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Die Erfindung bezieht sich auf einen Demodulator für frequenzmodulierte
elektrische Hochfrequenzschwingungen, bei welchem die zu demodulierende Schwingung
einer Mehrzahl von Filtern zugeführt ist, deren Durchlaßbereiche nebeneinanderliegend
das ganze Band erfassen, und denen Schaltungen nachgeschaltet sind, welche eine
Gleichspannung erzeugen, wenn die Augenblicksfrequenz der Schwingung in dem Durchlaßbereich
des zugeordneten Filters liegt, und deren Ausgangsspannungen im Sinn einer treppenförinigen
Frequenzmodulationskennlinie zur Bildung einer - Hilfsmodulationsspannung
zusammengefaßt werden, die zur Frequenzmodulation eines Oszillators verwendet ist,
dessen Mittenfrequenz entweder gleich der Mittenfrequenz der zu demodulierenden
Schwingung ist oder gegen diese Mittenfrequenz um eine vorgegebene Zwischenfrequenz
versetzt ist, und dessen Ausgang mit dem Eingang einer Mischstufe verbunden ist,
deren anderem Eingang die zu demodullerende Schwingung über eine Verzögerungseinrichtung
zugeführt ist, welche dieselbe Verzögerung aufweist wie der dazu parallele Kanal
bis zum Ausgang des Oszillators, und bei welchem die von der Mischstufe gebildete
Differenzfrequenz über ein schmalbandiges Filter, dessen Bandbreite wenigstens gleich
der doppelten Bandbreite des Modulationssignals der zu demodulierenden frequenzmodulierten
Schwingung ist, einer Schaltung zugeführt ist, an die außerdem die Hilfsmodulationsspannung
oder die Ausgangsspannung ,t ist, und an deren Ausgang des Oszillators angele,-das
Demodulationsprodukt abgenommen ist, nach Patent 1200 891-. , , .
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des im Hauptpatent
1200 891 beschriebenen Demodulators für frequenzmodullerte Signale
und im besonderen des Teils dieses Demodulators, der einen angenäherten Wert des
Modulationssignals abgibt.
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Es wird daran erinnert, daß dieser Demodulator die folgenden Elemente
aufweist: 1. Eine Schaltung zur angenäherten Abmessung der augenblicklichen
Frequenz des zu demodulierenden Signals, welche »Kurzzeit-Spektralanalysator« genannt
wird und selbst besteht aus: 1.1 Mehreren gedämpften Resonanzkreisen, deren
Resonanzfrequenzen zu beiden Seiten der Trägerfrequenz des zu demodulierenden, frequenzmoduliertenSignals
verteilt sind, wobei die Verteilung mit einer bestimmten Abstufung bis zu den Grenzen
des Frequenzhubs durchgeführt ist, 1.2 einer Einrichtung, welche in jedem Zeitpunkt
die Amplituden der Signale an den Klemmen dieser Resonanzkreise vergleicht und denjeniggen
Resonanzkreis auswählt, welcher das Signal mit der größten Amplitude aufweist,
1.3 einer Einrichtung, welche eine Spannung abgibt, die der Ordnungszahl
des gewählten Resonanzkreises entspricht, und an deren Klemmen ein Signal auftritt,
welches aus aufeinanderfolgenden Stufen besteht, wobei jede Stufe einem Resonanzkreis
entspricht, 1.4 einer Filter- oder Glättungseinrichtung, welche das aus aufeinanderfolgenden
Stufen bestehende Signal in ein kontinuierliches Signal umwandelt, welches angenähertes
Modulationssignal genannt wird, wobei dieses genau das gleiche Frequenzband einnimmt
wie das Modulationssignal, 1.5 einem überlagerungsoszillator mit von
der Trägerfrequenz des zu demodulierenden Signals unterschiedlicher Frequenz, welcher
durch das angenäherte Modulationssignal frequenzmoduliert ist, wobei dieser überlagerungsoszillator
mit einem Eingang einer Mischstufe verbunden ist und ein Signal abgibt, welches
»angenähertes Hochfrequenzsignal« genannt wird; 2. Eine Verzögerungsleitung, welche
parallel zu der unter 1. genannten gesamten Schaltung geschaltet ist. Diese
Leitung, welche gleichermaßen von dem zu demodulierenden Signal beaufschIagt wird,
hat eine Verzögerung, welche genau gleich der Zeit ist, die zur Erzeugung des angenäherten
Hochfrequenzsignals erforderlich ist. Der Ausgang dieser Verzögerungsleitung wird
auf den Eingang der unter 1.5 genannten Mischstufe gegeben; 3. Eine
bekannte Filter- und Demodulatorkette, deren Mittenfrequenz gleich der Differenz
zwischen der Trägerfrequenz des zu demodulierenden Signals und derjenigen des überlagerungsoszillators
ist. Diese Kette bewirkt lediglich bei Vorhandensein von Rauschen eine Demodulation
der Differenz zwischen dem wahren Modulationssignal und seiner Schätzung; 4. Eine
Einrichtung zur Wiederherstellung des wahren Modulationssignals bei Vorhandensein
von Rauschen, indem nach den notwendigen Korrekturen der Amplitude und der Zeit
das Modulationssignal zu der unter 3. genannten Differenz hinzugefügt wird.
Das angenäherte Modulationssignal, das im folgenden auch als Hilfsmodulationssignal
oder -spannung bezeichnet wird, wird erhalten: Indem entweder in bekannter Weise
das angenäherte Hochfrequenzsignal, d. h. das den modulierten überlagerungsoszillator
verlassende Signal, demoduliert wird, was eine Durchführung der Zeitkorrekturen
vor dieser Demodulierung ermöglicht, oder indem das angenäherte Modulationssignal
abgezweigt wird, bevor es den überlagerungsoszillator moduliert.
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Im Hauptpatent 1200 891 werden drei mögliche Ausführungsformen
der Annäherungsschaltung beschrieben, welche alle vom inkohärenten Typ sind,
d. h., daß bei diesen Ausführungsformen der Vergleich des Ansprechens der
Resonanzkreise untereinander nur bezüglich ihrer Amplituden durchgeführt wird.
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Im Zusatzpatent 1257 889 wird eine Ausführungsforrn der Annäherungsschaltung
(oder genauer gesagt desjenigen Teiles dieser Schaltung, welcher »Kurzzeit-Spektralanalysator«
genannt wird) beschrieben, wobei der Vergleich des Ansprechens der Resonanzkreise
bezüglich der gegenseitigen Phasenbeziehungen durchgeführt wird. Diese Ausführungsform
ist daher vom kohärenten Typ.
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Bei dieser letzteren Ausführungsform wird das
Ansprechen
des Resonanzkreises, für welchen der Vergleich durchgeführt wird, als Bezugswert
genommen. Das Ansprechen aller anderen Resonanzkreise wird mit diesem Wert verglichen.
Sobald für einen dieser Ansprechwerte in seiner Reihenfolge dieser Vergleich durchgeführt
ist, wird er an die Stelle des ersten Bezugswertes gesetzt. Phasenschieberschaltungen
bringen das Ansprechen zweier beliebiger benachbarter Resonanzkreise in Phase, wenn
das Erregersignal eine Frequenz besitzt, welche an der gemeinsamen Grenze ihrer
Frequenzbänder liegt. Wenn sich daher die anfänglich im Frequenzband eines bestimmten
Resonanzkreises gelegene augenblickliche Frequenz des modulierten Signals ändert
und in das Frequenzband des benachbarten Resonanzkreises eintritt, so wird die Umschaltung,
welche als Bezugsschwingung das Ansprechen dieses benachbarten Resonanzkreises an
die Stelle des Ansprechens des ursprünglichen Resonanzkreises setzt, ohne Phasendiskontinuität
durchgeführt.
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Der Vergleich zwischen dem Ansprechen der verschiedenen Resonanzkreise
und der Bezugsschwingung kann daher ständig nach Amplitude und Phase durchgeführt
werden, da die Phase der Bezugsschwingung dauernd veränderlich ist, obwohl sie durch
das abschnittsweise Nebeneinanderstellen des Ansprechens von nacheinander gewählten
Resonanzkreisen erhalten wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft zwei Ausführungsfonnen des Kurzzeit-Spektralanalysators
der Annäherungsschaltung. Diese beiden Ausführungsformen sind beide vom kohärenten
Typ. Die erste Ausführungsforin ist dadurch gekennzeichnet ' daß die
die Hilfsmodulationsspannung liefernde Schaltung aufweist: einen Oszillator mit
veränderlicher Frequenz, einen Frequenzwandler, dessen einem Eingang das zu demodulierende,
frequenzmodulierte Signal und dessen anderem Eingang das den Oszillator mit veränderlicher
Frequenz verlassende Signal zugeführt ist, drei Resonanzkreise, und zwar einen mittleren
und zwei äußere, deren Resonanzfrequenzen in der Frequenzbandbreite des den Frequenzwandler
verlassenden frequenzmodulierten Signals abgestuft sind, deren Frequenzbandbreiten
sich überschneiden und welche parallel zum Ausgang des Frequenzwandlers geschaltet
sind, Einrichtungen zum Vergleichen der Amplitude und der Phase des Ansprechens
der äußeren Resonanzkreise mit dem Ansprechen des mittleren Resonanzkreises, Einrichtungen
zum Verändern der Frequenz des Oszillators mit veränderlicher Frequenz, jedesmal,
wenn das Ansprechen eines äußeren Resonanzkreises eirfe größere Amplitude aufweist
als diejenige des Ansprechens des mittleren Resonanzkreises, um die augenblickliche
Frequenz des den Frequenzwandler verlassenden Signals in das Frequenzband des mittleren
Resonanzkreises zurückzubringen, Einrichtungen zum Zählen der Anzahl der Fälle,
in welchen die augenblickliche Frequenz des den Frequenzwandler verlassenden Signals
das Frequenzband des mittleren Resonanzkreises verläßt, Einrichtungen zur Bildung
eines gequanteltenSignals, dessenAmplitude in jedem Zeitpunkt von der genannten
Anzahl von Fällen abhängt, sowie Einrichtungen zum Glätten dieses gequantelten Signals,
um die Mlfsmodulationsspannung zu erhalten.
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Die zweite Ausführungsfonn ist dadurch gekennzeichnet, daß die die
Hilfsmodulationsspannung liefernde Schaltung aufweist: einen Oszillator mit veränderlicher
Frequenz, einen Frequenzwandler, dessen einem Eingang das zu demodulierende, frequenzmodulierte
Signal und dessen anderem Eingang das den Oszillator mit veränderlicher Frequenz
verlassende Signal zugeführt ist, zwei Resonanzkreise mit verschiedenen, in der
Frequenzbandbreite des den Frequenzwandler verlassenden, frequenzmodulierten Signals
liegenden Resonanzfrequenzen, welche parallel mit dem Ausgang des Frequenzwandlers
verbünden sind, Einrichtungen zum Vergleichen der Amplitude und zum Bilden eines
Differenzsignals des Ansprechens der beiden Resonanzkreise, Einrichtungen zur Synchrondemodulation
dieses Differenzsignals durch das Ansprechsignal eines der Resonanzkreise sowie
Einrichtungen zur Steuerung der Frequenzänderung des Oszillators mit veränderlicher
Frequenz durch das demodulierte Differenzsignal.
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Die Anzahl der Resonanzkreise ist bei der ersten Ausführungsform auf
drei und bei der zweiten Ausführungsforin auf zwei verringert, obwohl die durchgeführte
Annäherung eine größere Anzahl- von Quantelungen mit sich bringt, was das Arbeiten
des Demodulators bei einem beliebig großen Modulationsindex trotz der Beschränkung
auf drei oder auf zwei Resonanzkreise ermöglicht. Es wird daran erinnert, daß man
unter dem Modulationsindex das Verhältnis des maximalen Frequenzhubes des modulierten
Signals zur maximalen Frequenz des Modulationssignals versteht.
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Bei den Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden die betreffenden
Resonanzkreise parallel mit dem Ergebnis der Mischung des ankommenden Signals und
des vom überlagerungsoszillator ausgegebenen Signals beaufschlagt. Der kohärente
Vergleich zwischen dem Ansprechen dieser Resonanzkreise, welche gegenseitig phasenverschoben
sind, wie es im genannten Zusatzpatent ausgeführt ist, liefert das Signal, welches
die Frequenz des überlagerungsoszillators steuert. Amplitude und Vorzeichen dieses
Signals sind derart, daß die aus der augenblicklichen Frequenz des überlagerungsoszillators
hervorgehende Veränderung die augenblickliche Frequenz des Signals, welches sich
aus der Mischung des ankommenden Signals und des vom überlagerungsoszillator abgegebenen
Signals ergibt, ins Innere eines Frequenzbandes zurückbringt, welches im Gesamtfrequenzband
der Reihe von Resonanzkreisen enthalten ist, derart, daß der beschriebene kohärente
Vergleich weitergeführt werden kann.
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Bei der ersten Ausführungsform, bei der drei Resonanzkreise vorgesehen
sind, wird das Ansprechen der äußeren Resonanzkreise in Amplitude und Phase mit
demjenigen des mittleren Resonanzkreises verglichen, welcher als Bezugskreis gewählt
wird. Die Ausdrücke »mittlerer Resonanzkreis« und »äußere Resonanzkreise« sollen
dabei so verstanden werden, daß die Resonanzkreise in der Reihenfolge ihrer Resonanzfrequenzen
angeordnet sind.
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Wenn die (phasenverschobene) Komponente des Ansprechens eines der
äußeren Resonanzkreise, welche mit der Bezugsschwingung (dem Ansprechen des mittleren
Resonanzkreises) in Phase ist, die Amplitude dieser Schwingung übersteigt, erfährt
der Überlagerungsoszillator eine Frequenzänderung, welche genau gleich der Bandbreite
des mittleren Resonanzkreises
ist, und zwar mit solchem Vorzeichen,
daß das Ergebnis der Mischung des ankommenden Signals und des Signals des überlagerungsoszillators
die augenblickliche Frequenz im Frequenzband des mittleren Resonanzkreises wiederherstellt.
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Die Phasenverschiebung des überlagerungsoszillators wird daher jedesmal
gesteuert, wenn die Veränderung der augenblicklichen Frequenz im einen oder anderen
Sinne eine Wertstufe, überschritten hat, die gleich der Bandbreite des mittleren
Resonanzkreises ist.
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Die aufeinanderfolgenden Frequenzverschiebungen des überlagerungsosziRators
spielen daher die gleiche Rolle wie die aufeinanderfolgenden gegenseitigen Substitutionen
des Ansprechens der Resonanzkreise, welche bei der im genannten Zusatzpatent beschriebenen
Vorrichtung die Bezugsschwingung bilden.
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Die algebraische Summe dieser Frequenzverschiebungen des überlagerungsoszillators
liefert daher die gleiche Aussage wie die Ordnungszahl des in Resonanz schwingenden
Resonanzkreises. Sie bildet daher die gequantelte Änderung des Modulationssignals,
welche man zu erhalten wünscht. Diese Schätzung ist beinahe eine konstante, aber
die kontinuierliche Komponente der Modulationssignale muß im allgemeinen nicht übertragen
werden.
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Die erste Ausführungsforin des Kurzzeit-Spektralanalysators gemäß
der Erfindung bildet daher eine Vereinfachung der im genannten Zusatzpatent beschriebenen
Ausführungsforin, da sie nur drei Resonanzkreise aufweist.
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Bei der erfindungsgernäßen Ausführungsform wird der Vergleich zwischen
der Bezugsschwingung und dem Ansprechen der anderen Resonanzkreise ständig durchgeführt.
Es ist daher keine Kommutierung erforderlich. Dies ist ein wesentlicher Vorteil,
da bekanntlich die Kommutierung einer Hochfrequenzschwingung schwierig ist, wenn
sie schnell ausgeführt werden soll.
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Außerdem ermöglicht die Verringerung auf drei Resonanzkreise um den
Preis einer geringen Kornplizierung der Vorrichtung die Ausschaltung eines anderen
Nachteils, welcher mit der Art der Erzielung der Bezugsschwingung verbunden ist,
wie sie in dem mehrfach genannten Zusatzpatent beschrieben ist.
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Da die Kommutierungen das zweckmäßigerweise phasenverschobene Ansprechen
der einen Resonanzkreise durch dasjenige anderer Resonanzkreise ersetzen, um als
Bezugsgröße das phasenverschobene Ansprechen des Resonanzkreises zu erhalten, dessen
Frequenzband am wahrscheinlichsten die augenblickliche Frequenz des modulierten
Signals enthält, bringt ein ideales Arbeitender Annäherungsschaltung i mit sich,
daß die zwischen dem Augenblick der Wahl eines neuen Resonanzkreises und dem Augenblick
der Substitution, die diese Wahl mit sich bringt, verstreichende Zeit vernachlässigbar
ist.
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Wenn dies nicht der Fall wäre, so würde die Amplitude der Bezugsschwingung
irn allgemeinen weiter abnehmen, nachdem diese Auswahl stattgefunden hat. Es steigt
daher die Gefahr, daß eine neuerliche, fehlerhafte Auswahl in dem Zeitintervall
stattfindet, welches die Auswahl der tatsächlichen Ausführung von der dadurch ausgelösten
Substitution trennt, und dieses findet wohlgemerkt in dem Maße statt, in dem die
Amplitude der Bezugsschwingung abnimmt, während die Rauschleistung (welche den Vergleich
stört, aus welchem sich die Auswahl ergibt) offensichtlich unverändert bleibt.
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Bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators
würde eine Schwierigkeit der gleichen Größenordnung in dem Fall auftreten, daß man
sich auf die Ausführung der beschriebenen Funktionen beschränken würde,
d. h. das Ansprechen der äußeren Resonanzkreise mit demjenigen des als Bezugsgröße
genommenen mittleren Resonanzkreises zu vergleichen, um die Frequenzverschiebung
des überlagerungsoszillators auszulösen. Tatsächlich verstreicht ein bestimmtes
Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt, in dem der Vergleich des Ansprechens des einen
äußeren Resonanzkreises die genannte Verschiebung der augenblicklichen Frequenz
des überlagerungsoszillators steuert, und dem Zeitpunkt, in dem diese Verschiebung
tatsächlich durchgeführt wird.
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Irn allgemeinen Fall wird diese Steuerung ausgelöst, da die augenblickliche
Frequenz von dem Frequenzband des mittleren Resonanzkreises zu demjenigen eines
der äußeren Resonanzkreise übergeht. Während der Ansprechzeit des Systems ist das
Ansprechen des mittleren Resonanzkreises offensichtlich geschwächt, sobald die augenblickliche
Frequenz nicht mehr gleich seiner Resonanzfrequenz ist. Daraus folgt, daß während
dieser Ansprechzeit die Gefahr eines Fehlers vorhanden sein kann, wenn man das gedämpfte
Ansprechen des mittleren Resonanzkreises mit dem Ansprechen des anderen äußeren
Resonanzkreises vergleicht. Ein solcher Fehler wird vermieden, wenn man das Ansprechen
der äußeren Resonanzkreise vergleicht.
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5 Die erste Ausführungsfonn der Erfindung weist daher außer
den Einrichtungen zum Vergleichen des Ansprechens der äußeren Resonanzkreise mit
demjenigen des mittleren Resonanzkreises Einrichtungen zum gegenseitigen Vergleichen
des Ansprechens der beiden äußeren Resonanzkreise und Einrichtungen zur Verhinderung
eines eventuellen Fehlers der genannten Art auf, durch welche das Ergebnis dieses
letzteren Vergleichs verwertet wird.
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Solange das Ansprechen eines der äußeren Resonanzkreise überwiegt,
ist es klar, daß der Vergleich des Ansprechens der äußeren Resonanzkreise eine Aussage
darüber ergibt. Dieselbe ist verwertbar, um zu unterbinden, daß der Vergleich zwischen
dem Ansprechen des mittleren Resonanzkreises und demjenigen des anderen äußeren
Resonanzkreises fälschheherweise zu Gunsten dieses letzteren durchgeführt wird.
Mit anderen Worten, wenn der Vergleich zwischen dem Ansprechen des mittleren Resonanzkreises
und demjenigen eines der äußeren Resonanzkreise die Auswahl des Ansprechens dieses
äußeren Resonanzkreises mit sich bringt, so wird eine Steuerung der Frequenzverschiebung
des überlagerungsoszillators nur zugelassen, wenn sie durch den Vergleich des Ansprechens
der äußeren Resonanzkreise bestätigt ist.
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Die zweite Ausführungsforin des erfmdungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators
stellt eine noch radikalere Vereinfachung des im genannten Zusatzpatent beschriebenen
Kurzzeit-Spektralanalysators dar. Sie verwendet lediglich zwei Resonanzkreise. Sie
weist auf: ,einen Überlagerungsoszillator, welcher durch die Komponente des Ansprechens
eines der Resonanzkreise
frequenzmoduliert ist, die in Phase mit
dem Ansprechen des anderen Resonanzkreises ist; eine Mischstufe, welche einerseits
von der vom überlagerungsoszillator gelieferten Schwingung und andererseits von
der ankommenden Schwingung beaufschlagt wird, wobei Vorzeichen und Amplitude der
Modulation dieses überlagerungsoszillators so gewählt sind, daß die augenblickliche
Frequenz des von der Mischstufe abgegebenen und parallel auf die beiden Resonanzkreise
gegebenen Signals nachgeführt wird, so daß sie in der Umgebung der gemeinsamen Grenze
ihrer Frequenzbänder bleibt.
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Das Signal, welches den Überlao"eruncsoszillator moduliert, stellt
das angenäherte Signal oder die Hilfsmodulationsspannung dar.
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Der Aufbau dieser zweiten Ausführungsform .des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators
nähert sich daher demjenigen von Demodulatoren mit Frequenzgegenkopplung, wie sie
in dem Artikel von L. H. Enloe ' »Decreasing the threshold in F. M. by feedback«,
erschienen in der amerikanischen Zeitschrift »Proceedings of the I. R.
E.«, Januar 1962,
Bd. 50, Nr. 1, S. 18 bis
30, beschrieben sind.
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Er unterscheidet sich darin, daß das Signal, welches den Überlagerungsoszillator
moduliert, durch synchrone Demodulierung des Ansprechens eines Resonanzkreises in
bezug auf einen anderen erhalten wird (und nicht durch die bekannte Demodulierung)
und gleichermaßen durch die Abwesenheit eines Begrenzers. Die synchrone Demodulierung
ergibt keine Linearität, welche mit derjenigen der bekannten Frequenzdemodulierung,
vergleichbar ist, da sie aber kohärent ist, ergibt sie einen besseren Schutz gegen
das Rauschen.
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Die schlechtere Linearität und die Abwesenheit der Unterdrückung der
Amplitudenmodulation (da die erfindungsgemäße Vorrichtung keinen Begrenzer aufweist)
sind zulässig, da das angenäherte Signal (und nicht das tatsächlich demodulierte
Signal) bei deren Betrieb erhalten wird. Tatsächlich wird gemäß der im Hauptpatent
beschriebenen Erfindung diese Verzerrung aus dem Ergebnis der Demodulation beseitigt,
sobald diese ausgeführt ist.
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Im übri-en kann ein Demodulator mit Frequenzgegenkopplung, da er die
Empfangsschwelle verbessert, als Annäherungsschaltung in dem den Gegenstand des
Hauptpatents darstellenden Demodulator verwendet werden. Da er in diesem Fall die
Rolle einer Annäherunasschaltuno, und nicht die-C im
jenige eines Demodulators
spielt, kann diese Vorrichtung mit einer schwachen »Rückkopplun,-Sschleifen-Verstärkung«
verwirklicht werden, eine Bedingung, wc,che gleichzeitig einen guten Schutz gegen
das Rauschen und eine starke Verzerrung gewährleistet, welche bei einer Annäherungsschaltung,
je-
doch nicht bei einem Demodulator zulässig ist.
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Jedoch ist die zweite Ausführun-sform der Erfindung gleichzeitior
einfacher und wirkungsvoller sowohl als Annäherungsschaltung als auch als derarti-C
C
ger Demodulator mit Frequenzhub-Gc,-enkopplung. Darüber hinaus teilt sie
mit diesem gewisse Mängel, und zwar Stabilitätsprobleme und Schwierigkeiten der
Regelung. Schließlich arbeitet sie nicht #so, wie es mit der im genannten Zusatzpatent
beschriebenen Vorrichtung und mit der ersten Ausführungsform der j vorliegenden
Erfindung möglich ist.
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Die vorstehenden Überlegungen spielen keine Rolle bei der Verzögerung
des Ansprechens der Resonanzkreis in bezug auf ihre Erregung. Man hat tatsächlich
angenommen, daß die Änderungen eines Ansprechens unmittelbar und treu diejenigen
der augenblicklichen Frequenz wiedergeben. In Wirklichkeit ist das nicht so.
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Die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform der Erfindung bringt einfach
mit sich, daß die Steuerung der Frequenzänderung des überlagerungsoszillators, wenn
der Vergleich des Ansprechens eines der äußeren Resonanzkreise mit demjenigen des
mittleren Resonanzkreises zugunsten des äußeren Resonators ausschlägt, am Ende eines
Zeitintervalls bewirkt wird, welches kürzer ist als die Abtastzeit des Frequenzbandes
eines Resonanzkreises, was zur Verbreiterung dieses Frequenzbandes in bezug auf
den für den Schutz gegen das Rauschen günstigsten Wert führt.
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An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielS7 weise näher erläutert.
Es zeigt F i g. 1 ein Arbeitsschema oder Blockschaltschema des Demodulators
für frequenzmodulierte Signale gemäß dem Hauptpatent, F i g. 2 ein Arbeitsschema
oder Blockschaltschema der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators,
F i g. 3 als Funktion der Frequenz des ankommenden Signals die Amplitude
und die Phasenverschiebung des Ansprechens der in der ersten Ausführungsform der
Erfindung verwendeten Resonanzkreise sowie andere Größen, welche bei deren Betrieb
auftreten, F i g. 4 ein Arbeitsschema od-.r Blockschaltschema der zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators und F i
g. 5 als Funktion der Frequenz des ankommenden Signals die Amplitude und
die Phasenverschiebung des Ansprechens der in der zweiten Ausführungsform der Erfindung
verwendeten Resonanzkreise sowie andere Größen, welche bei deren Betrieb auftreten.
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F i 1 zeigt das Blockschaltschema eines Demodulators für frequenzmodulierte
Signal-, nach dem Hauptpatent. Der Demodulator ist insgesamt mit 100
bezeichnet,
und sein Eingang ist mit 101 bezeichnet. Der Eingang 101 des Demodulators
ist parallel mit dem Eingang 31 einer Abschätzschaltung 30 und mit
dem Eingang 21 einer Verzögerungsleitung 20 verbunden.
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Die Abschätzschaltun- 30 weist drei in Kette geschaltete Kreise
auf, und zwar: einen Kurzzeit-Spektralanalysator 33, für welchen das genannte
Zusatzpatent eine neue Ausführungsform angibt, ein Tiefpaßfilter 34 zum Glättei
des Ausgangssignals der Schaltung 33 und einen Frequenzmodulator
35.
Die beiden von der Schaltung 30 und von der Verzögerungsleitung
20 abgegebenen Signale werden jeweils auf zwei Eingänge einer Mischstufe 43 gegeben,
welche einen Teil des allgemein mit 40 bezeichneten Demodulators bildet. Sodann
wird das Ausgangssignal der Mischstufe 43 auf ein Bandpaßfilter 45 gegeben, dessen
Bandbreite genau gleich der zweifachen Breite des Grundfrequenzbandes des Modulationssignals
ist.
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Am Ausgang des Filters 45 wird die Schwingung durch einen Diskriminator
46 bekannter Bauart demoduliert.
Das Ergebnis dieser Demodulation
ist lediglich die Differenz zwischen dem Modulationssignal selbst und seiner von
der Schaltung 33 gegebenen Annäherungs- oder »Hilfsmodulationsspannung«.
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Um das Signal selbst zu erhalten, muß man zu dieser Differenz die
Annäherung des Modulationssignals hinzufügen, welche durch Demodulation des angenäherten
frequenzmodulierten Signals erhalten wird. Zu diesem Zweck wird an den Ausgangsklemmen
der Schaltung 30 das modulierte angenäherte Signal abgenommen, im Filter
47 gefiltert und im Diskriminator 48 demoduliert. Das angenäherte Modulationssignal
oder Hilfsmodulationsspannung wird sodann auf die Additionsschaltung 49
in dem gleichen Zeitpunkt gegeben, in dem das Signal den Diskriminator 46
verläßt.
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Die Ausgangsklemmen 102 dieser Additionssehaltung 49 sind gleichermaßen
die Ausgangsklemmen des Teiles 40 des Demodulators 100.
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F i g. 2 zeigt das Blockschaltschema der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators 33.
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Das frequenzmodulierte Signal wird auf den Eingang 31 des Kurzzeit-Spektralanalysators
33 gegeben. Dieser Eingang ist auch derjenige einer Mischstufe
300, deren anderer Eingang 3000 das Signal des frequenzmodulierten
überlagerungsoszillators 310 erhält. Es werde angenommen, daß die Ausgangsfrequenz
der Mischstufe 300 gleich der Differenz zwischen der Frequenz des auf ihren
Eingang 31 ge-
gebenen Signals und derjenigen des auf ihren anderen Eingang
3000 gegebenen und vom überlagerungsosziUator 310 abgegebenen Signals
ist.
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Das die Mischstufe 300 verlassende Signal wird parallel auf
die Trennverstärker 311, 312, 313 gegeben, deren Ausgänge jeweils mit Resonanzkreisen
301, 302, 303 verbunden sind. Die Mittenfrequenzen dieser Resonanzkreise
weisen in der Reihenfolge ihrer Ordnungszahlen gleiche Abstände auf und sind in
steigender Reihenfolge angeordnet. Die Bandbreite bei halber Leistung der Resonanzkreise
301, 302, 303
ist gleich dem Abstand der Mittenfrequenzen von zwei benachbarten
Resonanzkreisen.
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Der Resonanzkreis 301 ist parallel mit dem Eingang von Phasenschieberschaltungen
3001 und 3004 verbunden. Der Resonanzkreis 302 ist direkt mit dem
Eingang des Trennverstärkers 3202 verbunden. Der Resonanzkreis
303 ist parallel mit dem Eingang von Phasenschieberschaltungen
3003, 3005 verbunden.
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Die Phasenverschiebungen der Schaltungen 3001 j
und
3003 sind gleich -n/2 bzw. +,T/2 im Bogenmaß. Die Phasenverschiebun- der
Schaltun(yen 3004 und 3005 sind -99() bzw. +(p.. Der Winkel (po ist gleich
arc tg2 (ungefähr 631 30 Minuten).
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Der Wert dieses Winkels (p(, läßt sich folgendermaßen nachweisen:
R, L, C seien die Jeweiligen Werte des Widerstands, der Induktanz
und der Kapazität, welche in Parallelsdhaltung einen Resonanzkreis bilden. Die Admittanz
Y des Resonanzkreises kann ausgedrückt werden durch
wobei 1 die imaginäre Einheit und F, gleich '/2,-g Y4 C
ist.
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Wenn man Q = R/2 n F.L setzt, sieht man,
daß die von einem Resonanzkreis erzeugte Phasenverschiebung bis auf das Vorzeichen
gegeben ist durch:
In der Umgebung der Frequenz F., welche genau die Resonanzfrequenz eines Resonanzkreises
ist, kann man grob angenähert setzen-
wobei gesetzt wird A F = Fo- F.
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Es wird nun auf F i g. 3, a) Bezug genommen, in welcher die
Kurven 1, 2, 3 das jeweilige Ansprechen bezüglich der Amplitude der
Resonanzkreise 301,
302, 303 in F i g. 2 darstellen. Man sieht,
daß die Kurven 1 und 3 der Resonanzkreise 301 und
303 sich im Punkt A schneiden, dessen Abszisse gleich derjenigen der
Resonanzfrequenz des Resonanzkreises-302 ist. Man kann als »Bandbreite« dieses Resonanzkreises
2 die Breite BC12 = B definieren, welche durch die durch
A gehende Horizontale erhalten wird welche die Kurve 2 in den Punkten B und
C schneidet, deren Abszissen jeweils gleich den Resonanzfrequenzen der Kurven
1 und 3 sind.
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In den Punkten M und N überschneiden sich die Resonanzkreise
302, 303 mit Phasenverschiebungen % die sich errechnen:
Im Punkt A überschneiden sich die Resonanzkreise 301, 303 mit der
Phasenverschiebung 990, welche sich errechnet:
und infolgedessen: t,o, 2 tg T, Wenn man gemäß den Ausführungen im genannten Zusatzpatent
beispielsweise annimmt, daß die Resonanzkreise 301, 302, 303 Resonanzkreise
mit einer Bandbreite von 3 db und einer Dämpfung gleich dem Abstand der Resonanzfrequenzen
von zwei benachbarten Resonanzkreisen sind, so ändert sich die Phasenverschiebung
bezüglich des Erregersignals in dem genannten Frequenzband von -.7/4 bis T/4 im
Bo-enmaß.
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In diesem Fall ist tg (pl = 1 und infolgedessen: tg
(po = 2, woraus folgt 99, #:# 631 30 Minuten. Die Ausgänge der Phasenschieber
3001 bis 3005
sind jeweils mit den Eingängen von Trennverstärkern
3201 bis 3205 verbunden.
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Die Ausgänge der Trennverstärker 3201, 3203
sind mit den Eingängen
3310 bzw. 3320 von Subtraktionsschaltungen 331, 332 verbunden.
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Der Ausgang des Trennverstärkers 3202 ist parallel einerseits
mit dem Eingang des Verstärkers 330 und andererseits mit zweiten Eingängen
3311 und 3321
von Substraktionsschaltungen 331, 332 verbunden.
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Der Ausgang des Trennverstärkers 3204 ist parallel mit dem Eingang
3330 der Subtraktionssehaltung 333
u#ind mit dem gemeinsamen
Eingang 3341 der Subtjaktionsschaltung 334 und des Verstärkers 3334 verbiunden.
Der Ausgang des Trennverstärkers 3205 ist -parallel mit dem Eingang 3340
der Subtraktionsschaltung 334 und mit dem gemeinsamen Eingang 3331 der Subtraktionssehaltung
333 und des Verstärkers 3333 verbunden.
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Der Ausgang der Subtraktionsschaltung 331 ist mit dem Signaleingang
des Synchronmodulators 3301
verbunden. Der Ausgang der Subtraktionsschaltung
332 ist mit dem Signaleingang des Synchrondemodulators 3302 verbunden.
Der Ausgang des Verstärkers 330 ist parallel mit den Trägereingängen der
Synchrondemodulatoren 3301, 3302 verbunden. Die Ausgänge der Subtraktionsschaltungen
333, 334 sind mit den Signaleingängen der Synchrondemodulatoren
3303, 3304 verbunden. Die Ausgänge der Verstärker 3333, 3334 sind
mit den Trägereingängen der Synchrondemodulatoren 3303, 3304 verbunden.
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Es wird daran erinnert, daß man unter einem Synchrondemodulator eine
Anordnung mit zwei Eingängen, einem Signaleingang und einem Trägereingang sowie
einem Ausgang versteht, wobei die an ihrem Ausgang vorhandene Spannung proportional
zu der Komponente des auf den Signaleingang gegebenen Signals ist, welche mit dem
auf den Trägereingang gegebenen Signal in Phase ist.
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Die Ausgänge der Synchrondemodulatoren 3301,
3302 sind
mit Vorzeichendiskriminatoren 341 bzw. 342 verbunden. Diese geben einen Impuls,
beispielsweise mit positiver Polarität, ab, sobald das Vorzeichen der auf ihre Eingangsklemmen
gegebenen Spannung positiv wird.
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Die Ausgänge der Vorzeichendiskriminatoren 341 und 342 sind jeweils
parallel einerseits mit einem der Eingänge von Und-Schaltungen 361, 362 und
andererseits mit den Eingängen von Verzögerungsschaltungen 351, 352 verbunden.
Die Ausgänge der Verzögerungsschaltungen 351, 352 sind jeweils mit Wiedereinschalteingängen
3411, 3412 der Vorzeichendiskriminatoren 341, 342 verbunden. Wenn ein Vorzeichendiskriminator
einen Impuls abgegeben hat, muß nämlich, um ihn wieder funktionsfähig zu machen,
ein Impuls auf seinen Wiedereinschalteingang gegeben werden.
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Die Ausgänge der Synchrondemodulatoren 3303,
3304 sind jeweils
mit umgekehrten Verstärkern 3401, 3402 verbunden, welche jeweils die Amplitudenbegrenzer
3501, 3502 speisen. Diese letzteren sind mit dem anderen Eingang der Und-Schaltungen
361, 362 verbunden. Die Ausgänge der Und-Schaltungen 361, 362 sind
mit Eingängen 3601, 3602 eines Hinauf- und Herabzählers 360 verbunden,
welcher beispielsweise ein Schrittzähler sein kann, der so viel Stufen aufweist,
wie die Schätzung Quantelungsstufen umfaßt. 3601 ist der Herabzähleingang,
während 3602 der Zähleingang ist.
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Der Hinauf- und Herabzähler 360 ist Stufe für Stufe mit dem
überlagerungsdetektor 370 verbunden, welcher eine Spannung proportional zum
Inhalt dieses Zählers, d. h. proportional zur Anzahl der auf seinen Hinaufzähleingang
3602 gegebenen Impulse abzüglich der Anzahl der auf seinen Herabzähleingang
3601 gegebenen Impulse abgibt.
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Der Ausgang des überlagerungsdetektors 370 ist einerseits mit
den Ausgangsklemmen 36 des Kurzzeit-Spektralanalysators 33 und andererseits
mit dem Eingang 3101 des überlagerungsoszillators 310 verbunden, welcher
das Signal erhält, das seine Frequenz steuert.
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Nunmehr wird die Arbeitsweise dieser ersten Ausführungsform der Erfindung
an Hand der F i g. 3
erläutert.
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Die graphischen Darstellungen geben verschiedene interessierende Größen
wieder, wobei die Arbeitsweise der Vorrichtung als Funktion der Frequenz des parallel
auf die drei Resonanzkreise 301, 302,
303 gegebenen Signals betrachtet
wird (F i g. 2).
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Die Kurven 1, 2, 3 in F i g. 3, a) stellen, wie
bereits ausgeführt, jeweils das Ansprechen bezüglich der Amplitude der Resonanzkreise
301, 302, 303
dar.
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Die Kurven 4, 5, 6 der F i g. 3, b) stellen die
Phasenverschiebung zwischen dem Ansprechen der Resonanzkreise 301, 302, 303
dar, wenn dieses durch die Schaltungen 3001, 3002, 3003 bezüglich des ankommenden
Signals phasenverschoben ist, und die Kurven 7, 8 der F i g. 3, b)
stellen die Phasenverschiebung zwischen dem Ansprechen der Resonanzkreise
301, 303 dar, wenn dieses durch die Schaltungen 3004, 3005 bezüglich
des ankommenden Signals phasenverschoben ist.
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Die Kurven 9, 10, 11, 12 der F i g. 3, c) stellen die
amAusgang derSynchrondemodulatoren3301,3302, 3303 bzw. 3304 erhaltene Spannung
dar.
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Es werde angenommen, daß anfänglich die Frequenz des von der Mischstufe
300 abgegebenen Signals (d. h. der Differenz zwischen der Frequenz
des auf den Eingang31 des Kurzzeit-Spektralanalysators 33 gegebenen ankommenden
Signals und derjenigen des überlagerungsoszillators 310) innerhalb des Frequenzbandes
des mittleren Resonanzkreises 302 liegt. Außerdem werde angenommen, daß sich
die Frequenz des auf den Eingang 31 gegebenen ankommenden Signals ändert,
beispielsweise derart ansteigt, daß die Frequenz des von der Mischstufe
300
abgegebenen Signals die gemeinsame Grenze der Frequenzbänder der Resonanzkreise
302 und 303 erreicht und überschreitet und daher in das Frequenzband
des Resonanzkreises 303 gelangt. Darüber hinaus werde angenommen, daß die
genannte Frequenzänderung genügend langsam ist, damit das Ansprechen der verschiedenen
Kreise auf ein stationäres Signal zuverlässig ihr Ansprechen auf das aufgegebene
Signal darstellt.
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Infolgedessen vermindert sich die Amplitude des vom Trennverstärker
3202 abgegebenen Signals, und die Amplitude des vom Trennverstärker
3203 abgegebenen Signals wächst (Kurven 2 und 3). Andererseits ist,
wie aus den Kurven 5 und 6 ersichtlich, die gegenseitige Phasenverschiebung
der von diesen Trennverstärkern 3202, 3203 abgegebenen Signale Null bei der
Frequenz, welche der gemeinsamen Grenze der Frequenzbänder der Resonanzkreise
302,
303 entspricht (Punkt D). Diese Phasenverschiebung ist
etwa Null in der Umgebung dieser Frequenz.
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Die Subtraktionsschaltung 332 bewirkt die Subtraktion der aus
den Trennverstärkern 3202, 3203
austretenden Signale. Diese Differenz wird
im Synchrondemodulator 3302 in bezug auf das vom Trennverstärker
3202 abgegebene Signal kohärent demoduliert. Das Ergebnis der Demodulation
am Ausgang des Demodulators 3302 wird als Funktion der Frequenz des von der
Mischstufe 300 abgegebenen Signals durch die Kurve 10 dargestellt.
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Diese Kurve zeigt, daß, wenn die augenblickliche
Frequenz
des Erregersignals die obere Grenze des Frequenzbandes des mittleren Resonanzkreises302
(PunktN) erreicht, die Spannung an den Ausgangsklemmen des Synchrondemodulators
3302 positiv wird. Der Vorzeichendiskriminator342 gibt daher einen Impuls,
beispielsweise mit positiver Polarität, ab, welcher parallel einerseits auf einen
der Eingänge der Und-Schaltung 362 und andererseits auf die Verzögerungsschaltung
352 gegeben wird. Der Ausgang derselben ist mit dem Wiedereinschalteingang
2312 des Diskriminators 342 verbunden und dadurch wird dieser auf Null zurückgesetzt.
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Der genannte Impuls trifft die Und-Schaltung 362
auf Durchgang
geschaltet an, da das auf den zweiten Eingang dieser Und-Schaltung gegebene Signal
eine positive Polarität besitzt, weil es durch Inversion im umgekehrten Verstärker
oder Inversionsverstärker 3401 und Begrenzung im Amplitudenbegrenzer 3501
des
vom Synchrondemodulator 3303 abgegebenen Signals gewonnen wurde. Dieses letztere
Signal wird durch die Kurve 11 in F i g. 3, c) dargestellt. Es besitzt
negative Polarität bei der interessierenden Frequenz. Die Erzeugung dieses Signals
wird im einzelnen weiter unten beschrieben.
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Es ist daher die Sperrwirkung durch den Vergleich des Ansprechens
der zwei äußeren Resonanzkreise 301, 303 bezüglich des vom Vorzeichendiskriminator
342 abgegebenen Impulses ersichtlich, welcher über den Vergleich zwischen dem äußeren
Resonanzkreis 303 und dem mittleren Resonanzkreis 302 informiert.
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Wie bereits ausgeführt, ist der Ausgang der Und-Schaltung
362 mit dem I-Iinaufzähleingang 3602 des t3 Hinauf- und Herabzählers
3601 verbunden. Der Inhalt des Zählers wird durch die Dekoderschaltung
370 spannungstransformiert, und die erhaltene Spannung wird einerseits auf
den Ausgang 36 des Kurzzeit-Spektralanalysators 33 und andererseits
auf den Modulationseingang 3101 des frequenzmodulierten überlagerungsoszillators
310 gegeben.
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Diese Spannung erhöht sich daher um eine Stufe, und daher ergibt sich
für den überlagerungsoszillator 310 eine schnelle Änderung der augenblicklichen
Frequenz, deren Vorzeichen so gewählt ist, daß die Frequenz des Signals, welches
durch Mischung des ankommenden, auf den Eingang 31 der Mischstufe
300 gegebenen Signals und des vom überlagerungsoszillator 310 abgegebenen
und auf den Eingang 3000
der gleichen Mischstufe 300 gegebenen Signals
erhalten wurde, wieder in das Frequenzband des mittleren Resonanzkreises
302 zurück-kommt.
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Außerdem wird der vom Vorzeichendiskriminator 342 abgegebene Impuls
in der Verzögerungsschaltung 352 einer Verzögerung unterworfen, deren Dauer
größer ist als die Zeit, welche erforderlich ist, damit die Veränderung der augenblicklichen
Frequenz des Erregersignals der Resonanzkreise 301,
302, 303 infolge
der Frequenzänderung des Überlagerungsoszillators 310 stattfindet, nachdem
das Ansprechen der Resonanzkreise 302, 303 auf diese Veränderung die Spannung
an den Ausgangsklemmen des Synchrondemodulators 3302 auf einen negativen
Wert zurückgebracht hat. Wenn dies nicht stattfindet, werden mehrere aufeinanderfolgende
Zählimpulse durch den Hinauf- und Herabzähler 360 registriert.
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Wenn die augenblickliche Frequenz des ankommenden Signals abnimmt
statt zunimmt, läßt sich die Arbeitsweise der Anordnung unter entsprechend-h# Anpassung
unmittelbar aus der vorangehenden B#.-' schreibung ableiten.
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Es wird nunmehr die Erzeugung des vom Demodulator 3303 abgegebenen
Signals beschrieben.
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Es wurde gezeigt, daß, wenn die augenblickliche Frequenz vom Frequenzband
des Resonanzkreises 302 in das Frequenzband des Resonanzkreises
303
übergeht, der Vorzeichendiskriminator 342 einen Impuls mit positiver Polarität
auf einen der Eingänge der Und-Schaltung 362 gibt.
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Im Synchrondemodulator 3303 wird das Ansprechen des Resonanzkreises
301 mit demjenigen des Resonanzkreises 303 als Bezugswert verglichen.
Wenn die augenblickliche Frequenz sich im Frequenzband dieses Resonanzkreises
303 befindet, gibt der Synchrondemodulator 3303 eine Spannung mit
negativer Polarität (Kurve 11) ab, deren Polarität durch den umgekehrten
Verstärker 3401 umgekehrt wurde. Sodann wird sie durch den Amplitudenbegrenzer
3501 begrenzt. Der zweite Eingang der Und-Schaltung 362 wird daher
von einer Spannung mit positiver Polarität erregt, welche infolgedessen diese Und-Schaltung
auf Durchgang schaltet.
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Wenn eine Rauschspitze im Resonanzkreis 301
auftritt, bevor
das aus der Und-Schaltung 362 austretende Signal durch Vermittlung des Hinauf-
und Herabzählers 360 und der Dekoderschaltung 370 die Veränderung
der Frequenz des Überlagerungsoszillators 310 hervorgerufen hat, kann der
Vorzeichendiskriminator 341 in Aktion treten und einen Impuls mit positiver Polarität
auf einen der Eingänge der Und-Schaltung 361 geben.
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Da die augenblickliche Frequenz im Frequenzband des Resonanzkreises
303 verblieben ist, vergleicht der Synchrondemodulator 3304 das Ansprechen
dieses Resonanzkreises 303 mit demjenigen des als Bezugswert genommenen Resonanzkreises
301. Daraus ergibt sich, daß der Synchrondemodulator 3304 eine Spannung mit
positiver Polarität abgibt (Kurve 12). Das Ansprechen des Resonanzkreises
303 auf die augenblickliche Frequenz liegt auf einem höheren Wert als dasjenige
des Resonanzkreises 302, während das Ansprechen des Resonanzkreises
301 auf die Rauschspitze auf der gleichen Höhe liegt.
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Es ist daher möglich, daß das Ansprechen des Resonanzkreises
301, verglichen mit demienigen des Bezugsresonanzkreises 302, eine
Spannung mit positiver Polarität ist, während das Ansprechen des Resonanzkreises
303, verglichen mit demjenigen des Bezugsresonanzkreises 301, gleichermaßen
eine Spannung mit positiver Polarität ist.
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Wenn der Synchrondemodulator 3304 eine Spannung mit positiver Polarität
abgibt, gibt der umgekehrte Verstärker 3402 eine Spannung mit negativer Polarität
ab, welche nach Begrenzung durch den Amplitudenbegrenzer 3502 auf einen der
Eingänge der Und-Schaltung 361 gegeben wird. Diese bleibt daher gesperrt.
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Der vom Vorzeichendiskriminator 341 infolge der Anwesenheit eines
Rauschens abgegebene Impuls kann daher nicht auf den Hinauf- und Herabzähler
360 gegeben werden.
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F i g. 4 zeigt in Form eines Blockschaltschemas die zweite
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurzzeit-Spektralanalysators 33'.
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Bei dieser zweiten Ausführungsform wird das ankommende,
auf
den Eingang des Kurzzeit-Spekaralanalysators 33' gegebene Signal zuerst einer
_'##,requenzänderung mittels der Mischstufe SO',) unterzogen, mit welcher an ihrem
Eingang 3000 der frequenzinodulielte überlagerungsoszillator 310 verbunden
ist.
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Es werde wie im Fall der F i g. 2 angenommen, daß die Frequenz
des von der Mischstufe 300 abgegebenen Signals gleich der Differenz zwischen
der Frequenz des auf deren Eingang 31 gegebenen Signals und der Frequenz
des überlagerungsoszillators 310 ist.
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Das von der Mischstufe 300 abgegebene Signal wird parallel
auf Trennverstärker 311 und 312 gegeben, welche jeweils mit Resonanzkreisen
301 und 302
verbunden sind.
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Das Ansprechen dieser Resonanzkreise 301 und 302 wird
zunächst durch die Schaltungen 3001, 3002
phasenverschoben, wobei die Schaltung
3001 eine Phasenverschiebung um einen Winkel Null (direkte Verbindung) und
die Schaltung 3002 eine Phasenverschiebung um einen Winkel .7,/2 im Bogenmaß
ergibt. Diese Signale werden sodann auf Trennverstärker 3201, 3202 gegeben.
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Die Subtraktionsschaltung 3310 erhält auf ihren beiden Eingängen
jeweils die von den Trennverstärkein 3201, 3202 abgegebenen Signale. Sie
bildet daher beispielsweise die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal.
Diese Differenz wird auf den Signaleingang des Demodulators 3311 gegeben,
welcher außerdem an seinem Trägereingang das vom Trennverstärker 3202 abgegebene
und vom Verstärker 3300 verstärkte Signal erhält.
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Das den Synchrondemodulator 3311 verlassende Signal wird einerseits
auf die Ausgangsklemmen 36
des Kurzzeit-Spektralanalysators 33' und
andererseits auf den Modulationseingang 3101 des überlagerungsoszillators
310 gegeben.
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Es ist festzustellen, daß der Kurzzeit-Spektralanalysator
33' einen frequenzmodulierten überlagerungsoszillator 310 aufweist
und daß das von diesem abgegebene Signal nicht gequantelt ist und infolgedessen
nicht geglättet werden muß. Es tritt daher am Ausgang 3102 desüberlagerungsoszillators
310 ein durch die Hilfsmodulationsspannung frequenzmoduliertes Signal auf.
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Der Kurzzeit-Spektralanalysator 33', betrachtet zwischen seinen
Eintrittsklemmen 31 und den Austrittsklemmen 3102 des Überlagerungsoszillators
310,
führt daher die gleichen Funktionen aus wie die in F i g. 1 dargestellte
Abschätzschaltung 30. Er kann daher die Schaltung 30 ersetzen. Die
Klemmen 36
werden in diesem Fall überflüssig.
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Die Kurven in F i g. 5 stellen als Funktion der Frequenz verschiedene
Größen bezüglich der an Hand von F i g. 4 beschriebenen zweiten Ausführungsform
des Kurzzeit-Spektralanalysators 33' dar.
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Die Kurven 13 und 14 in F i g. 5, a) stellen die Amplituden
der Resonanzkreise 301, 302 dar.
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Die Kurven 15 und 16 in F i g. 5, b) stellen
die Phasenverschiebung zwischen dem Erregersignal der Resonanzkreise 301, 302
und deren Ansprechen nach Phasenverschiebung durch die Schaltungen 3001,
3002
dar.
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Die Kurve 17 stellt das Ergebnis der Demodulation im Demodulator
3311 dar.
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Die Form der Kurve 17 ist analog der Form der Ansprechkurve
eines Frequenzdiskriminators. Bei einer zweckmäßigen Wahl des Vorzeichens der Veränderung
der augenblicklichen Frequenz des Überlagerungsoszillators 310 weist die
an Hand von F i g. 4 beschriebene Anordnung eine Frequenzhub-Gegenkopplung
auf. Es tritt daher am Ausgang 36
des Kurzzeit-Spektralanalysators
33' ein Signal auf, welches annähernd proportional zu dem Signal ist, das
das ankommende Signal moduliert. Dieses Signal stellt das gesuchte geschätzte Signal
dar.