DE1541819C3 - Device for the frequency-selective display of a signal or several signals and their application - Google Patents
Device for the frequency-selective display of a signal or several signals and their applicationInfo
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- DE1541819C3 DE1541819C3 DE1966S0105209 DES0105209A DE1541819C3 DE 1541819 C3 DE1541819 C3 DE 1541819C3 DE 1966S0105209 DE1966S0105209 DE 1966S0105209 DE S0105209 A DES0105209 A DE S0105209A DE 1541819 C3 DE1541819 C3 DE 1541819C3
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Description
η =η =
L - LL - L
ergibt und daß die von der letzten Trennstufe abgebenen Impulse der Auswerteschaltung (B) zugeführt sind. r>results and that the pulses emitted by the last isolating stage are fed to the evaluation circuit (B). r>
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplituden-Diskriminator (A) einen sogenannten Schmitt-Trigger (K) enthält, dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines UND-Gliedes (Ui) verbunden ist, an dessen anderem Eingang die Steuerimpulse des Pulsgenerators fliegen.2. Device according to claim 1, characterized in that the amplitude discriminator (A) contains a so-called Schmitt trigger (K) , the output of which is connected to one input of an AND element (Ui) , at whose other input the control pulses of the pulse generator fly.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (V) ein EXKLUSIV-ODER-Glied (E) enthält, dessen einem v, Eingang ein Verzögerungsglied (Li) vorgeschaltet ist, dessen Laufzeit gleich der reziproken Abtastfrequenz (h) ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the comparator (V) contains an EXCLUSIVE-OR element (E) , one of which v, input is preceded by a delay element (Li) , the running time of which is equal to the reciprocal sampling frequency (h ) is.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn- r>o stufen (Ti bis Tn) jeweils ein UND-Glied (U 2 bis Un) enthalten, dessen einem Eingang jeweils ein Verzögerungsglied (L2 bis Ln) vorgeschaltet ist, dessen Laufzeit gleich der reziproken Abtastfrequenz (fj) ist. τ»4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the separating r > o stages (Ti to Tn) each contain an AND element (U 2 to Un) , one input of which is preceded by a delay element (L2 to Ln) whose running time is equal to the reciprocal sampling frequency (fj) . τ »
5. Anwendung einer Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche zur Anzeige einer Vielzahl von Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Signalquelle ein Abtastschalter (S i bis Sm) zugeordnet ist, daß die innerhalb einer &o Abtastperiode zeitlich gegeneinander versetzten Abtastproben der Reihenschaltung eines Amplituden-Diskriminators (A), eines Vergleichers (V) und einer oder mehrerer Trennstufen (Ti bis Tn) zugeführt sind und daß die Ausgangsimpulse der br> letzten Trennstufe über elektronische Schalter (SB I bis SB m), die im Gleichtakt mit den entsprechenden Abtastschaltern (Si bis 5 m) arbeiten, auf integrierende Auswerteschaltungcn (B 1 bis B m) verteilt sind (F ig. 9).5. Use of a device according to claim 1 or one of the following claims for displaying a plurality of signals, characterized in that a sampling switch (S i to Sm) is assigned to each signal source, that the samples of the series circuit which are offset in time within a sampling period Amplitude discriminator (A), a comparator (V) and one or more separation stages (Ti to Tn) are supplied and that the output pulses of the b r > last separation stage via electronic switches (SB I to SB m), which are in synchronism with the corresponding sampling switches (Si to 5 m) work, on integrating Auswerteschaltungcn (B 1 to B m) are distributed (Fig. 9).
6. Anwendung der Einrichtung nach Anspruch 5 zum Empfang der vcrmittlungstechnischen Zeichen in einer Vielzahl von Kanälen eines Trägerfrequenzsystems mit Außerband-Signalübertragung.6. Use of the device according to claim 5 for receiving the communication technology characters in a plurality of channels of a carrier frequency system with out-of-band signal transmission.
7. Anwendung der Einrichtung nach Anspruch 5 zum Empfang von Daten in einer Vielzahl von Kanälen eines Trägerfrequenzsystems, wobei weniger Datenempfänger als Kanäle vorhanden sind, derart, daß die integrierenden Auswerteschaltungen (B 1 bis B m) die Anschaltung der jeweils belegten Kanäle an die Datenempfänger veranlassen.7. Application of the device according to claim 5 for receiving data in a plurality of channels of a carrier frequency system, with fewer data receivers than channels, such that the integrating evaluation circuits (B 1 to B m) connect the respective occupied channels to the data receiver cause.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Anzeige eines Signals oder mehrerer Signale bestimmter Frequenz entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches und deren Anwendung.The invention relates to a device for displaying a signal or a plurality of certain signals Frequency according to the preamble of the main claim and its application.
Eine in der DE-PS 12 24 834 vorgeschlagene Frequenzanzeigeeinrichtung entnimmt von den zu überwachenden elektrischen Schwingungen mit Hilfe eines Abtastschalters eine Folge von Abtastproben, deren Folgefrequenz mehr als doppelt so groß wie die höchste Schwingungsfrequenz ist. Es wird dann die Polarität jeweils aufeinanderfolgender Abtastproben verglichen, wobei Polaritätswechsel und Polaritätserhaltung angebende Vergleichsergebnisse erhalten werden. Die Frequenz f der abgetasteten Schwingung wird durch Auswertung der Anzahl dieser verschiedenen Vergleichsergebnisse ermittelt, und zwar jeweils innerhalb einer Zeitspanne, die wesentlich länger als die kürzesteA frequency display device proposed in DE-PS 12 24 834 takes a sequence of samples from the electrical vibrations to be monitored with the aid of a sampling switch, the repetition frequency of which is more than twice as large as the highest vibration frequency. The polarity of successive samples is then compared, with comparison results indicating polarity reversal and polarity preservation being obtained. The frequency f of the scanned oscillation is determined by evaluating the number of these different comparison results, in each case within a period of time which is significantly longer than the shortest
Schwingungsperiode j ist. Hierzu werden einmal dasOscillation period j is. For this purpose, the
Verhältnis bestimmter Vergleichsergebnisse, das andere Mal die Differenz von Vielfachen bestimmter Vergleichsergebnisse ausgewertet. Im ersten Fall wird ein Quotientenmeßwerk verwendet, dessen einem Eingang die Polaritätswechsel anzeigenden Vergleichsergebnisse und dessen anderem Eingang alle Vergleichsergebnisse zugeführt werden; die Anzeige ist proportional zur gesuchten Frequenz. Im zweiten Fall ist ein Zähler vorgesehen, dessen Addiereingang die w-fache Anzahl der Polaritätswechsel und dessen Subtrahiereingang die /7-fache Anzahl der Polaritätswiederholungen zugeführt werden, wodurch der Zählerstand ständig um seinen Anfangszustand schwankt, wenn die Frequenz der zu überwachenden Schwingung mit einer vorbestimmten Sollfrequenz übereinstimmt. Die vorgeschlagenen Frequenzanzeigeeinrichtungen können auch gleichzeitig mehrere getrennt gelieferte Schwingungen mittels zyklischer Abtastung nach dem Zeitmultiplexverfahren überwachen.Ratio of certain comparison results, the other time the difference between multiples of certain comparison results evaluated. In the first case, a quotient measuring mechanism is used, one input of which the comparison results indicating the polarity change and its other input all comparison results be fed; the display is proportional to the frequency sought. In the second case is a counter provided, whose adding input is w times the number of polarity changes and whose subtracting input is the / 7 times the number of polarity repetitions are supplied, which means that the counter reading is constantly around its Initial state fluctuates when the frequency of the vibration to be monitored exceeds a predetermined Reference frequency matches. The proposed frequency display devices can also be used simultaneously several separately supplied vibrations by means of cyclic sampling according to the time division multiplex method monitor.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die aus einem Gemisch von Signalen unterschiedlicher Frequenz ein Signal bestimmter Frequenz ansteigt, wobei diese Frequenz oberhalb des Frequenzbandes liegt, das die anderen Signale einnehmen, so daß ein Signalempfänger mit Hochpaßcharakter erhalten wird.In contrast, the invention is based on the object to provide a device that consists of a Mixture of signals of different frequencies a signal of a certain frequency increases, with this Frequency is above the frequency band that the other signals occupy, so that a signal receiver with high pass character is obtained.
Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe aus den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.According to the invention, the solution to this problem results from the characterizing features of Main claim.
Zwar ist bereits aus der US-PS 3189 820 die Verwendung von Trennstufen im Zusammenhang mit einer Frequenzanzeigeanordnung bekannt, wobei dieIt is true that from US-PS 3189 820 the The use of isolating stages in connection with a frequency display arrangement is known, the
Trennstufen Verzögerungsglieder enthalten. Mit dieser bekannten Frequenzanzeigeanordnung ist es möglich festzustellen, an welcher Stelle eines relativ breiten Empfangsfrequenzbandes die Frequenz einer ausgewerteten Schwingung sich befindet. Hierzu wird die empfangene Schwingung den beiden Eingängen der zueinander parallelgeschalteten Trennstufen zugeleitet, wodurch sich an deren Ausgängen infolge von den mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten beaufschlagten zweiten Eingängen der Trennstufen ein durch Interferenz verursachtes Amplitudenmuster ergibt, dessen jeweilige Charakteristik die Frequenz der empfangenen Schwingung innerhalb des Frequenzbandes lokalisiert. Mit dieser bekannten Anordnung ist es jedoch im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen Frequenzanzeigeeinrichtung nicht möglich, das Vorhandensein einer Signalschwingung bestimmter Frequenz festzustellen, wenn diese von innerhalb des Empfangsfrequenzbandes gleichzeitig auftretenden anderen Schwingungen begleitet wird, da dann kein auf die bestimmte Frequenz hinweisendes charakteristisches Amplitudenmuster an den Ausgängen der Trennstufen erhalten wird.Isolation stages contain delay elements. It is possible with this known frequency display arrangement determine at which point of a relatively wide reception frequency band the frequency of an evaluated Vibration is. For this purpose, the vibration received is fed to the two inputs of the fed to each other in parallel isolators, whereby at their outputs as a result of the with different delay times applied to the second inputs of the isolating stages due to interference caused amplitude pattern results, whose respective characteristic the frequency of the received Oscillation localized within the frequency band. With this known arrangement, however, it is in the In contrast to the frequency display device according to the invention, the presence of a Determine signal oscillation of a certain frequency if this is from within the receiving frequency band other vibrations occurring at the same time are accompanied, since then none on the specific frequency indicative characteristic amplitude pattern is obtained at the outputs of the separation stages.
Bei der erfindungsgemäßen Frequenzanzeigeeinrichtung enthält der Amplituden-Diskriminator zweckmäßig eine unter dem Namen Schmitt-Trigger bekannte bistabile Kippschaltung, deren rechteckförmige Ausgangsschwingung dem einen Eingang eines UND-Gliedes zugeführt wird, an dessen anderem Eingang die Steuerimpulse des Pulsgenerators liegen. Die Aufgaben des Vergleichers und der Trennstufen übernimmt jeweils ein Gatter, und zwar wird im Vergleicher ein EXKLUSIV-ODER-Glied, in den Trennstufen jeweils ein UND-Glied benötigt, wobei dem einen Eingang dieser Verknüpfungsglieder jeweils ein Verzögerungsglied vorgeschaltet ist, dessen Laufzeit gleich der reziproken Abtastfrequenz ist.In the frequency display device according to the invention, the amplitude discriminator advantageously contains a bistable multivibrator known under the name Schmitt trigger, its square-wave output oscillation which is fed to one input of an AND element, at the other input of which the Control pulses of the pulse generator are. The tasks of the comparator and the isolating stages take over one gate in each case, namely an EXCLUSIVE-OR element in the comparator, in each of the separation stages an AND element is required, with one input of these logic elements each having a delay element is connected upstream, the running time of which is equal to the reciprocal sampling frequency.
Mit besonderem Vorteil kann die Einrichtung nach der Erfindung zur Anzeige einer Vielzahl von Signalen, die aus verschiedenen Signalquellen stammen, benutzt werden; dabei werden die Abtastproben der einzelnen Signale nach dem Zeitmultiplexverfahren zeitlich gegeneinander versetzt.The device according to the invention for displaying a large number of signals, that come from different signal sources are used; in doing so, the samples of each Signals staggered in time using the time division multiplex method.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows
F i g. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild einer Einrichtung zur frequenzselektiven Anzeige eines Signals,F i g. 1 shows a basic block diagram of a device for the frequency-selective display of a signal,
F i g. 2 bis 5 die zeitlichen Vorgänge für vier Signale verschiedener Frequenz,F i g. 2 to 5 the time processes for four signals different frequency,
Fig.6 ein Prinzipschaltbild des Vergleichers in der Einrichtung nach F i g. 1,6 shows a basic circuit diagram of the comparator in the device according to FIG. 1,
F i g. 7 die Abhängigkeit der Ausgangs-Impulsfolgefrequenz der Trennstufen von der Eingangs-Signalfrequenz, F i g. 7 the dependence of the output pulse repetition frequency of the isolating stages on the input signal frequency,
F i g. 8 die erforderliche Anzahl der Trennstufen abhängig vom Verhältnis der Grenzfrequenzen,F i g. 8 the required number of separation stages depending on the ratio of the cutoff frequencies,
F i g. 9 ein prinzipielles Blockschaltbild einer Einrichtung zur frequenzselektiven Anzeige einer Vielzahl von Signalen nach dem Zeitmultiplexverfahren,F i g. 9 shows a basic block diagram of a device for the frequency-selective display of a large number of Signals according to the time division multiplex method,
Fig. 10 einen Frequenzplan bei Verwendung der Einrichtung nach Fig.9 zur Signalanzeige in einem Trägerfrequenzsystem.10 shows a frequency plan when using the Device according to Fig. 9 for signal display in one Carrier frequency system.
Die grundsätzliche Schaltung einer Einrichtung zur frequenzselektiven Anzeige eines Signals nach der Erfindung geht aus dem Blockschaltbild der F i g. 1 hervor. Die zeitlichen Vorgänge an den durch Pfeile kenntlich gemachten Punkten a, b, c usw. zeigen die F i g. 2 bis 5 in den entsprechenden Zeilen a, b, c für vier Signale verschiedener Frequenz.The basic circuit of a device for frequency-selective display of a signal according to the invention is based on the block diagram of FIG. 1 emerged. The temporal processes at points a, b, c etc. indicated by arrows are shown in FIG. 2 to 5 in the corresponding lines a, b, c for four signals of different frequencies.
Nach dem Abtast-Theorem ist ein Signal, das nurAccording to the sampling theorem, a signal is only
Frequenzen in einem begrenzten Frequenzband von B Hz enthält, wobei B gleichzeitig die höchste Signalfrequenz ist, durch kurze Abtastproben im Abstand vonContains frequencies in a limited frequency band of B Hz, where B is also the highest signal frequency, by taking short samples spaced apart by
γα vollständig dargestellt. Damit bei ungünstiger Phasenlage die Abtastzeitpunkte nicht mit den Nulldurchgängen des Signals zusammenfallen, muß praktisch die Abtastfrequenz mehr als doppelt so groß wie die höchste Signalfrequenz sein. Beim Ausführungsbeispiel nach Fi g. 1 ist eine Abtastfrequenz fr= 10 kHz gewählt. Bei der in Fig.2, Zeile b gezeigten Abtastung einer Schwingung, deren Frequenz den theoretischen Höchstwert von 5 kHz = =y hat, werden der Deutlichkeit γα shown in full. So that the sampling times do not coincide with the zero crossings of the signal in the event of an unfavorable phase position, the sampling frequency must practically be more than twice as large as the highest signal frequency. In the embodiment according to Fi g. 1, a sampling frequency of fr = 10 kHz is selected. In the case of the sampling of an oscillation shown in FIG. 2, line b , the frequency of which has the theoretical maximum value of 5 kHz = = y, this becomes clear
halber jeweils die Scheitelwerte abgetastet.half the peak values are sampled.
Zum leichteren Verständnis der Arbeitsweise der Einrichtung nach F i g. 1 mögen die Signalquelle G zunächst nur eine einzige sinusförmige Signalschwingung abgeben, deren Frequenz 5000 Hz = £p, 3850 Hz= j£, 3333 Hz= ώ oder 2500 Hz=^ betragen mögeTo facilitate understanding of the operation of the device according to FIG. 1, the signal source G may initially only emit a single sinusoidal signal oscillation, the frequency of which may be 5000 Hz = £ p, 3850 Hz = j £, 3333 Hz = ώ or 2500 Hz = ^
(F i g. 2 bis 5, Zeile a). Zur Abtastung des Signals dient der elektronische Schalter 5, der im Ruhezustand geöffnet ist und von kurzen Steuerimpulsen (F i g. 2 bis 5, Zeile d) des Pulsgenerators P im Takt der Abtastfrequenz fr= 10 kHz jeweils für die Dauer von etwa 0,5 μβ geschlossen wird. Hinter dem Schalter 5 entstehen Abtastproben verschiedener Amplitude und Polarität, die im Abstand von 100 μ5 aufeinanderfolgen (F ig.2bis5,Zeileb). (Figs. 2 to 5, line a). The signal is sampled by the electronic switch 5, which is open in the idle state and of short control pulses (Fig. 2 to 5, line d) of the pulse generator P at the rate of the sampling frequency fr = 10 kHz each for a duration of about 0, 5 μβ is closed. After the switch 5, samples of different amplitude and polarity are created, which follow each other at a distance of 100 μ5 (Figs. 2 to 5, line b).
Die Abtastproben werden einem Amplituden-Diskriminator A zugeführt, der nur dann einen Impuls abgibt, wenn die Abtastproben einen bestimmten Schwellenwert überschreiten. Der Schwellenwert wird auf den zeitlichen Mittelwert des anzuzeigenden Signals eingestellt, bei einem reinen Wechselstromsignal also auf seine Nullinie. (Bei einem Signal mit Gleichstromkomponente wird diese durch geeignete Einstellung des Schwellenwertes eliminiert) Der Amplituden-Diskriminator besteht vorteilhaft aus einem sogenannten Schmitt-Trigger K, dem ein UND-Glied Ui nachgeschaltet ist. Der Schmitt-Trigger stellt bekanntlich eine unsymmetrische, bistabile Kippschaltung dar, deren Ausgangssignal nur zwei verschiedene Werte annehmen kann, je nachdem, ob die Eingangsspannung den eingestellten Schwellenwert über- oder unterschreitet.The samples are fed to an amplitude discriminator A , which only emits a pulse if the samples exceed a certain threshold value. The threshold value is set to the mean value of the signal to be displayed over time, i.e. to its zero line in the case of a pure alternating current signal. (In the case of a signal with a direct current component, this is eliminated by suitable setting of the threshold value) The amplitude discriminator advantageously consists of a so-called Schmitt trigger K, which is followed by an AND element Ui . As is well known, the Schmitt trigger is an asymmetrical, bistable multivibrator whose output signal can only assume two different values, depending on whether the input voltage exceeds or falls below the set threshold value.
so Im vorliegenden Fall wird die Kippschaltung durch positive Abtastproben in den einen, durch negative in den anderen stabilen Zustand gebracht. Die rechteckförmige Ausgangsschwingung des Schmitt-Triggers (F i g. 2 bis 5, Zeile c) gelangt zum einen Eingang desso In the present case the flip-flop is brought into one stable state by positive samples and the other by negative samples. The rectangular output oscillation of the Schmitt trigger (Fig. 2 to 5, line c) reaches one input of the
UND-Glieds Ui, an dessen anderem Eingang die Steuerimpulse des Pulsgenerators P(Fig.2 bis 5, Zeile fliegen. Am Ausgang des UND-Glieds U1 — der auch der Ausgang des Amplituden-Diskriminators A ist — erscheint bei jeder positiven Abtastprobe ein Impuls, während die negativen Abtastproben unterdrückt sind (F ig. 2 bis 5, Zeile e). AND element Ui, at the other input of which the control pulses from pulse generator P (Fig. 2 to 5, line fly). At the output of AND element U 1 - which is also the output of amplitude discriminator A - appears for every positive sample Pulse while the negative samples are suppressed (Figs. 2 to 5, line e).
Der Vergleicher V gibt nur dann einen Impuls ab, wenn der einem Ausgangsimpuls des Amplituden-Diskriminators A im Takt der Abtastfrequenz fr vorangehende oder nachfolgende Impuls fehlt. Diesem Vergleich aufeinanderfolgender Impulse dient zweckmäßig ein EXKLUSIV-ODER-Glied E, dessen einem Eingang ein als Speicher wirkendes Verzögerungsglied L1The comparator V only delivers a pulse when the one output pulse amplitude discriminator A in time with the sampling frequency for missing previous or subsequent pulse. This comparison of successive pulses is expediently served by an EXCLUSIVE-OR element E, one input of which is a delay element L 1 acting as a memory
vorgeschaltet ist; die Laufzeit des Verzögerungsgliedes ist gleich der reziproken Abtastfrequenz fr- .Das EXKLUSIV-ODER-Glied, an dessen beiden Eingängen jeweils zwei Impulse, die von im Takt der Abtastfrequenz .aufeinanderfolgenden Abtastproben abgeleitet sind,gleichzeitig eintreffen (Fig.2 bis 5, Zeilen eund f), gibt nur darin einen Ausgängsimpuls ab, wenn die beiden Eingängsinformationen voneinander verschieden sind; dies ist bei jedem Vorzeichenwechsel der Abtästproben der Fall, also bei jedem Nulldurchgang der/Signalschwingung. Die mittlere Impulsfolgefrequenz am Ausgang des Vergleichers Vist also rv . '·. .■;■■ ,·.is upstream; the running time of the delay element is equal to the reciprocal sampling frequency fr-. The EXCLUSIVE-OR element, at the two inputs of which two pulses, which are derived from f), only emits an output pulse if the two input information items are different from one another; this is the case with every change of sign of the scanning samples, that is, with every zero crossing of the / signal oscillation. The mean pulse repetition frequency at the output of the comparator V is thus rv. '·. . ■ ; ■■ , ·.
.Gleichung (1) gilt also nur in dem Bereich zwischen den beiden Grenzfrequenzen /„und Zn, also innerhalb einerOktave: ·.:■..,·. .; : ., '■, ■.·■;.. ,-■'. Equation (1) is therefore only valid in the range between the two limit frequencies / "and Z n , that is within an octave: ·.: ■ .., ·. .; :., '■, ■. · ■; .. , - ■'.
1010
1515th
2020th
2525th
wobei /die Frequenz der anzuzeigenden Signalschwingung ist (F i g. 2 bis 5, Zeile g). 'where / is the frequency of the signal oscillation to be displayed (FIGS. 2 to 5, line g). '
Das EXKLUSIV-ODER-Glied läßt sich aus drei einfachen Verknüpfungsgliedern aufbauen, und zwar aus zwei Antikoinzidenz-GHedern £1 und £2, deren Ausgänge mit den Eingängen eines ODER-Glied £3 verbunden sind (F i g. 6). Bei dieser Schaltung registriert das Glied £ 1 einen Vorzeichenwechsel der Abtastproben von· positiven nach negativen Werten, während das andere Glied £2 einen Vorzeichenwechsel von negativen nach positiven Werten anzeigt.The EXCLUSIVE-OR element can be built up from three simple logic elements from two anticoincidence GHedern £ 1 and £ 2, whose outputs with the inputs of an OR gate £ 3 are connected (Fig. 6). In this circuit, the element £ 1 registers a change in sign of the samples from positive to negative values, while the other term £ 2 changes the sign from shows negative after positive values.
Die Auswertung der Ausgangsimpulse des Vergleichers V übernehmen beim Ausführungsbeispiel zwei in Reihe geschaltete Trennstufen Tl und T2. Jede Trennstufe gibt nur dann einen Impuls ab, wenn an ihrem Eingang zwei Impulse im Takt der Abtastfrequenz h nacheinander eintreffen. Eine solche Trennstufe ist im Prinzip ganz ähnlich aufgebaut wie der Vergleicher V1 an die Stelle des EXKLUSIV-ODER-Glied £ tritt aber ein UND-Glied t/2 bzw. t/3. Für das dem einen Eingang des UND-Glieds t/2 bzw. t/3 vorgeschaltete Verzögerungsglied L 2 bzw. L 3 gilt wie beim Verzögerungsglied Li im Vergleicher die Bedingung, daß seine Laufzeit gleich der reziproken Abtastfrequenz /7· ist. Hierdurch wird erreicht, daß zwei Impulse, die am Eingang einer Trennstufe im Takt der Abtastfrequenz nacheinander auftreten, an den beiden Eingängen des betreffenden UND-Glieds gleichzeitig erscheinen; in diesem Fall gibt das UND-Glied einen Impuls ab. Die mittlere Impulsfolgefrequenz am Ausgang der ersten Trennstufe Tl ist . :In the exemplary embodiment, the evaluation of the output pulses from the comparator V is carried out by two isolating stages T1 and T2 connected in series. Each isolating stage only emits a pulse if two pulses arrive at its input one after the other at the sampling frequency h. In principle, such a separating stage has a very similar structure to the comparator V 1 instead of the EXCLUSIVE-OR element £ but an AND element t / 2 or t / 3. For the delay element L 2 or L 3 connected upstream of one input of the AND element t / 2 or t / 3, as with the delay element Li in the comparator, the condition that its running time is equal to the reciprocal sampling frequency / 7 · applies. This ensures that two pulses which occur one after the other at the input of an isolating stage at the rate of the sampling frequency appear simultaneously at the two inputs of the relevant AND element; in this case the AND gate emits a pulse. The mean pulse repetition frequency at the output of the first separation stage Tl is. :
■.·■- Ti =.4/.-/τ, (η■. · ■ - Ti = .4 /.-/ τ, (η
dabei ist /die Frequenz der anzuzeigenden Schwingung und Zrdie Abtastfrequenz.where / is the frequency of the oscillation to be displayed and Zrd the sampling frequency.
Die höchstmögliche Impulsfolgefrequenz, die am Ausgang der ersten Trennstufe auftreten kann, ist die Abtastfrequenz (Zi = Zr=IO kHz, Fig.2, Zeile i). Setzt man in Gleichung (1)The highest possible pulse repetition frequency that can occur at the output of the first separation stage is the sampling frequency (Zi = Zr = IO kHz, FIG. 2, line i). If we put in equation (1)
Innerhalb dieses Bereichs besteht ein .linearer Zusammenhang zwischen der mittleren jmpulsfplgefrequenz i\ am Ausgang der ersten Trennstufe und der anzuzeigenden Frequenz /Zum Beispiel ergibt sich für /=3850 Hz eine mittlere Impulsfolgefrequenz von /,=5400 Hz (Fig.3, Zeile i) und für /=3333 Hz eine mittlere Impulsfolgefrequenz von /1 =3333 Hz (F i g. 4, Zeile #. ·.:■■ ■ ..· ■ ■ '■■, · ... :··:· ;.·'. ' · ;'.. ; ... . Within this range there is a linear relationship between the mean pulse frequency i \ at the output of the first separating stage and the frequency to be displayed / For example, for / = 3850 Hz there is an average pulse repetition frequency of /, = 5400 Hz (Fig. 3, line i) and for / = 3333 Hz an average pulse repetition frequency of / 1 = 3333 Hz ( Fig. 4, line #. ·.: ■■ ■ .. · ■ ■ '■■, · ... : ·· : · ; . · '.'·;'..; ....
Bei Hintereinanderschaltung von zwei Trennstufen Ti und T2 gibt die zweite Trennstufe nur dann einen Impuls ab, wenn am Eingang der ersten Trennstufe drei Impulse im Takt der Abtastfrequenz aufeinanderfolgen. Die mittlere Impulsfolgefrequenz am Ausgang der zweiten Trennstufe 72 istWhen two isolating stages Ti and T2 are connected in series, the second isolating stage only emits a pulse if three pulses follow one another at the input of the first isolating stage at the rate of the sampling frequency. The mean pulse repetition frequency at the output of the second separating stage 72 is
(2)(2)
In ganz entsprechender Weise wie bei Gleichung (1) läßt sich aus Gleichung (2) eine obere Grenzfrequenz /o und eine untere Grenzfrequenz /„ ableiten, bei der /2 die höchstmögliche Impulsfolgefrequenz annimmt oder zu Null wird:In a very similar way to equation (1), an upper limit frequency / o and a lower limit frequency / "can be derived from equation (2), at which / 2 assumes the highest possible pulse repetition frequency or becomes zero:
für / = /„ = -ψ = 5kHz wird J2 = fT =for / = / „= -ψ = 5kHz, J 2 = f T =
1OkHz1OkHz
(F i g. 2, Zeile 0
und(Fig. 2, line 0
and
für / = /„ = -^1 - 3,333 kHz wird /2 = 0for / = / "= - ^ 1 - 3.333 kHz becomes / 2 = 0
(Fig. 4, Zeile/): ■■. \ -■ : /■"'/'. ..·.' ';:'/ Ί V-; j"(Fig. 4, line /): ■■. \ - ■: / ■ "'/'. .. ·. ''; : ' / Ί V-; j "
Bei Verwendung von zwei Trennstufen ergibt sich also für die obere Grenzfrequenz /o derselbe Wert wie bei einer einzigen Stufe; die untere Grenzfrequenz /u liegt dagegen höher. Gleichung (2) gilt also in einem kleineren Bereich als Gleichung (1):When using two isolating stages, the upper limit frequency / o is the same as for a single stage; the lower limit frequency / u , however, is higher. Equation (2) is therefore valid in a smaller area than equation (1):
Türdoor
= 2(3/ -'Jr) fr = 2 (3 / -'Jr) fr
5555 s' * 4·]s' * 4 ·]
(2 a)(2 a)
so erhält man für die anzuzeigende Signalfrequenz eine obere Grenzfrequenz .this gives an upper limit frequency for the signal frequency to be displayed.
:.·■/ = /o = ^Y = 5 kHz .:. · ■ / = / o = ^ Y = 5 kHz.
Die kleinstmögliche Impulsfolgefrequenz am Ausgang der ersten Trennstufe ist Zi=O (Fig.5, Zeile i); diesen Wert in Gleichung (1) eingesetzt, ergibt für die anzuzeigende Signalfrequenz eine untere Grenfrequenz z.B. ergibt sich für /=3850 Hz eine mittlere Impulsfolgefrequenz von /2 = 3100 Hz (Fi g. 3, Zeile 1). The smallest possible pulse repetition frequency at the output of the first separating stage is Zi = O (FIG. 5, line i); Inserting this value in equation (1) results in a lower limit frequency for the signal frequency to be displayed, for example, for / = 3850 Hz there is an average pulse repetition frequency of / 2 = 3100 Hz (FIG. 3, line 1).
Aus den Gleichungen (1) und (2) läßt sich das Bitdungsgesetz für die mittlere Impulsfolgefrequenz /„ erkennen, die bei η in Reihe geschalteten Trennstufen am Ausgang der letzten Trennstufe auftritt:From the equations (1) and (2) the law of formation for the mean pulse repetition frequency / "can be seen, which occurs with η isolating stages connected in series at the output of the last isolating stage:
/„ = 2(n + I)/ - n/T / "= 2 (n + I) / - n / T
h.H.
= 2,5 kHz.= 2.5 kHz.
fürfor
IDID
Zweckmäßig werden in Gleichung (3.) die Frequenzen auf die Abtastfrequenz/Vbezogen; dann gilt ,.■ ;.The frequencies are expediently related to the sampling frequency / V in equation (3); then,. ■ ; .
frfr
■-i.fr'■ -i.fr '
fürfor
Der durch Gleichung (4) gegebene Zusammenhang zwischen der mittleren Impulsfolgefrequenz /„ und der anzuzeigenden Frequenz / — beide auf die Abtastfrequenz fr bezogen — ist in F i g. 7 aufgetragen, und zwar für /I= 1,2,4, oo hintereinandergeschaltete Trennstufen. Die ausgezogenen Geraden gelten in dem diskutierten Bereich zwischen der unteren GrenzfrequenzThe relationship, given by equation (4), between the mean pulse repetition frequency / "and the frequency to be displayed / - both related to the sampling frequency fr - is shown in FIG. 7 plotted for / I = 1, 2, 4, oo successive separation stages. The solid lines apply in the discussed area between the lower limit frequency
f. =f. =
2(n + 1) 2 (n + 1)
frfr
(5)(5)
und der gemeinsamen oberen Grenzfrequenzand the common upper limit frequency
JOJO ry JT ·ry JT
Innerhalb der Grenzfrequenzen zeigen also die Trennstufen das Verhalten eines Hochpasses.So within the cut-off frequencies, the separation stages show the behavior of a high-pass filter.
Aus den beiden Gleichungen (5) und (6) läßt sich die erforderliche Anzahl η der Trennstufen für ein bestimmtes Verhältnis der Grenzfrequenzen berechnen:From the two equations (5) and (6), the required number η of the separation stages can be calculated for a certain ratio of the limit frequencies:
η = η =
/u/ u
/u/ u
- 1- 1
η als Funktion von η as a function of
ist in F i g. 8 dargestellt.is in Fig. 8 shown.
Die in Fig.7 strichpunktierte Gerade gilt für /7= 00, d. h, bei unendlich vielen Trennstufen fallen die untere und obere Grenzfrequenz zusammen, und die angezeigte Signalfrequenz ist gleich der halben Abtastfrequenz; die Impulsfolgefrequenz am Ausgang der letzten Trennstufe ist dabei gleich der Abtastfrequenz (Voraussetzung ist, daß die Abtastung der Signalschwingung nicht gerade in ihren Nulldurchgängen erfolgt). Rechts von der strichpunktierten Geraden sind in F i g. 7 für /J=I, 2, 4 gestrichelte Gerade gezeichnet, die symmetrisch zu den entsprechenden ausgezogenen Geraden liegen. Man erhält also z.B. für /"=0,7 /7-und /=0,3 fT dieselbe Impulsfolgefrequenz am Ausgang der ersten Trennstufe, nämlich Zi= 0,2 fr. Die dachförmige Frequenzcharakteristik wiederholt sich bei den ganzzahligen Vielfachen der oberen Grenzfrequenz fo als singulärem Punkt Die Trennstufen zeigen also gewissermaßen das Verhalten eines Bandpasses, wenn man über die obere Grenzfrequenz hinausgeht; in diesem Gebiet gilt das Abtast-Theorem nicht mehr.The dash-dotted straight line in FIG. 7 applies to / 7 = 00, i.e. That is, with an infinite number of separation stages, the lower and upper limit frequencies coincide and the displayed signal frequency is equal to half the sampling frequency; the pulse repetition frequency at the output of the last isolating stage is equal to the sampling frequency (the prerequisite is that the signal oscillation is not sampled at its zero crossings). To the right of the dash-dotted straight line are in FIG. 7 for / J = I, 2, 4 drawn dashed lines, which are symmetrical to the corresponding solid lines. For example, for / "= 0.7 / 7- and / = 0.3 f T, the same pulse repetition frequency is obtained at the output of the first separating stage, namely Zi = 0.2 fr. The roof-shaped frequency characteristic is repeated with the integer multiples of the upper limit frequency f o as a singular point The separation stages thus show the behavior of a bandpass filter if one goes beyond the upper limit frequency; the sampling theorem no longer applies in this area.
Die integrierende Auswerteschaltung B am Ausgang der letzten Trennstufe enthält beispielsweise einen Kondensator, der von den verstärkten Gleichstromimpulsen mit eingeprägtem Strom auf einen Spannungs-The integrating evaluation circuit B at the output of the last isolating stage contains, for example, a capacitor that is converted from the amplified direct current pulses with impressed current to a voltage
wert aufgeladen wird, der: proportional zu ihrer Folgefrequenz und damit zur Frequenz der anzuzeigenden Signalschwingung ist; diese Spannung kann dann von einem in Hertz geeichten hochohmigen Gleichstrominstrument angezeigt werden. Zur Frequenzanzeige kann aber auch eine digital arbeitende Einrichtung benutzt werden, beispielsweise ein Zähler, der die Anzahl der von der.letzten Trennstufe, abgegebenen Impulse während einer ausreichend langen Zeitspanne zählt. -.;value is charged that : is proportional to its repetition frequency and thus to the frequency of the signal oscillation to be displayed; this voltage can then be displayed by a high-impedance direct current instrument calibrated in Hertz. However, a digitally operating device can also be used to display the frequency, for example a counter which counts the number of pulses emitted by the last separation stage during a sufficiently long period of time. - .;
. Die'.in Fig. 1 gezeigte Einrichtung kann mit besonderem Vorteil zur Anzeige einer Vielzahl von Signalen, die von verschiedenen Signalquellen stammen, nach dem Zeitmultiplexverfahren benutzt werden; eine solche Anordnung ist in dem prinzipiellen Blockschaltbild der F i g. 9 dargestellt. Den m Signalquellen G i bis Gm ist jeweils ein elektronischer Schalter Si bis Sm zugeordnet. Die elektronischen Schalter schließen kurzzeitig im Takt der Abtastfrequenz /7-, wobei ihre Schließungszeiten innerhalb einer Abtastperiode gegeneinander versetzt sind. Zur Steuerung der elektronischen Schalter dienen zeitlich gegeneinander versetzte Steuerimpulsfolgen Fi bis Fm, die die Pulsversorgung PV liefert. Die eigentliche Einrichtung zur Frequenzselektion, nämlich der Amplituden-Diskriminator A, der Vergleicher V und die Trennstufen Ti bis Tn werden mehrfach ausgenutzt. Dem zweiten Eingang des UND-Gatters Ui im Amplituden-Diskriminator A (Fig. 1) ist entsprechend der Impulsfolgefrequenz der zeitlich ineinandergeschalteten Abtastproben eine Impulsfolge F mit der Folgefrequenz mfr zuzuführen. Die Ausgangsimpulse der letzten Trennstufe Tn werden von den elektronischen Schaltern SB i bis SB m, die von den Impulsfolgen Fl bis Fm im Gleichtakt mit den entsprechenden Schaltern 51 bis S m gesteuert werden, auf die Auswerteschaltungen Bi bis Bm verteilt. Als elektronische Schalter SBi bis SBm können UND-Glieder dienen.. The device shown in FIG. 1 can be used with particular advantage for displaying a large number of signals originating from different signal sources using the time division multiplex method; such an arrangement is shown in the basic block diagram of FIG. 9 shown. An electronic switch Si to Sm is assigned to each of the m signal sources G i to Gm. The electronic switches close briefly at the rate of the sampling frequency / 7-, their closing times being offset from one another within a sampling period. Control pulse sequences Fi to Fm, which are offset in time and supplied by the pulse supply PV , are used to control the electronic switches. The actual device for frequency selection, namely the amplitude discriminator A, the comparator V and the separation stages Ti to Tn, are used several times. The second input of the AND gate Ui in the amplitude discriminator A (FIG. 1) is to be supplied with a pulse train F with the repetition frequency mfr in accordance with the pulse repetition frequency of the temporally interconnected samples. The output pulses of the last separation stage Tn are distributed to the evaluation circuits Bi to Bm by the electronic switches SB i to SB m, which are controlled by the pulse trains Fl to Fm in synchronism with the corresponding switches 51 to S m. AND gates can serve as electronic switches SBi to SBm.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet einer Einrichtung nach Fig.9 sind Trägerfrequenzsysteme mit Außerband-Signalübertragung. Hierbei wird zur Übertragung vermittlungstechnischer Zeichen eine Signalschwingung verwendet, deren Frequenz beispielsweise 3850 Hz beträgt, also oberhalb des übertragenen Sprachbandes 300 bis 3400 Hz liegt. Der Pegel dieser Signalschwingung beträgt beim Hochpegel-Hochtast-Verfahren (Arbeitsstrom-Verfahren) etwa —4,3 dBmO, d.h. Pegel —4,3 dB bezogen auf 1 mW am relativen Pegel 0. Wird als Abtastfrequenz Zr= 10 kHz gewählt, so ergibt sich bei Verwendung von zwei Trennstufen eine untere Grenzfrequenz /„=3333 Hz, wie dies im Frequenzplan der Fig. 10 dargestellt ist. Die Sprachschwingungen (schraffierter Bereich) werden also praktisch unterdrückt und beim Auftreten der Signalschwingung /s=3850 Hz erscheinen am Ausgang der zweiten Trennstufe Impulse mit einer mittleren Folgefrequenz von 3100 Hz. Die Auswerteschaltungen enthalten ein empfindliches Gleichstromrelais, das anzeigt, ob die Signalschwingung vorhanden ist oder nicht. Eine solche zentrale Signal-Auswerteeinrichtung auf der Empfangsseite eines Trägerfrequenzsystems kann beispielsweise 120 Kanälen zugeordnet sein; be: einer Abtastfrequenz von 10 kHz ist dann die Summen-Impulsfolgefrequenz 1,2 MHz. Die zentrale Auswerteeinrichtung ersetzt die in bekannten Träger frequenzsystemen jedem einzelnen Kanal zugeordneter aufwendigen Signalempfänger, die jeweils ein Filter unc einen Verstärker zum Aussieben und Verstärken deA preferred field of application of a device according to FIG. 9 are carrier frequency systems with out-of-band signal transmission. In this case, a signal oscillation is used for the transmission of switching signals, the frequency of which is, for example, 3850 Hz, i.e. above the transmitted voice band of 300 to 3400 Hz. The level of this signal oscillation in the high-level high sampling method (working current method) is approximately -4.3 dBmO, ie level -4.3 dB based on 1 mW at the relative level 0. If the sampling frequency Zr = 10 kHz, the result is When using two isolating stages, a lower limit frequency / = 3333 Hz, as shown in the frequency diagram of FIG. 10. The speech oscillations (hatched area) are practically suppressed and when the signal oscillation / s = 3850 Hz occurs, pulses with an average repetition frequency of 3100 Hz appear at the output of the second isolating stage. The evaluation circuits contain a sensitive DC relay that indicates whether the signal oscillation is present or not. Such a central signal evaluation device on the receiving side of a carrier frequency system can, for example, be assigned to 120 channels; be: a sampling frequency of 10 kHz then the sum pulse repetition frequency is 1.2 MHz. The central evaluation device replaces the complex signal receivers assigned to each individual channel in known carrier frequency systems, each of which has a filter and an amplifier for filtering out and amplifying
809 521/809 521 /
Signalschwingung enthalten.Signal oscillation included.
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Übertragung von Daten in einer Vielzahl von Kanälen eines Trägerfrequenzsystems, wobei nicht sämtliche Kanäle gleichzeitig belegt sind; es genügt also eine kleinere Anzahl von Datenempfängern, als Kanäle vorhanden sind. Die Feststellung, ob in einem Kanal Daten übertragen werden oder nicht, übernehmen dieAnother area of application is the transmission of data in a large number of channels Carrier frequency system in which not all channels are occupied at the same time; a smaller one is sufficient Number of data receivers as channels are available. The determination of whether there is data in a channel be transferred or not, take over
1010
einfachen Auswerteschaltungen B1 bis B m(F i g. 9), die dann die Weiterschaltung des betreffenden Kanals auf einen Datenempfänger veranlassen.simple evaluation circuits B 1 to B m (FIG. 9), which then cause the relevant channel to be forwarded to a data receiver.
Schließlich kann eine Einrichtung nach F i g. 9 auch in Zeitmultiplexvermittlungssystemen verwendet werden, bei denen durch das periodische Anschalten von Leitungen an eine Multiplexschiene die benötigten Abtastproben bereits vorhanden sind.Finally, a device according to FIG. 9 can also be used in time division switching systems, where the required by periodic connection of lines to a multiplex rail Samples already exist.
Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1966S0105209 DE1541819C3 (en) | 1966-08-05 | 1966-08-05 | Device for the frequency-selective display of a signal or several signals and their application |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1966S0105209 DE1541819C3 (en) | 1966-08-05 | 1966-08-05 | Device for the frequency-selective display of a signal or several signals and their application |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1541819A1 DE1541819A1 (en) | 1969-08-28 |
DE1541819B2 DE1541819B2 (en) | 1978-05-24 |
DE1541819C3 true DE1541819C3 (en) | 1979-01-11 |
Family
ID=7526394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1966S0105209 Expired DE1541819C3 (en) | 1966-08-05 | 1966-08-05 | Device for the frequency-selective display of a signal or several signals and their application |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1541819C3 (en) |
-
1966
- 1966-08-05 DE DE1966S0105209 patent/DE1541819C3/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1541819B2 (en) | 1978-05-24 |
DE1541819A1 (en) | 1969-08-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |