DE2118472A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Gewinnung periodischer Signale aus dem Rauschen - Google Patents

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Gewinnung periodischer Signale aus dem Rauschen

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DE2118472A1
DE2118472A1 DE19712118472 DE2118472A DE2118472A1 DE 2118472 A1 DE2118472 A1 DE 2118472A1 DE 19712118472 DE19712118472 DE 19712118472 DE 2118472 A DE2118472 A DE 2118472A DE 2118472 A1 DE2118472 A1 DE 2118472A1
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Klaus 7500 Karlsruhe. P Knoll
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/165Spectrum analysis; Fourier analysis using filters
    • G01R23/167Spectrum analysis; Fourier analysis using filters with digital filters

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  • Mathematical Physics (AREA)
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  • Measuring Phase Differences (AREA)

Description

  • Verfahren und Schaltungsanordnung zur Gewinnung periodischer Signale aus dem Rauschen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung periodischer Signale aus dem Rauschen, Aus der französischen Patentschrift 1 564 552 ist ein Analysator für ein ieistungsspektrum bekannt, bei dem zwei Nultiplikationssbhaltungen parallel mit dem zu analysierenden Leistungsspektrum beaufschlagt sind und außerdem mit Je einem Teil eines Ausgangssignals eines frequenzvariablen Oszillators von gegeneinander jeweils um 900 verschobener Phasenlage versorgt sind. Die Ausgangsspannungen der Multiplikationsschaltungen sind an je ein iefpaßfilter angeschlossen. Die Tiefpaßfilter beaufschlagen ihrerseits Quadrierschaltungen und diese wiederum eine Additionsschaltung.
  • Dem Bekannten gegenüber soll mit dem Verfahren nach der Erfindung kein Beistungsspektrum analysiert, sondern aus einem Rauschspektrum ein periodisches Signal gewonnen werden. Diese Aufgabe ist beispielsweise von Bedeutung, wenn aus einem verrauschten Meßsignal Triggerimpulse für einen Elektronenstrahloszillographen, mit dem das verrauschte Meßsignal dargestellt werden soll, gewonnen werden müssen.
  • Ein Verfahren zur Gewinnung periodischer Signale aus dem Rauschen ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Rauschsignal in einem ersten Verfahrensschritt einer Frequenzanalyse unterzogen und in einem zweiten Verfahrensschritt die einzelnen Frequenzkomponenten additiv überlagert werden.
  • Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus mehreren Analysatoren für Einzelfrequenzen, deren Ausgänge an die Eingänge einer additiven Überlagerungsschaltung angeschlossen sind. Je größer die Anzahl der Analysatoren ist, desto genauer können so aus einem Rauschsignal allgemeine periodische Signale synthetisiert werden.
  • Zweckmäßig besteht ein einzelner Analysator erstens in an sich bekannter Weise aus iwe i zwei Multiplikationsschaltungen, die parallel mit dem Rauschsignal beaufschlagt sind und außerdem mit Je einem Teil eines Ausgangssignals eines frequenzvariablen Oszillators von gegeneinander jeweils um 900 verschobener Phasenlage gespeist und die Ausgangsspannungen der Nultiplikationsschaltungen an zwei Tiefpaßfilter angeschlossen sind. Weiter ist an einen der Tiefpässe ein Spannungsvergleicher und an den-anderen der Tiefpässe eine dritte Multiplikationsschaltung angeschlossen. Die Ausgangsspannung des Spannungsvergleichers ist einem veränderlichen Phasenschieber für das Ausgangssignal des frequenzvariablen Oszillators im Sinne einer Regelung auf verschwindende Ausgangsspannung des #Spannungsverglei#hers aufgegeben, und drittens ist der zu dem Teil des Ausgangssignals des frequenzvariablen Oszillators einem Regelkreis des Spannungsvergleichers um 900 phasenverschobene Teil des Ausgangssignals auch an die dritte Multiplikationsschaltung gelegt, an deren Ausgang das periodische Signal entnehmbar ist.
  • Zweckmäßig ist der frequenzvariable Oszillator mit einer automatischen Regelung auf konstante Frequenz für die jeweils eingestellte Frequenz ausgerüstet.
  • Zur Synthetisierung eines allgemein periodischen Signals aus dem Rauschspektrum sind mehrere Analysatoren mit den Ausgängen ihrer dritten Multiplikationsschaltung auf die Eingänge der additiven Überlagerungaschaltung geschaltet.
  • Zweckmäßig werden dabei anstelle mehrerer frequensvariabler Oszillatoren ein einziger solcher Oszillator mit einem nachgeschalteten Frequenzvervielfacher für die Speisung der Multiplikationsschaltungen der einzelnen Analysatoren vorgesehen.
  • Die Erfindung wird anhand von zwei Figuren, die Ausführungsbeispiele als Blockschaltbilder zeigen, näher erläutert.
  • Pigur 1 zeigt einen Frequenzanalysator und Figur 2 zeigt eine Schaltung, mit der aus einem Rauschsignal ein allgemein periodisches Signal synthetisiert werden kann.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei vorausgeschickt, daß bei ihr folgende formelmäßige Zusammenhänge ausgenutzt werden: Werden einer Multiplizierschaltung als Faktoren das Spektrum und eine reine Sinusschwingung UO ~ sincj ~ t von einem frequenzvariablen Oszillator zugeführt, und wird dann das Produkt über einen Tiefpaß geschickt, so wird folgende Ausgangsspannung des Tiefpasses erhalten: Daraus ergibt sich: U=0 wenn #o U = 1/2 Uo ~ Un cosÇ nwenn#n = #o Eine Ausgangsspannung entsteht also nur, wenn: 1. das Spektrum eine Schwingung mit derselben Frequenz wie der Oszillator enthält, 2. die Phasenverschiebung zwischen der entsprechenden Schwingung des Spektrums und der Oszillatorschwingung ungleich 900 ist.
  • Figur 1 zeigt eine Schaltung, mit der ein in einem Rauschsignal enthaltenes harmonisches Signal bzw. eine harmonische Komponente eines beliebigen Signals sowohl nach der Amplitude als auch nach seiner Frequenz festgestellt werden kann. Zwei Multiplizierschaltungen 1 und 2 wird parallel ein Rauschsignal zugeführt. Gleichzeitig wird ein Signal eines frequenzvariablen Oszillators 3 über einen steuerbaren Phasenschieber 4 und einem diesen nachgeschalteten konstanten Phasenschieber 5 den beiden Multiplizierschaltungen 1 und 2 derart aufgegeben, daß die beiden Teil signale für die beiden Multiplizierschaltungen 1 und 2 einen Phasenunterschied von 900 aufweisen. Die doppelte Multiplikation des Rauschsignals in zwei Multiplizier#chaltungen mit um 900 gegeneinander phasenverschobenen Te#-len-eines Sinussignals ist notwendig um eine Spannung zu gewinnen, die proportional der Amplitude des gesuchten Signales aus dem Rauschspektrum ist, denn es muß der Phasenwinkel ? n zwischen Oszillator und gesuchtem Signal aus der Rauschapannung konstant gehalten werden. Dies geht aus den vorstehend genannten Gleichungen hervor. In der Multiplizierschaltung 2 wird der Winkel tun zu Null, in der Multipliziersohaltung 1 zu 900. Die Ausgangsspannung der Multiplizierschaltung 1 wird einem Tiefpaß 6 zugeführt, dessen Ausgangsspannung -wiederum den einen Eingang eines Spannungsvergleichers 7 beaufschlagt. Der andere Eingang des Spannungsvergleichers liegt an Nullpotential. Die Ausgangsspannung des Spannungsvergleichers 7 ist mit einem Steuereingang des Phasenschiebers 4 verbunden. Der Tiefpaß 6 muß als Ausgangsspannung die Spannung Null haben, wenn die vorstehenden formelmäßigeniZusammenhänge gelten sollen. Ist dies nicht der Fall, so gibt der Spannungsvergleicher 7 so lange eine Regelspannung für den gesteuerten Phasenschieber 4 ab, bis die genannten Phasenbedingungen erfüllt sind. Dabei hat der gesteuerte Phasenschieber 4 natürlich keinen Einfluß auf die gegenseitige Phasenbeziehung der Ausgangsspannung des konstanten Phasenschiebers 5. Er verschiebt diese Ausgangsspannungen sozusagen parallel. Einem der Multiplizierschaltung 2 nachgeschalteten Tiefpaß 8 ist eine Gleichspannung zu entnehmen, die der Amplitude des gesuchten Signals im Rauschspektrum proportional ist. In einer dritten Multiplizierschaltung 9 wird diese Spannung mit einer der Teilspannungen des Konstantphasenschiebers 5 multipliziert. Das Produkt ist eine rauschfreie Sinusspannung, die in Phase und Frequenz gleich und in der Amplitude proportional dem gesuchten Signal im Rauschspektrum ist.
  • Um ein in einem Rauschspektrum enthaltenes periodisches Signal beliebiger Kurvenform zu gewinnen, muß eine Schaltungsanordnung vorgesehen werden, die die Schaltung nach Figur 1 n-mal- anwendet. Eine derartige Schaltung ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Mit ihr wird jede Oberwelle, die im Rauschspektrum enthalten ist, nach Betrag und Phase erfaßt. Dazu sind n-Schaltungsanordnungen 10 vorgesehen, die bis auf die Speisung mit dem frequenzvariablen Oszillator 3, der nur für die oberste der Schaltungsanordnungen 10 vorgesehen ist, mit der Schaltung nach Figur 1 übereinstimmen. Die Ausgangsspannung des frequenzvariablen Oszillators 3 wird auch einem Frequensvervielfacher 11 zugeführt, der die-weiteren n-1-Schaltungsanordnungen 10 mit Oberwellen der im frequenzvariablen Oszillator 3 eingestellten Sinusspannung speist. Die Ausgangaspannungen der einzelnen n-Schaltungsanordnungen 10, die den dritten Multiplizierschaltungen jeder dieser Schaltungsanordnungen entnommen werden, sind an die Eingänge einer additiven oberlagerungsschaltung 12 angeschlossen.
  • Dem Ausgang dieser Schaltung ist ein aus dem Rauschspektrum gewonnenes allgemein periodisches Signal entnehmbar.
  • 5 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (5)

  1. Patentansprüche 9 Verfahren zur Gewinnung periodischer Signale aus dem Rauschen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauschsignal in einem ersten Verfahrensschritt einer Frequenzanalyse unterzogen und. in einem zweiten Verfahrensschritt die einzelnen Frequenzkomponenten additiv überlagert werden.
  2. 2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Analysatoren für Einzelfrequenzen mit ihren Ausgängen an die Eingänge einer additiven Überlagerungsschaltung angeschlossen sind.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Analysator zwei Multiplikationsschaltungen parallel mit dem Rauschsignal beaufschlagt und mit je einem Teil eines Ausgangssignals eines frequenzvariablen Oszillators von gegeneinander jeweils um 90° verschobener Phasenlage beschickt sind und die Ausgangsspannungen der Multiplikationsschaltungen an zwei Tiefpaßfilter angeschlossen sind, und daß an einen der Tiefpässe ein Spannungsvergleicher und an den anderen eine dritte Multiplikationsschaltung angeschlossen ist und die Ausgangsspannung des Spannungsvergleichers einem steuerbaren Phasenschieber für das Ausgangssignal des frequenzvariablen Oszillators im Sinne einer Regelung auf verschwindende Ausgangsspannung des Spannungsvergleichers aufgegeben ist und daß der zu dem Teil des Ausgangssignals des frequenzvariablen Oszillators im Regelkreis des Spannungsvergleichers um 900 phasenverschobene Teil des Ausgangssignals auch an die dritte Multiplikationsschaltung gelegt ist, deren Ausgang das periodische Signal entnehmbar ist.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzvariable Oszillator mit einer automatischen Konstant-Frequenz-Regelung für die jeweils eingestellte Frequenz ausgerüstet ist.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Analysatoren mit den Ausgängen ihrer dritten Multiplikationsschaltung auf die Eingänge der additiven Überlagerungsachaltung geschaltet sind und anstelle mehrerer#frequenzvariabler Oszillatoren ein einziger frequenzvariabler Oszillator mit einem nachgeschalteten Frequenzvervielfacher für die Speisung der Multiplikationsschaltung der einzelnen Analysatoren vorgesehen -ist.
DE19712118472 1971-04-16 1971-04-16 Schaltungsanordnung zur Gewinnung periodischer Signale aus dem Rauschen Granted DE2118472B2 (de)

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DE2118472B2 DE2118472B2 (de) 1974-03-21
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5353816A (en) * 1991-05-27 1994-10-11 B.A.T. Cigarettenfabriken Gmbh Foil filaments containing tobacco and method and apparatus for the production thereof

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DE2118472B2 (de) 1974-03-21
DE2118472C3 (de) 1974-10-10

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