filter in vorteilhafter Weise zusätzlich die Möglichkeit, die durch den Beginn eines Signalimpulses, und seines folgenden ersten Polaritätswechsels, durch zwei aufeinanderfolgende Polaritätswechsel und durch seinen letzten Polaritätswechsel und sein Ende bestimmten Impulsteile hinsichtlich der Funktion der die Elemente entladenden Schalter und der ,.Abfrageeinrichtung wie vollwertige Signalimpulse zu.-bewerten, d. h., daß die Schalter die Energiespeicher darstellenden Filterelemente für jeden Impulsfeü eines filtereingangsseitig auftretenden möglichen Signalimpulses im Zeitbereich des Beginns eines Impulsteiles kurzzeitig entladen und die Abfrageeinrichtung jedes' Impulsteils im Zeitbereich seines Endes abfragt. Die Abtastwerte der aufeinanderfolgenden. Impulsteile können dann gegebenenfalls aufsummiert und auf diese Weise das Signal-Geräusch-Verhältnis, \yeiter verbessert werden. Dieser Technik kommt insofern eine nicht unbeachtliche praktische Bedeutung zu, als es hierdurch mitunter möglich ist, ein vorgegebenes Signal-Geräusch-Verhältnis bereits mit einem einen einfachen Aufbau (z. B. Filter mit nur zwei Polstellen) aufweisenden Filter zu realisieren. - .The switching device also gives the filter in an advantageous manner the possibility of being affected by the Beginning of a signal pulse, and its following first polarity change, by two successive ones Polarity change and pulse parts determined by its last polarity change and its end with regard to the function of the switch discharging the elements and the interrogation device such as to assess full-fledged signal impulses, d. That is, the switches represent the energy storage filter elements briefly discharged for each pulse signal of a possible signal pulse occurring on the filter input side in the time range of the beginning of a pulse part and the interrogator interrogates each 'pulse portion in the time domain of its end. The samples the consecutive. Impulse parts can then possibly be summed up and in this way that Signal-to-noise ratio can be further improved. This technique is of not inconsiderable practical importance insofar as it sometimes makes it it is possible to achieve a given signal-to-noise ratio with a simple structure (z. B. filter with only two pole positions) having filters to be realized. -.

Bei dem Filter nachgeschalteter Schalteinrichtung ist die angegebene Bewertung der Impulsteile eines Signalimpulses durch die Schalter und die Abfrageeinrichtung in jedem Falle^erforderlich, wenn durch die Umsetzung der binären Impulse in unipolare Impulse eine zusätzliche Verbesserung des Signal-Geräusch-Verhältnisses herbeigeführt werden soll.In the case of the filter downstream switching device, the specified evaluation of the pulse parts is a Signal pulse through the switch and the interrogator in each case ^ required if through the conversion of the binary impulses into unipolar impulses an additional improvement of the signal-to-noise ratio should be brought about.

Die Auswertung mehrerer am Filterausgang nacheinander auftretender Abfragewerte im Sinne einer zusätzlichen Verbesserung des Signal-Geräusch-Verhältnisses bzw. zur Erzielung eines bestimmten angestrebten Signal-GeräuschfVerhältnisses bei relativ geringem Filteraufwand kann vorteilhaft in zahlreichen Variationen auch bei Signalimpulsfolgen mit beliebiger Form der Einzelimpulse zur Anwendung gelangen. Dies gilt selbstverständlich auch für Signalteilimpulsfolgen (aufeinanderfolgende Impulsteile bipolarer Signalimpulse). Zu diesem Zweck wird dem Filter eine Speicheranordnung für die Einzelspeicherung mehrerer aufeinanderfolgender Abfragewerte der einzelnen Signalimpulse oder Teilen hiervon nachgeschaltet. Dabei stehen die Ausgänge der Einzelspeicher der Speicheranordnung mit einem gesteuerten, vorgegebene logische Funktionen (Addieren, Subtrahieren, Auswählen usw.) ausführenden Netzwerk in Verbindung.The evaluation of several query values occurring one after the other at the filter output in the sense of a additional improvement of the signal-to-noise ratio or to achieve a certain desired Signal-to-noise ratio with relatively little filter effort can be advantageous in numerous Variations can also be used for signal pulse trains with any shape of the individual pulses reach. Of course, this also applies to partial signal pulse trains (consecutive pulse parts of bipolar Signal pulses). For this purpose, the filter is provided with a storage arrangement for individual storage several successive query values of the individual signal pulses or parts thereof downstream. The outputs of the individual memories of the memory arrangement are connected to a controlled, perform predetermined logical functions (adding, subtracting, selecting, etc.) Network connected.

An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet In the following, the invention will be based on the exemplary embodiments shown in the drawing will be explained in more detail. In the drawing means

Fig. la ein jRC-Filter mit ausgangsseitiger Abtasteinrichtung, Fig. La a jRC filter with output-side scanning device,

F i g. 1 b das .RC-Filter nach der F i g. 1 a mit einem den Kondensator kurzschließenden Schalter,F i g. 1 b the .RC filter according to FIG. 1 a with a the capacitor shorting switch,

Fig. Ic ein für einen Rechteckimpuls in streng mathematischem Sinne optimal bemessenes Filter nach der F i g. 1 b,Fig. Ic a for a square pulse in strict mathematically optimally dimensioned filter according to FIG. 1 b,

Fig. 2 Zeitdiagramme der bei den Fig. 1 a bis Ic auftretenden Spannungen,Fig. 2 timing diagrams in Figs. 1 a to Ic occurring tensions,

ίο F i g. 3 ein praktisches Ausführungsbeispiel für ein optimales Filter nach der Fig. Ic,ίο F i g. 3 shows a practical embodiment for a optimal filter according to Fig. Ic,

F i g. 4 ein vier Polstellen aufweisendes Filter nach der Erfindung,
F i g. 5 das Diagramm eines Signalimpulses,F i g. 4 a filter according to the invention having four poles;
F i g. 5 the diagram of a signal pulse,

1.5 Fig. 6 das Blockschaltbild der Empfangsseite eines Nachrichtenübertragungssystems mit einem Filter nach der Erfindung,1.5 Fig. 6 shows the block diagram of the receiving side a message transmission system with a filter according to the invention,

• Fig. 7 das Blockschaltbild einer Anordnung mit einem Optimalfilter nach der Erfindung,.• Fig. 7 shows the block diagram of an arrangement with an optimal filter according to the invention ,.

F i g. 8 das Blockschaltbild einer weiteren Anordnung mit einem Optimalfilter nach der Erfindung,F i g. 8 the block diagram of a further arrangement with an optimal filter according to the invention,

F i g. 9 Zeitdiagramme der Spannungsverläufe an verschiedenen Punkten der Schaltung nach der Fig. 8.F i g. 9 timing diagrams of the voltage curves at various points in the circuit according to FIG Fig. 8.

as Die in F i g. 1 a bis 1 c und die F i g. 2 dienen ganz allgemein der Erläuterung der Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes. In der F i g. 1 a ist zunächst ein einfaches .RC-Filter mit dem Reihenwiderstand R und dem Querkondensator C dargestellt, dem am Eingang e ein verrauschter Rechteckimpuls zugeführt wird. Dem Filter ist an seinem Anschluß b eine Abtasteinrichtung, bestehend aus einem Schalter s nachgeschaltet, dessen Ausgang α den eigentlichen Ausgang des Filters darstellt. Der in Ruhestellung geöffnete Schalter s wird unmittelbar vor dem Ende des am Eingang e auftretenden Rechteckimpulses kurzzeitig durch den Taktpuls P an seinem Steuereingang geschlossen und dadurch der Kondensator C abgefragt. Die am Eingang e des Filters sowie am Eingang b und am Ausgang α des Schalters s auftretenden Spannungsverläufe sind in den entsprechend bezeichneten Diagrammen der Diagrammgruppe χ der F i g. 2 dargestellt. Wie diese Diagramme erkennen lassen, tritt hier nur eine eingeschränkte Verbesserung des Signal-Geräusch-Abstandes durch das Filter ein. Das dem in unterbrochener Linie dargestellten Rechteckimpuls überlagerte Geräusch, beispielsweise ein weißes Rauschen, bleibt mit seinem Effektivwert praktisch über die ganze Zeit erhalten, während der Rechteckimpuls am Kondensator C entsprechend den integrierenden Eigenschaften dieses Elementes nach einer e-Funktion auf seinem Amplitudenwert ansteigt. Die am Ende des Impulses vom Schalter s durchgeführte Abfragung des Kondensators C ergibt somit am Ausgang einen wiederum verrauschten Rechteckimpuls mit einem gegenüber dem Eingangssignal nur in geringem Umfang verbesserten Signal-Geräusch-Verhältnis. Dieses Ergebnis wird im Sinne eines verbesserten Signal-Geräusch-Verhältnisses dadurch in beachtlicher Weise geändert, daß dem Kondensator C entsprechend der F i g. 1 b ein Schalter se parallel geschaltet wird, der ebenfalls im Ruhezustand offen ist. Der Schalter se wird von einem Taktpuls Po gesteuert, der diesen Schalter unmittelbar vor Beginn des Rechteckimpulses am Eingang e des Filters kurzzeitig schließt und dadurch die im Kondensator C gespeicherte Rauschenergie vernichtet. Wie die entsprechenden Diagramme der Dia-The in F i g. 1 a to 1 c and the F i g. 2 serve in general to explain the mode of operation of the subject matter of the invention. In FIG. 1a shows a simple .RC filter with the series resistor R and the shunt capacitor C, to which a noisy square-wave pulse is fed at the input e. The filter is followed by a sampling device consisting of a switch s at its connection b , the output α of which represents the actual output of the filter. The switch s , which is open in the rest position, is briefly closed by the clock pulse P at its control input immediately before the end of the square-wave pulse appearing at input e , and the capacitor C is interrogated as a result. The voltage curves occurring at the input e of the filter and at the input b and at the output α of the switch s are shown in the correspondingly designated diagrams of diagram group χ in FIG. 2 shown. As these diagrams show, there is only a limited improvement in the signal-to-noise ratio through the filter. The noise superimposed on the square pulse shown in broken line, for example white noise, remains with its rms value practically over the entire time, while the square pulse on capacitor C rises to its amplitude value according to the integrating properties of this element according to an exponential function. The interrogation of the capacitor C carried out at the end of the pulse by the switch s thus results in a noisy square-wave pulse at the output with a signal-to-noise ratio that is only slightly better than the input signal. This result is changed in the sense of an improved signal-to-noise ratio in a considerable way that the capacitor C according to FIG. 1 b a switch se is connected in parallel, which is also open in the idle state. The switch se is controlled by a clock pulse Po , which briefly closes this switch immediately before the start of the square pulse at the input e of the filter and thereby destroys the noise energy stored in the capacitor C. As the corresponding diagrams of the slide

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grammgruppe γ nach der F i g. 2 erkennen lassen, L1 und dem im Ruhezustand geschlossenen Schalter wächst nunmehr auch die Rauschspannung mit Be- si 1, einem ersten Querkondensator C1 mit parallelginn des Rechteckimpulses, mit dem das Ende der geschaltetem, im Ruhezustand offenem Schalter se 1, Schaltzeit des Schalters se übereinstimmt, vom Wert einem weiteren Längsglied aus der Reihenschaltung Null an mit der durch die Zeitkonstante des RC- 5 der Induktivität Ll und dem im Ruhezustand geGliedes gegebenen Exponentialfunktion allmählich schlossenen Schalter sll, dem wiederum ein Querwieder an. Wird nunmehr der Kondensator C am glied, bestehend aus der Parallelschaltung des Kon-Ende des Rechteckimpulses abgefragt, so ist der am densators Cl mit dem Widerstand Rl und dem im Ausgang α auftretende Impuls weniger verrauscht Ruhezustand geöffneten Schalter sei folgt. Dem als beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 a, weil io Ausgang des Filters schließt sich entsprechend den in diesem Falle die Geräuschamplitude noch nicht F i g. 1 a bis 2 c die einen Schalter s darstellende Abauf ihren ursprünglichen Wert angewachsen ist. tasteinrichtung an. Die Schalter sll, sll, sei und sei Wie einschlägige theoretische und praktische Un- werden alle vom Taktpuls Po gleichzeitig gesteuert, tersuchungen zeigen, ergibt sich in diesem speziellen Dabei werden die Kondensatoren Cl und Cl mit Fall eines rechteckförmigen Signalimpulses bei wei- 15 jedem Impuls des Taktpulses Po von den Schaltern ßem Rauschen mit Gaußscher Charakteristik der sei und sei kurzgeschlossen und die Induktivitäten theoretisch erreichbare Opimalwert des Signal-Ge- Ll und Ll von den Schaltern sll und sll im Sinne rausch-Verhältnisses dann, wenn der Kondensator C einer Vernichtung der in diesen Reaktanzen gespeieinen praktisch unendlich großen Wert annimmt. Die- cherten Energie aufgetrennt.gram group γ according to FIG. 2, L 1 and the switch closed in the idle state now also increases the noise voltage with Be si 1, a first shunt capacitor C1 with a parallel start of the square pulse, with which the end of the switched, open switch se 1, switching time of the switch se coincides, from the value of a further series element from the series circuit zero to the switch sll gradually closed by the time constant of the RC- 5 of the inductance Ll and the exponential function given in the idle state, which in turn is followed by a crossover. If the capacitor C is now queried at the member, consisting of the parallel connection of the Kon end of the rectangular pulse, the switch opened at the capacitor Cl with the resistor Rl and the pulse occurring in the output α is less noisy, idle state is as follows. As in the exemplary embodiment according to FIG. 1 a, because io output of the filter closes according to the noise amplitude in this case not yet F i g. 1 a to 2 c, which represents a switch s , has increased to its original value. touch device. The switches sll, sll, be and be. As relevant theoretical and practical problems are all controlled by the clock pulse Po at the same time, research shows that in this particular case, the capacitors Cl and Cl become with the case of a square-wave signal pulse with every pulse of the clock pulse Po of the switches SSEM noise with Gaussian characteristic of was and is short-circuited and the inductances theoretically achievable Opimalwert the signal-Ge Ll and Ll from the switches sll and sll in the sense of noise ratio when the capacitor C of the destruction of the assumes a practically infinitely large value stored in these reactances. Disconnected energy.

ser Sachverhalt liegt bei der Fig. Ic vor, bei der der ao Für den Fall, daß die Schalter im Ruhezustand die Kondensator C ω praktisch unendlich groß ist. Die Entladung der Energiespeicher darstellenden EIeden Diagrammgruppen χ und y entsprechende Dia- mente vornehmen sollen, müssen im Ruhezustand die grammgruppe ζ nach der Fig. 2 zeigt das Ergebnis Schalter sll und i/2 geöffnet und die Schalter sei dieses Optimalfilters. Hierbei steigt die Spannung des und sei geschlossen sein. In diesem Falle müssen Rechteckimpulses einerseits und die Rauschleistung 25 dann die Impulse des Taktpulses Po so bemessen andererseits linear auf ihren Sollwert an, um nach sein, daß die Schalter zwischen einem Zeitpunkt im Erreichen dieses Sollwertes — beim Rechteckimpuls Zeitbereich des Beginns eines möglichen filtereinwird dieser Punkt im Zeitpunkt des Endes des Recht- gangsseitig auftretenden Signalimpulses und dem Ende eckimpulses am Eingang c des Filters erreicht — am seiner Abfragung am Filterausgang durch den Schal-Kondensator C in eine von der Rauschspannung 30 ter 5 in ihre Arbeitslage umgesteuert werden, überlagerte Gleichspannung überzugehen. Der Emp- Die erfindungsgemäße Energieentladung bei einem fang der im wesentlichen aus einer Folge bestehenden Optimalfilter bringt praktisch bei allen nur denk-Signalimpulse wird dadurch nicht beeinträchtigt, weil baren Impulsformen eine Verbesserung, auch wenn ja vor Beginn eines nachfolgenden Signalimpulses der hierbei graduelle Unterschiede bestehen. Umfang-Schalter se durch den Taktimpuls Po kurzzeitig ge- 35 reiche Untersuchungen haben auch gezeigt, daß sich schlossen und dadurch der Kondensator C entladen bei dem im allgemeinen beschränkten Aufwand des wird. Der Vollständigkeit halber ist in der F i g. 2 in Filters bei gegebener Pulsform dann noch Verbesseden beiden untersten Diagrammen jeweils ein Impuls rungen erzielen lassen, wenn das Ende eines Energieder Taktpulse P und Po dargestellt. Sie sind in Über- entladungsvorganges der Filterelemente durch die einstimmung mit den übrigen Diagrammen mit P 40 Schalter und der Abfragezeitpunkt nicht mit dem Be- und Po bezeichnet. Ferner sind auf dem Zeitmaß- ginn und dem Ende eines möglichen filtereingangsstab t der Beginn und das Ende des filtereingangs- seitig auftretenden Signalimpulses zusammenfallen. In seitigen Rechteckimpulses mit to und il bezeichnet. der Fig. 5 ist ein unsymmetrischer Signalimpuls über Bei der praktischen Ausführung eines Optimalfil- der Zeit dargestellt, der im Zeitpunkt to am Filterters für einen rechteckigen Signalimpuls mit weißem 45 eingang ankommt und im Zeitpunkt il beendet ist. Rauschen Gaußscher Charakteristik nach der Fig. 3 Der Zeitpunkt Tl, in dem die vom Taktpuls Po gewird der unendlich große Kondensator durch ein steuerten Schalter in ihre den Empfang des Signalaktives Element AE realisiert, das hierbei einem im impulses ermöglichende Schaltstellung umgesteuert Verbindungsweg des Widerstandes R und des Schal- werden, liegt hier zeitlich hinter dem Zeitpunkt to des ters s angeordneten Operationsverstärkers OV mit 50 Beginns des Signalimpulses. In gleicher Weise erfolgt einer negativ unendlichen Verstärkung aufweist, dem das Abtasten im Zeitpunkt Tl vor der Beendigung ein Kondensator C parallel geschaltet ist. Diese Ent- des Signalimpulses im Zeitpunkt 11. Im allgemeinen ladung dieses ebenfalls Speichereigenschaften auf- ist es daher, wie bereits angegeben, sinnvoll, bei der weisenden aktiven Elements AE kann beispielsweise Bemessung des Optimalfilters von den Zeitpunkten durch den dem Kondensator C parallelgeschalteten, 55 Π und Tl als weiteren frei wählbaren Filterparavom Taktimpuls Po gesteuerten Schalter se erfolgen. meiern Gebrauch zu machen.This fact is in Fig. Ic, in which the ao For the case that the switch in the idle state, the capacitor C ω is practically infinite. The discharge of the energy storage devices representing the diagrams corresponding to the diagram groups χ and y must, in the idle state, the program group ζ according to FIG. 2 shows the result switches sll and i / 2 open and the switch is this optimal filter. Here the tension of the increases and is supposed to be closed. In this case, the square pulse on the one hand and the noise power 25 then the pulses of the clock pulse Po must be linearly proportioned to their nominal value on the other hand, in order to allow the switch to filter between a point in time when this nominal value is reached - in the case of the square pulse, the time range of the start of a possible filter will be this point reached at the time of the end of the right-hand side occurring signal pulse and the end corner pulse at input c of the filter - at its interrogation at the filter output by the switching capacitor C in one of the noise voltage 30 ter 5 in its working position, superimposed direct voltage pass. The energy discharge according to the invention with a catch of the essentially consisting of a sequence optimal filter brings practically all only thinking signal pulses is not affected because ble pulse shapes an improvement, even if there are gradual differences before the beginning of a subsequent signal pulse. Investigations which are briefly rich in scope switch se by the clock pulse Po have also shown that closed and thereby the capacitor C is discharged with the generally limited effort of the. For the sake of completeness, FIG. 2 in the filter for a given pulse shape, then improve the two lowest diagrams each time a pulse can be achieved when the end of an energy of the clock pulses P and Po is shown. In the overdischarge process of the filter elements, they are marked with P 40 switches and the query time is not marked with the loading and Po in accordance with the other diagrams. Furthermore, the beginning and the end of the signal pulse occurring on the filter input side coincide at the start of time and the end of a possible filter input rod t. Marked with to and il in the rectangular pulse on the side. 5 shows an asymmetrical signal pulse over time, which arrives at the filter at time to for a rectangular signal pulse with a white 45 input and ends at time il. Noise Gaussian characteristic according to FIG. 3 The time Tl, in which the clock pulse Po becomes the infinitely large capacitor realized by a controlled switch in its reception of the signal-active element AE , which in this case reverses a switching position that enables the pulse to connect the resistor R and of the switching, lies behind the point in time to the ters s arranged operational amplifier OV with the beginning of the signal pulse. In the same way, there is a negative infinite gain, to which the sampling at time T1 before the termination is connected in parallel with a capacitor C. This decision to the signal pulse at time 1 1 Open Generally charge this also storage characteristics is therefore, as stated above, useful at the side facing the active element AE measurement can for example be connected in parallel of the matched filter of the time points by the capacitor C, 55 Π and Tl take place as a further freely selectable filter para switch se controlled by the clock pulse Po . to make use of it.

Eine grundsätzlich andere Möglichkeit der Entladung Versuche mit einem zwei Polstellen aufweisenden besteht darin, daß ein im Ruhezustand geschlossener Filter, das an Signalimpulse mit cosinusförmiger Cha-Schalter se' im Verbindungsweg der Betriebsspan- rakteristik und weißen Gaußschen Rauschen angenungsführung für den Operationsverstärker OV vor- 60 paßt ist, haben beispielsweise zu den im folgenden gesehen wird, der entsprechend dem Schalter se vom aufgeführten Ergebnissen geführt, die hierbei auf die Taktpuls Po gesteuert wird. Um die alternative Lö- in der Fig. 5 angegebenen Zeitpunkte to und ti des sung der Schalter se und se' anzudeuten, ist der Signalimpulses einerseits und Tl und Tl der Schalt-Schalter se' in unterbrochener Linie dargestellt. zeiten andererseits bezogen sind. Die Ergebnisse in Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines FiI- 65 Abhängigkeit der Schaltzeiten Tl und Tl sind darters nach der Erfindung mit vier Polstellen. Es be- gestellt durch das Verhältnis des mit dem angegebesteht vom Eingang e her gesehen aus der Reihen- nen Filter jeweils ereichten Signal-Geräusch-Leitungsschaltung des Widerstandes Rl mit der Induktivität Verhältnisses ρ² zum theoretisch bei entsprechendemA fundamentally different possibility of discharging experiments with a two pole position is that a filter, which is closed in the quiescent state and which is connected to signal pulses with a cosine-shaped cha switch se ' in the connection path of the operating voltage characteristic and white Gaussian noise, approximates the operational amplifier OV fits, have for example to be seen in the following, which led according to the switch se from the listed results, which is controlled here on the clock pulse Po. In order to indicate the alternative times to and ti of the solution of the switches se and se ' indicated in FIG. 5, the signal pulse on the one hand and Tl and Tl of the switch se' are shown in broken lines. times are on the other hand related. The results in Fig. 4 shows an embodiment of a FII 65 depending on the switching times Tl and Tl are darters according to the invention with four poles. It is determined by the ratio of the signal-to-noise conduction circuit of the resistor R1 with the inductance ratio ρ ² to the theoretical for the corresponding one, seen from the input e from the series filter

ίοίο

Filteraufwand für die genannte Signal- und Rauschform maximal erreichbaren Signal-Geräusch-Leistungsverhältnis ρ ο².
Im einzelnen ergibt sich fürFilter effort for the specified signal and noise form, the maximum achievable signal-to-noise power ratio ρ ο ² .
In detail it results for

Ti = toTi = to

Tl = tlTl = tl

QO*QO *

= 0,975= 0.975

Tl>to TKto Tl-to =Tl> to TKto Tl-to =

Tl₁ Tl ₁

ρ o*ρ o *

= 0,998 = 0.998

Irri letzten Fall läßt sich dann noch eine geringfügige weitere Verbesserung erzielen, wennIrri last case can be a minor one achieve further improvement, though

Tl-to φ ti-TlTl-to φ ti-Tl

Eigenschaften für eine Polarität der bipolaren Signalimpulse aufweist und gegebenenfalls von einem Taktpuls gesteuert wird. Dem Optimalfilter Fo ist der die Abtasteinrichtung darstellende Schalter s entspre-Has properties for a polarity of the bipolar signal pulses and is optionally controlled by a clock pulse. The switch s representing the scanning device corresponds to the optimal filter Fo.

5 chend den Fi g> 1, 3 und 4 nachgeschaltet. Die Steuerung der die Energieentladung der Filterelemente vornehmenden Schalter sowie die Steuerung des Schalter s erfolgen wiederum mit dem Taktpuls Po bzw. P. Zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Schalt-5 connected downstream of Fi g> 1, 3 and 4. The control of the energy discharge of the filter elements posh end switches and the control of the switch's turn take place with the clock pulse Po or P. To illustrate the operation of the switch

lo einrichtung U sind oberhalb des Blockschaltbildes in der F i g. 7 der zeitliche Verlauf des am Eingang E der Schalteinrichtung U auftretende bipolare Impuls und seine unipolare Form am Eingang e des Optimalfilters Fo angegeben. Die Zeitpunkte Γ1 und Tl für Lo device U are above the block diagram in FIG. 7 shows the course over time of the bipolar pulse occurring at the input E of the switching device U and its unipolar form at the input e of the optimal filter Fo . The times Γ1 and Tl for

15 die Betätigung der Schalter einerseits und der Abfrageeinrichtung andererseits sind in das Diagramm der unipolaren Impulsform ebenfalls mit eingetragen. Selbstverständlich ist die Anordnung nach F i g. 7 nicht auf bipolare Impulsformen der in der Fig.415 the actuation of the switch on the one hand and the interrogation device on the other hand, the unipolar pulse shape is also entered in the diagram. Of course, the arrangement according to FIG. 7 does not apply to the bipolar pulse shapes of the type shown in FIG

so bemessen sind, daß die durch den Beginn eines Signalimpulses und seines folgenden ersten Polaritätswechsels, durch zwei aufeinanderfolgende Polaritäts- are dimensioned so that the beginning of a signal pulse and its subsequent first polarity change, by two successive polarity

getastet werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 8, bei dem der Ausgang e der Schalteinrichtung U mit dem Eingang einer aus Einbe keyed. A corresponding exemplary embodiment is shown in FIG. 8, in which the output e of the switching device U is connected to the input one of on

gewählt wird.is chosen.

Bei Verwendung des Erfindungsgegenstandes inWhen using the subject matter of the invention in

Radaranlagen, bei denen der Signalsender und der 20 gezeigten Art beschränkt. Ein bipolarer Impuls kann Signalempfänger sich räumlich am gleichen Ort be- vielmehr eine beliebige Anzahl von aufeinanderfolfinden, kann der Taktpuls Po für die der Energie- genden positiven und negativen Maxima Unterschiedentladung der Filterelemente dienenden Schalter un- licher Größe aufweisen.Radar systems where the signal transmitter and the 20 type shown are limited. A bipolar pulse can signal receivers spatially at the same location, or rather any number of consecutive ones, the clock pulse Po for the switches serving for the positive and negative maxima differential discharge of the filter elements can be of immeasurable size.

mittelbar vom Sendesignal gegebenenfalls unter Zu- Der Filteraufwand bei einem Filter für bipolareindirectly from the transmission signal, if necessary under the The filter effort in a filter for bipolar

hilfenahme eines Verzögerungsgliedes und eines puls- 25 Impulse kann auch dann in engen Grenzen gehalformenden Netzwerkes abgeleitet werden. Ein Aus- ten werden, Wenn die die bipolaren Impulse in uniführungsbeispiel für die Verwendung des Erfindungs- polare Impulse umformende Schalteinrichtung U dem gegenstandes auf der Empfangsseite eines PMC- Optimalfilter Fo bzw. dem Ausgang α der vom Schal-Nachrichtenüberstragungssystems, bei dem Sender ter s gebildeten Abtasteinrichtung nachgeschaltet und und Empfänger räumlich getrennt angeordnet sind 30 der Taktpuls Po und Pl für die Schalter des Opti- und daher für die Erzeugung des Taktpulses Po be- malfilters und den Schalter ί der Abtasteinrichtung sondere Maßnahmen vorgenommen werden müssen,
zeigt in schematischer Darstellung die F i g. 6. Das
eine Signalimpulsfolge darstellende Signal 5/ wirdWith the aid of a delay element and a pulse-forming network, it is then also possible to derive it within narrow limits. If the switching device U converts the bipolar pulses in the uniführungsbeispiel for the use of the invention polar pulses converting the object on the receiving side of a PMC optimal filter Fo or the output α of the switching message transmission system, at the sender ter s formed scanning device and the receiver are spatially separated 30 the clock pulse Po and Pl for the switch of the optical filter and therefore for the generation of the clock pulse Po once filter and the switch ί of the scanning device special measures must be taken,
FIG. 4 shows a schematic representation of FIG. 6. That
a signal 5 / becomes a signal pulse train

vom Eingang E aus zunächst einem Bandfilter BF zu- 35 wechsel und durch seinen letzten Polaritätswechsel geführt, das das dem Signal überlagerte Geräusch und sein Ende bestimmten Impulsanteile jeweils abfrequenzbandmäßig begrenzt. Anschließend werden
die aufeinanderfolgenden Signalimpulse des Signals
Si über das gemäß der Erfindung ausgebildete Optimalfilter Fo und eine verstärkende Abtasteinrichtung 40 zelspeichem bestehenden Speicheranordnung ver- Vs dem Ausgang U zugeführt. Der Taktpuls für die bunden ist, in deren einzelne Speicher die von den Schalter des Filters Fo und die Abtasteinrichtung Vs einzelnen Impulsanteilen abgefragten Werte eingeliefert ein Generator G, der von dem ankommenden speichert werden. Die Ausgänge dieser Einzelspeicher Signal hinter dem Bandfilter BF synchronisiert wird. der Speicheranordnung Sp stehen mit einem logi-Die erforderliche Phasenverschiebung zwischen den 45 sehe Funktionen ausführenden gesteuerten Netzbeiden Taktpulsen, und zwar zwischen dem Zeitpunkt werk N in Verbindung, das am Ende eines Signal- Tl nach der Fig. 5 und dem Abtastzeitpunkt Tl für impulses die gespeicherten Abtastwerte der einzelnen den dem in der F i g. 5 dargestellten Signalimpuls vor- Impulsteile abfragt und im Sinne eines möglichst ausgehenden Signalimpuls wird durch ein Laufzeit- günstigen Signal-Geräusch-Verhältnisses beispielsglied L in der Zuleitung zwischen dem Ausgang des 5" weise durch Aufsummieren auswertet und das Ergeb-Generatörs G und dem Steuereingang des Filters Fo nis seinem Ausgang A zuführt. Die Speicheranord-Rechnung getragen. Gegebenenfalls kann dem Aus- nung Sp wird zu diesem Zweck mit Taktpulsen Pl, gang des Generators noch ein pulsformendes Netz- P1' und P1" — entsprechend drei Einzelspeichern — werk nachgeschaltet sein. Ein pulsformendes Netz- gespeist, deren Periode bei gegebener Grundfrequenz werk kann auch nach Bedarf dem Steuereingang des 55 der am Eingang e des Optimalfilters Fo ankommen-Filters Fo und/oder dem Steuereingang der Abtast- den Signalimpulsfolge gleich dem reziproken Wert einrichtung Vs vorgeschaltet sein. dieser Grundfrequenz gewählt ist und gegenseitigfrom the input E , first a band filter BF changes and is guided through its last polarity change, which limits the noise superimposed on the signal and its end-specific pulse components in terms of frequency band. Then be
the successive signal pulses of the signal
Si comparable over the formed according to the invention matched filter Fo and a reinforcing pickup 40 zelspeichem existing memory array Vs the output U fed. The clock pulse for which is bound, in whose individual memory the values interrogated by the switch of the filter Fo and the sampling device Vs individual pulse components are fed by a generator G, which is stored by the incoming one. The outputs of this individual memory signal behind the band filter BF is synchronized. the memory arrangement Sp are connected to a logi-The required phase shift between the 45 see functions executing controlled network two clock pulses, namely between the point in time work N in connection, which is at the end of a signal Tl according to FIG. 5 and the sampling time Tl for the pulse stored samples of the individual to the in FIG. 5 asks for the signal pulse shown before- pulse parts and in the sense of a possible outgoing signal pulse is evaluated by a running time-favorable signal-to-noise ratio example member L in the supply line between the output of the 5 "by adding up and the result generator G and the control input of the Filters Fo nis feeds to its output A. The memory arrangement is taken into account. If necessary, a pulse-forming network P1 ' and P1 "- corresponding to three individual memories - can be connected downstream of the opening Sp for this purpose with clock pulses Pl, output of the generator . A pulse-shaping network fed, the period of which at a given basic frequency works, can also be connected upstream of the control input of the filter Fo arriving at the input e of the optimal filter Fo and / or the control input of the sampling signal pulse train equal to the reciprocal value device Vs. this basic frequency is chosen and mutual

Wie bereits erwähnt worden ist, läßt sich der Auf- eine Phasenverschiebung aufweisen, die der gebau eines Optimalfilters nach der Erfindung für bi- wünschten zeitlich aufeinanderfolgenden Betätigung polare Signalimpulse wesentlich einfacher gestalten, 60 der den Ausgang e der Schalteinrichtung XJ mit den wenn die bipolaren Impulse dem Filtereingang in Einzelspeichern verbindenden Schaltern entspricht, unipolarer Form zugeführt werden. Ein Ausführungs- Der Taktspule P1'" für das Netzwerk N hat in diebeispiel für eine solche Anordnung zeigt das Block- sem Falle ebenfalls eine der Grundfolgefrequenz der schaltbild der F i g. 7. Dem Eingang e des Optimal- ankommenden Signalimpulse entsprechende Folgefilters Fo ist in diesem Falle eine die bipolaren in 65 frequenz und eine Phasenlage derart, daß das Netzunipolare Impulse umsetzende Schalteinrichtung U E «ä werk N die Einzelspeicher der Speicheranordnung Sp vorgeschaltet, die entweder nach Art eines Doppel-^!': jeweils im Zeitintervall zwischen der Speicherung des wegggleichrichters arbeitet oder aber invertierende ■■■ letzten Abtastwertes der Teilimpulse eines Signal-As has already been mentioned, the upward phase shift can be exhibited, which the construction of an optimal filter according to the invention for bi- desired temporally successive actuation of polar signal pulses make the output e of the switching device XJ with the if the bipolar pulses corresponds to switches connecting the filter input in individual memories, are supplied in unipolar form. The clock coil P 1 '" for the network N has in the example for such an arrangement, the block also shows a sequence filter Fo corresponding to the input e of the optimally arriving signal pulses In this case, a bipolar frequency and a phase position are such that the switching device U E «ä werk N which converts mains unipolar pulses is preceded by the individual memories of the memory arrangement Sp , which are either in the manner of a double ^! ': each in the time interval between the storage of the rectifier works or inverting the last ■■■ sample value of the partial pulses of a signal

impulses und dem Beginn des nächstfolgenden Signalimpulses abfragt. pulse and the beginning of the next signal pulse.

Die Funktionsweise der Schaltung nach der F i g. 8 ist in den Zeitdiagrammen der F i g. 9 für einen aus zwei positiven und einem negativen Maxima bestehenden bipolaren Impuls am Eingang e des Optimalfilters Fo noch verdeutlicht. Die mit e, α und c bezeichneten Diagramme geben hierbei die an den entsprechenden Punkten der Fig. 8 auftretenden Spannungen über der Zeit an. Wie das Diagramm e zeigt, werden sämtliche drei Impulsteile I, II und III des bipolaren Impulses zu Beginn im Zeitpunkt TX bzw. TV bzw. TV von den die Filterelemente entladenden Schaltern für ihre Übertragung über das Optimalfilter Fo freigegeben und im Zeitpunkt Tl bzw. TT bzw. Tl" vom Schalter s am Filterausgang abgefragt. Die Abtastwerte am Ausgang α haben entsprechend der Polarität der einzelnen Impulsteile ebenfalls unterschiedliche Polarität. Sie werden, wie das Diagramm c zeigt, in der Schalteinrichtung U durch Polaritätsumkehr der jeweils negativen Abtastwerte in eine unipolare Impulsfolge umgewandelt und in dieser Form der Speicheranordnung Sp zugeführt. The mode of operation of the circuit according to FIG. 8 is in the timing diagrams of FIG. 9 for a bipolar pulse consisting of two positive and one negative maxima at the input e of the optimal filter Fo . The diagrams labeled e, α and c indicate the voltages occurring at the corresponding points in FIG. 8 over time. As diagram e shows, all three pulse parts I, II and III of the bipolar pulse are released at the beginning at time TX or TV or TV by the switches discharging the filter elements for their transmission via the optimal filter Fo and at time T1 or TT have or Tl "queried by the switch S at the filter output. α the samples at the output according to the polarity of each pulse parts also have different polarity. They are, as the diagram c shows, in the switching device U by polarity inversion of each negative samples in a unipolar pulse train converted and supplied in this form to the storage arrangement Sp.

Die dem Optimalfilter nachgeschaltete Speicheranordnung Sp mit dem Netzwerk N bietet hinsichtlich der Verbesserung des Signal-Geräusch-Verhältnisses auch für unipolare Signalimpulsfolgen dann erhebliche Vorteile, wenn zwei oder mehr aufeinanderfolgende Signalimpulse gleichzeitig für den Verbraucher am Ausgang A ausgewertet werden können. Die Anordnung entspricht in diesem Falle der F i g. 8 mit dem Unterschied, daß die Schalteinrichtung U entfällt und die Speicheranordnung jeweils für eine solche Zahl von Einzelspeichern ausgelegt ist, die der Anzahl der gleichzeitig auswertbaren aufeinanderfolgenden ankommenden Signalimpulse entspricht. The memory arrangement Sp with the network N connected downstream of the optimal filter offers considerable advantages in terms of improving the signal-to-noise ratio even for unipolar signal pulse trains if two or more successive signal pulses can be evaluated simultaneously for the consumer at output A. In this case, the arrangement corresponds to FIG. 8 with the difference that the switching device U is omitted and the memory arrangement is designed for such a number of individual memories that corresponds to the number of successive incoming signal pulses that can be simultaneously evaluated.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1.Filters for electrical communications equipment with pulse-shaped signal input voltages, in particular for satellite radio and radar systems, consisting of energy stores and switches as well as an output-side interrogation device, which is approximately optimal for the detection of a non-periodic signal determined by its tense, taking into account the characteristics of a disturbance superimposed on it is dimensioned, characterized in that the capacitors and / or inductances of the filter acting as energy stores are assigned switches (se, st) connected in parallel or in series, the control of which is dimensioned in such a way that in the time range of the start of a possible signal pulse arriving on the filter input side the Any energy present in the energy storage is destroyed via the switch until it reaches the value almost zero.

2. Filter according to claim 1, characterized in that the switches in the rest position a Carry out energy discharge of the elements assigned to them and in the time interval between a point in time in the time range of the beginning of a possible filter input side Signal pulse and the end of its interrogation at the filter output in their working position are reversed.

3. Filter according to claim 1, characterized in that the switches (se, st) discharge energy from the elements assigned to them in the working position and are reversed into their rest position in the time range of the start of a possible signal pulse occurring on the filter input side and the end of its interrogation at the filter output .

4. Filter according to one of the preceding claims with predetermined boundary conditions, for example number of poles and / or zeros, number of reactances, structure, etc., characterized in that the time (Tl) related to the beginning of a possible filter input-side arriving signal pulse, in which the switches are reversed in their respective other switching state enabling signal reception and the interrogation time 5 <j point (T 2) of the interrogation device based on the same point in time as the point in time (T 2) are dimensioned in such a way that a criterion of effectiveness, for example the signal-to-noise ratio -at the output of the interrogator or the Neyman-Pearson criterion, is at least approximately an optimum.

5. Filter according to claim 4, characterized in that at least one of the two times (Tl or Γ 2) is fixed.

6. Filter according to claim 4 or 5, characterized in that the two times (Γ1 and Γ 2) have a fixed, predetermined relationship to one another.

7. Filter according to one of the preceding claims for bipolar signal pulses, characterized in that a switching device (U) converting the bipolar into unipolar pulses is connected upstream of the filter (Fo).

8. Filter according to claim 7, characterized in that the by the beginning of a signal pulse and its subsequent polarity change, by two successive polarity changes and by its last polarity change and its end determined pulse parts with regard to the function of the switches discharging the elements and the interrogation device how fully-fledged signal pulses are evaluated.

9. Filter for a signal pulse train according to one of claims 1 to 7 or for a partial signal pulse train (bipolar single pulses or bipolar pulse train) according to claim 8, characterized in that the filter (Fo) has a memory arrangement (Sp) for the individual storage of several successive query values of the individual Signal pulses or parts thereof is connected downstream and that the outputs of the individual memories of the memory arrangement (Sp) are connected to a controlled, given logical functions (adding, subtracting, selecting, etc.) network (N) .