DE2241859B2

DE2241859B2 - ARRANGEMENT FOR DETECTION OF DISCRETE FREQUENCIES

Info

Publication number: DE2241859B2
Application number: DE19722241859
Authority: DE
Inventors: Max-Eberhard 6202 Wiesbaden-Biebrich Lösel
Original assignee: Fairchild Halbleiter Gmbh, 6202 Wiesbaden-Biebrich
Priority date: 1972-08-25
Filing date: 1972-08-25
Publication date: 1977-03-17
Also published as: DE2241859A1

Description

zeichnet, daß zur Erkennung mehrerer vorher bestimmter diskreter Frequenzen aus der Referenzsich dann mit den Zählerinhalten die Relation zwischen Periode und Frequenz ermitteln läßt. Es wird mit dieserdraws that for the recognition of several previously determined discrete frequencies from the reference then can determine the relation between period and frequency with the counter contents. It will be with this

frequenz in einem Untersetzungsglied (U) mehrere 25 Schaltung mithin keine echte Frequenzerkennung Unterreferenzfrequenzen gewonnen werden, die
einer entsprechenden Anzahl von frequenzdiskriminierenden Anordnungen (12) nach Anspruch 1 oder
2 zugeführt werden, deren anderer Eingang mit der
zu prüfenden Eingangsfrequenz beaufschlagt wird.frequency in a reduction element (U) several 25 circuit therefore no real frequency detection sub-reference frequencies are obtained that
a corresponding number of frequency discriminating arrangements (12) according to claim 1 or
2, the other input of which is connected to the
the input frequency to be tested is applied.

durchgeführt sondern mit einem Hilfsoszillator dercarried out but with an auxiliary oscillator of the

Reziprokwert ermittelt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eineReciprocal value determined.
The object of the present invention is to provide a

Anordnung zur Erkennung diskreter Frequenz zu schaffen, um das Vorhandensein einer bestimmtenDiscrete frequency detection arrangement to establish the presence of a specific frequency

Frequenz, z. B. in einem Spektrum, zu erkennen und hieraus ein Schaltsignal abzuleiten. Dabei soll dieFrequency, e.g. B. in a spectrum, and to derive a switching signal from it. The

Frequenzerkennung unabhängig von der Impulsform und Phasenlage sein.Frequency detection can be independent of the pulse shape and phase position.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine 35 Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs Anordnung zur Erkennung diskreter Frequenzen, bei beschriebenen Art w^:-d zur Lösung dieser Aufgabe der eine Referenzfrequenz und die zu erkennende erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß beide Frequenzen Frequenz in einem logischen Koinzidenzprüfglied ir digitalen Zärbrn gezählt und die Zählerstände in dem miteinander verglichen werden, an dessen Ausgang ein Koinzidenzprüfglied miteinander verglichen werden, Integrator angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal bei 40 wobei der Zähler der zu erkennenden Frequenz nach Frequenzgleichheit ein Maximum aufweist. Eine ähnli- Durchlaufen des Zählers der Referenzfrequenz von ehe Anordnung ditser Art ist aus der US- Patentschrift diesem auf Null gestellt wird, so daß die Zählbeginne der 36 86 565 bekannt, wobei jedoch das Koinzidenzprüf- Zähler synchron erfolgen.The present invention relates to a 35 Starting from an embodiment of the initially arrangement for the detection of discrete frequencies, in the described type w ^: -d to solve this task of a reference frequency and the proposed according to the invention to be detected that both frequencies frequency in a logical coincidence checking element ir digital Zärbrn are counted and the counter readings are compared with each other, at the output of which a coincidence checking element is compared with each other, integrator is connected, the output signal of which is connected at 40, the counter of the frequency to be detected having a maximum after frequency equality. A similar run-through of the counter of the reference frequency from the arrangement of this kind is from the US patent this is set to zero, so that the counting starts of 36 86 565 are known, but the coincidence check counter is synchronous.

glied aus einer logischen Schaltung besteht, die lediglich Es kann zweckmäßig sein, den Ablauf der Zähler zurmember consists of a logic circuit that only It can be useful to start the counters

festzustellen hat, ob eine Abweichung der Frequenzenhas to determine whether there is a deviation in the frequencies

vorliegt oder nicht. Es geht dabei um Impulsfolgefrequenzen, wobei ein Zeitzünderoszillator an Bord einer abzuschießenden Flugkörperwaffe mittels eines zur Bodeneinheit gehörenden Oszillators darauf geprüft Erreichung einer anderen scheinbaren Referenzfrequenz durch Programmierung zu verändern.present or not. It is about pulse repetition frequencies, with a timer oscillator on board a Missile weapon to be fired is checked for it by means of an oscillator belonging to the ground unit Achieving another apparent reference frequency can be changed by programming.

Zur Erkennung mehrerer vorher bestimmter diskreter Frequenzen können zweckmäßigerweise aus der Referenzfrequenz in einem Untersetzungsglied mehre-To recognize several previously determined discrete frequencies can expediently from the Reference frequency in one reduction element

wird, ob seine Impulsfolgefrequenz durch die Lagerung 5° re Unterreferenzfrequenzen gewonnen werden, die sich nicht geändert hat. Die Schaltungsanordnung
erlaubt dabei nur die Feststellung, ob die Sollfrequen?
innerhalb von 4% Genauigkeit erreicht wird oder nichtwhether its pulse repetition rate can be obtained by storing 5 ° re sub-reference frequencies that has not changed. The circuit arrangement
only allows the determination of whether the target frequencies?
is reached within 4% accuracy or not

Diese bekannte Ausbildung hat mithin einen sehr engen Anwendungsbereich, und es müssen von vornherein die Frequenzen der beiden Oszillatoren im gleichen Bereich liegen. Außerdem weHen einige Auswahlkriterien zusätzlich benötigt, um eine Kontrollschleife aufzubauen. Es werden dabei auch nur eine bestimmte Anzahl Flip-Flop-Ausgänge herangezogen, um die gewünschte Feststellung zu treffen.This known training therefore has a very narrow field of application, and it must be used from the outset the frequencies of the two oscillators are in the same range. In addition, some selection criteria are weak additionally required to set up a control loop. There will only be a certain one Number of flip-flop outputs used to make the desired determination.

Aus der Zeitschrift »Frequenz«, Band 12, 1958, Nummer 3, Seiten 82 bis 89, ist es bekannt, mittels eines Impulsschwebungsverfahrens zwei Frequenzen miteinander zu vergleichen. Bei diesem andersartigen Verfahren werden aus beiden Frequenzen nadeiförmige Impulse gewonnen, die in einer als Koinzidenzglied ansprechbaren Mischschaltung gemischt werden. Aneiner entsprechenden Anzahl von frequenzdiskriminierenden Anordnungen der vorgeschlagenen Art zugeführt werden, deren anderer Eingang mit der zu prüfenden Eingangsfrequenz beaufschlagt wird.From the magazine "Frequency", Volume 12, 1958, number 3, pages 82 to 89, it is known by means of a Impulse beat method to compare two frequencies with each other. With this different one Process needle-shaped impulses are obtained from both frequencies, which act as a coincidence element addressable mixer circuit can be mixed. A corresponding number of frequency-discriminatory Arrangements of the proposed type are supplied, the other input with the to testing input frequency is applied.

Beispiele für die Ausführung und Anwendung der Erfindung werden nachfolgend anhand der Abbildungen näher erläutert. Es zeigtExamples of the implementation and application of the invention are given below with reference to the figures explained in more detail. It shows

A b b. 1 Aufbauschema einer Anordnung zur Erkennung diskreter Frequenzen,A b b. 1 Structure of an arrangement for the detection of discrete frequencies,

A b b. 2 Spannung am Ausgang des Integrators in Abhängigkeit von der Frequenz des Eingangssignals bei einer Referenzfrequenz von 43 kHz,A b b. 2 Voltage at the output of the integrator as a function of the frequency of the input signal at a reference frequency of 43 kHz,

Abb.3 Aufbauschema einer Anordnung mit programmveränderlichem Zähler der Referenzfrequenz,Fig.3 Structure of an arrangement with a programmable Reference frequency numerator,

Abb.4 Prinzip einer Schaltung zur Erzeugung von Steuersignalen in vier Steuerkanälen,Fig.4 Principle of a circuit for generating Control signals in four control channels,

A b b. 5 Spannungsverlauf an den vier Ausgängen der frequenzdiskriminierenden Anordnungen.A b b. 5 Voltage curve at the four outputs of the frequency-discriminating arrangements.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Erkennung einer diskreten Frequenz besteht in der Hauptsache aus iwei digitalen Zählern, einer Koinzidenzprüfschaltung „na einem Integrator.An arrangement according to the invention for recognizing a discrete frequency consists mainly of two digital counters, a coincidence test circuit "To an integrator.

. In A b b. 1 ist die Verschaltung der einzelnen Baugruppen gezeigt. In A b b. 1 shows the interconnection of the individual modules

Der Zähler 1 zählt die Perioden einer bekannten, z. B. einer quarzstabilisiert erzeugten RefereMzfrequenz. Zähler 2 zählt die Perioden der zu messenden Eingaigsfrequenz, die auf das Vorliegen einer bestimmten Frequenz zu prüfen ist Die Ausgänge der beiden Zähler 1 und 2 werden in der Koinzidenzprüfschaltung 3 verglichen. Diese gibt an ihrem Ausgang ein L-Signal ab, wenn die beiden Zählerstände übereinstimmen; ein O-Signal, wenn keine Übereinstimmung vorliegt. Über die Verbindung 4 werden die Zähler in gewissen Zeitabständen normiert (auf Null zurückgeschaltet), womit die Periode des Meßzyklus festgelegt wird.The counter 1 counts the periods of a known, z. B. a reference frequency generated in a quartz stabilized manner. Counter 2 counts the periods to be measured Input frequency, which depends on the presence of a certain Frequency is to be checked The outputs of the two counters 1 and 2 are checked in the coincidence test circuit 3 compared. This emits an L signal at its output, if the two counter readings match; an O signal if there is no match. Above connection 4, the counters are normalized at certain time intervals (switched back to zero), with which the period of the measuring cycle is determined.

Der Integrator 5 integriert die am Ausgang des Koinzidenzprüfgliedes 3 erscheinenden Koinzidenzimpulse über der Zeit und liefert an seinem Ausgang ein Signal, dessen Größe proportional zu der Zahl der Zählerkoinzidenzen pro Zeiteinheit ist.The integrator 5 integrates the coincidence pulses appearing at the output of the coincidence checking element 3 over time and delivers a signal at its output, the size of which is proportional to the number of Counter coincidences per unit of time.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist dabei folgende:The mode of operation of this arrangement is as follows:

Zähler t und 2 seien z. B. zwei vierstellige Binärzähler. Wird nun der Zähler 1 mit einer Referenzfrequenz bestimmter Größe beaufschlagt und der Zähler 2 mit einer zu prüfenden Frequenz, die gleich de; Referenzfrequenz ist, so wird die Koinzidenzschaltung 3 dauernd Koinzidenzsignale liefern. Je näher beide Frequenzen beisammen liegen, desto langer laufen beide Zähler je Zählerpei iode parallel und desto langer ist Koinzidenz vorhanden. Je weiter die zu prüfende Frequenz von der Referenzfrequenz abweicht, desto seltener wird sich eine Koinzidenz der Zählerstände einstellen. Das Gleichspannungssignal am Ausgang des Integrators 5 wird demzufolge bei Übereinstimmung der Eingangsfrequenz an Zähler 2 und der Referenzfrequenz an Zähler 1 seinen Maximalwert haben und mit stärker werdender Abweichung der Frequenzen kleiner werden und bis gegen den Wert 0 gehen.Counters t and 2 are z. B. two four-digit binary counters. If the counter is now 1 with a reference frequency applied to a certain size and the counter 2 with a frequency to be tested, which is equal to de; Reference frequency is, then the coincidence circuit 3 will continuously supply coincidence signals. The closer both frequencies are together, the longer the two counters run in parallel per counter period and the longer the coincidence available. The further the frequency to be tested deviates from the reference frequency, the rarer it becomes set a coincidence of the counter readings. The DC voltage signal at the output of the integrator 5 is therefore on when the input frequency at counter 2 and the reference frequency match Counters 1 have their maximum value and become smaller as the frequency deviation increases and go up to the value 0.

A b b. 2 zeigt den Spannungsverl&uf am Ausgang des Integrators 5 in Abhängigkeit von der Eingangsfrequenz bei einer Referenzfrequenz von 43 kH/.A b b. 2 shows the voltage curve at the output of the Integrator 5 as a function of the input frequency at a reference frequency of 43 kH /.

Im vorstehenden Beispiel war vorausgesetzt, die Zähler 1 und 2 seien zwei vierstellige Binärzähler Je größer die Anzahl der verglichenen Zählerstellen ist, desto schärfer ausgeprägt wird das Maximum der Koinzidenzkurve sein und damit auch die Trennschärfe der Anordnung für eine bestimmte Frequenz.In the above example it was assumed that counters 1 and 2 are two four-digit binary counters each the greater the number of compared counter digits, the more pronounced the maximum of the Be a coincidence curve and thus also the selectivity of the arrangement for a certain frequency.

Wesentlich ist, daß die Genauigkeit der Frequenzerkennung durch eventuelle im Eingangssignal des Zählers 2 enthaltene Störimpulse nicht beeinträchtigt wird.It is essential that the accuracy of the frequency detection is achieved by any possible in the input signal of the Counter 2 interference pulses contained is not affected.

Zunächst einmal werden solche Störimpulse so lange völlig unterdrückt, als sie nicht in der Lage sind, den Ansprechpegel des Zählers 2, der eventuell noch einstellbar sein kann, zu überschreiten.First of all, such glitches are completely suppressed as long as they are not able to To exceed the response level of counter 2, which may still be adjustable.

Selbst wenn jedoch Störimpulse den Zähler 2 ansteuern, verhindern sie nicht die Erkennung einer bestimmten Frequenz. Sporadisch auftretende Störimpulse werden wegen ihrer statistischen Verteilung ebenso oft zur Erzeugung von unrichtigen Koinzidenzsignalen führen, wie sie richtige Koinzidenzsignale verhindern. Störsignale können also bei Anliegen einer Frequenz, die nicht der zu erkennenden Frequenz entspricht, zu einer unrichtig großen KoinzidenzrateHowever, even if glitches trigger counter 2, they do not prevent the detection of a certain frequency. Intermittent glitches are due to their statistical distribution just as often lead to the generation of incorrect coincidence signals as they do correct coincidence signals impede. Interfering signals can therefore occur when a frequency is applied that is not the frequency to be recognized corresponds to an incorrectly large coincidence rate

führen, ebenso wie sie bei Anliegen der zu erkennenden Frequenz am Zähler 2 zu einer unrichtig kleinen Koinzidenzrate führen können. Sie bewirken damit lediglich, daß die Koinzidenzkurve proportional zur Anzahl der Störimpulse flacher wird, verhindern jedoch nicht die sichere Frequenzerkennung. Sie verschieben insbesondere nicht das Maximum der Koinzidenzkurve auf der Abszisse. Für das Steuersignal am Ausgang des Integrators 5 hat das Auftreten von Störimpulsen nur zur Folge, daß der Signalhub kleiner wirdlead, as well as when the frequency to be recognized is applied to the counter 2 to an incorrectly small one Coincidence rate can lead. You only have the effect that the coincidence curve is proportional to The number of interference pulses becomes flatter, however, do not prevent the reliable frequency detection. You move in particular not the maximum of the coincidence curve on the abscissa. For the control signal at the output of the Integrator 5, the occurrence of glitches only has the consequence that the signal swing becomes smaller

Es kann zweckmäßig sein, die Referenzfrequenz zu verändern und hierzu eine vorgegebene konstante Frequenz zu untersetzen bzw. den für die Referenzfrequenz verwendeten Zähler durch Programmierung im Zählablauf so zu ändern, daß sich eine andere scheinbare Referenzfrequenz ergibt. Hierzu wird z. B. ein bestimmter Zählerstand dekodiert und dazu verwendet, den Zähler 1 selbst an dem Eingang 9a neu voreinzustellen und gleichzeitig den Zähler 2 für das Eingangssignal zu normieren. In Abb. 3 ist eir. entsprechendes Ausführungsbeispiei gezeigt.It can be useful to change the reference frequency and to do this a predetermined constant To reduce the frequency or the counter used for the reference frequency by programming in To change the counting sequence so that another apparent reference frequency results. For this purpose z. B. a certain counter reading is decoded and used to recreate the counter 1 itself at the input 9a preset and at the same time normalize counter 2 for the input signal. In Fig. 3 is eir. corresponding Ausführungsbeispiei shown.

Der Zähler 2 für die zu prüfende Eingangsfrequenz besitzt einen Eingang 9, an dem er durch Anlegen eines L-Signals auf Null zurückgestellt werden kann.The counter 2 for the input frequency to be tested has an input 9 to which it can be connected by applying a L signal can be reset to zero.

Die Ausgänge 7 der verschiedenen Zählerstellen des Zählers 1 der Referenzfrequenz werden mit dem Verknüpfungsbaustein 6 verbunden, welcher aus dem Anliegen einer bestimmten Kombination an den Ausgängen 7 ein Steuersignal in Leitung 8 entsendet, das dem Eingang 9 des Zählers 2 zugeleitet wird.The outputs 7 of the various counter positions of the counter 1 of the reference frequency are connected to the Link module 6 connected, which from the concern of a certain combination to the A control signal is sent to the outputs 7 in line 8, which is fed to the input 9 of the counter 2.

Durch das Anlegen eines Steuersignals an den Programmierungseingang 10 des Zählers 1 kann dieser von der Betriebsart »binär zählen« auf einen anderen Zählmodus, z. B. »dezimal zählen« programmiert werden und damit auf die scheinbare Referenzfrequenz umgeschaltet werden.By applying a control signal to the programming input 10 of the counter 1, the latter can from the »binary counting« operating mode to another counting mode, e.g. B. programmed "counting decimal" and thus switched to the apparent reference frequency.

Wie die bisher beschriebenen Schaltungen zur Ableitung von Steuersignalen bei Vorliegen einer bestimmten Frequenz zu verwenden sind, ist nachfolgend zu beschreiben. Als praktische Anwendungsfälle können dabei gedacht werden Funkfernsteuerungen, Ultraschall-Fernbedienungen oder Aufgaben der Telemetrie. Like the circuits described so far for deriving control signals in the presence of a specific frequency are to be used, is to be described below. As practical use cases can be thought of radio remote controls, ultrasonic remote controls or telemetry tasks.

Abb.4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung einer Schaltung zur Erzeugung von Steuersignalen in vier Steuerkanälen 13. Die konstante Referenzfrequenz wird zunächst auf den Eingang eines Untersetzers 11 gegeben und an dessen Ausgängen, jeweils um einen bestimmten Faktor untersetzt wieder als Referenzfrequenz für die Frequenzdiskriminatoren 12 abgegeben. Jeder der Frequenzdiskriminatoren 12 enthält eine Schaltung entsprechend Abb. 1. Die zu prüfende Eingangsfrequenz wird dem zweiten Eingang jedes der Frequenzdiskriminatoren 12 zugeleitet.4 shows an embodiment of a circuit according to the invention for generating control signals in four control channels 13. The constant reference frequency is first applied to the input of a reducer 11 given and at its outputs, each stepped down by a certain factor as the reference frequency issued for the frequency discriminators 12. Each of the frequency discriminators 12 includes one Circuit according to Fig. 1. The input frequency to be tested is the second input of each of the Frequency discriminators 12 fed.

Abb.5 zeigt die Spannungsverläufe ar den vier Ausgängen 13 der Frequenzdiskriminatoren 12. Für jeden Ausgangskanal 13 entsteht bei einer bestimmten Frequenz ein Steuersignal. Bei den in A b b. 5 dargestellten Meßkurven sind wiederum Zähler mit vier Stellen verwendet. Wie bereits ausgeführt, läßt sich die Trennschärfe zwischen den einzelnen Kanälen durch den Einsatz von Zählern mit mehr Stellen verbessern.Fig.5 shows the voltage curves for the four Outputs 13 of the frequency discriminators 12. For each output channel 13, a specific one arises Frequency a control signal. With the in A b b. 5 are in turn counters with four digits used. As already stated, the selectivity between the individual channels can be passed through improve the use of counters with more digits.

Für die erfindungsgemäße Anordnung ist es unwesentlich, in welchem Code die eingesetzten Zähler arbeiten.For the arrangement according to the invention, it is immaterial in which code the counters used work.

Gegenüber einer herkömmlichen Frequenzdiskriminierung mit einem Resonanzkreis aus Spulen und Kondensatoren, wie einleitend erwähnt, bietet dieCompared to a conventional frequency discrimination with a resonance circuit of coils and Capacitors, as mentioned in the introduction, offer the

vorgeschlagene Anordnung wesentliche Vorteile, nämlich insbesondere gute Frequenzkonstanz für sämtliche Steuerkanäle, da die Referenzfrequenzen für alle Kanäle von einer, z. B. quarzstabilisierten, Grundfrequenz durch digitale Untersetzung gewonnen werden.proposed arrangement significant advantages, namely in particular good frequency constancy for all Control channels, since the reference frequencies for all channels of one, z. B. quartz stabilized, fundamental frequency can be obtained by digital reduction.

Hinzu kommt die sichere und leichte Einstellbarkeit der Referenzfrequenzen durch die einmalige Wahl des Untersetzungsverhältnisses.Added to this is the safe and easy adjustability of the reference frequencies thanks to the one-time selection of the Reduction ratio.

Ein weiterer Vorteil ist die lntegrierbarkeit derAnother advantage is that the

gesamten Schaltung in monolithischer Technik, d; keinerlei Reaktanzen zum Einsatz kommen. Weiter is zu erwähnen die Unempfindlichkeit gegen evtl. in der Eingangssignal vorhandene Störimpulse, wie die bereits weiter oben erläutert wurde. Schließlich ist di Schaltung gegen Temperaturschwankungen unempfinc lieh, und es kann kein Wandern der Kanäle gegeneinar der auftreten.entire circuit in monolithic technology, d; no reactances are used. Next is to mention the insensitivity to interference pulses possibly present in the input signal, such as the has already been explained above. Finally, the circuit is insensitive to temperature fluctuations borrowed, and there can be no migration of the channels against each other.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for the detection of discrete frequencies, at which a reference frequency and the frequency to be recognized in a logical coincidence checking element be compared with each other, at the output of which an integrator is connected whose output signal has a maximum when the frequency is the same, characterized in that that both frequencies are counted in digital counters (1, 2) and the counts in the coincidence checking element (3) are compared with each other, the counter (2) according to the frequency to be recognized closing is amplified and rectified with an integrating effect. The mixing circuit steepens here practically a gate circuit, which can only determine a momentary coincidence, but not decide can determine the relationship between the two frequencies. Frequencies that are around a Differentiating integer multiples would result in the same maxima and therefore not from each other can be distinguished. If the frequency is the same and a phase shift of 180 °, at this arrangement generates no output signal at all

From the German Offenlegungsschrift 17 66 314 an arrangement is finally known that with two

Passing through the counter (1) of the reference frequency 15 counters and a coincidence monitoring device is set to zero by this, so that the coincidence pulses are generated. Both counters get here The counters (1,2) start counting synchronously, i i

2. Arrangement according to claim 1, characterized

iht dß d flow d count their input pulses from a common clock generator, namely the first counter immediately and the second counter after scaling down by the factor

another apparent reference frequency through 20 100, so that both input frequencies are already in one Programming is changed. have a fixed relationship to each other. The measurement method

3. ^ arrangement according to claim 1 characterized is now that the gate times are controlled and

indicates that the countdown to attainment