DE2318026A1 - Frequenzauswahl-schaltung - Google Patents

Description

10. April 1973

NE8P-999

EECTRONIQUE MARCEL DASSAULT

46, avenue K16ber

75016 Paris

Frankreich

Frequenzauswahl-Schaltung

Die Erfindung betrifft eine Frequenzauswahl-Schaltung bzw. eine Vorrichtung zur Bestimmung des Vorliegens oder Fehlens einer Frequenz eines bestimmten Wertes oder eines benachbarten Wertes innerhalb eines Eingangssignals.

Frequenzauswahl-Schaltungen umfassen gewöhnlich

ein Frequenzfilter, das mit einem Resonanzkreis mit einem Widerstand, einer Drossel und einer Kapazität ausgerüstet ist und das in Durchlaßrichtung betrieben werden kann, je nachdem, ob eine Frequenz an seinem Eingang innerhalb eines mehr oder weniger großen Frequenzbereiches enthalten ist oder nicht, der den Durchlaßbereich des Filters darstellt.

Die herkömmlichen Frequenzfilter besitzen gewöhnlich verhältnismäßig große Abmessungen und lassen sich nur schwer in elektronischen Anordnungen unterbringen, die Teile von integrierten Schaltkreisen bilden.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Frequenzauswahl-Schaltung zu schaffen, die die genannten Nachteile beseitigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erfindungsgemäße Frequenzauswahl-Schaltung anstelle eines analogen Typs wie im Falle eines herkömmlichen Frequenz-

Wb/wb 309844/0846 filters

filters einen digitalen Typ darstellt und somit als numerisches Filter angesehen werden kann und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Binärprodukt des Eingangssignals aus dem Rechteck-Bezugssignal ermittelt wird, das als Frequenz den gegebenen Wert besitzt und daß das Ergebnis des Binärprodukts zum Hinzuzählen bzw. zum Abziehen einer Taktgeberfrequenz dient, je nachdem, ob das Ergebnis "1" oder "o" ist, wobei das Ergebnis des Hinzuzähl- oder Abziehvorgangs die Ablage der Eingangsfrequenz gegenüber der Bezugsfrequenz ausdrückt.

Eine besonders vorteilhafte Verwirklichung der Erfindung liegt darin, daß die erfindungsgemäße Frequenzauswahl-Schaltung Organe zur Zählung der Taktgeberfrequenz aufweist, die durch die Differenz zwischen der Frequenz des Eingangssignals und einer Bezugsfrequenz gesteuert werden.

Bleibt diese Differenz während einer vorherbestimmten ausreichenden Zeit gering, so wird ein Schwellwert erreicht und der Ausgang der Frequenzauswahl-Schaltung liefert einen Impuls. Andernfalls erscheint am Ausgang kein Impuls.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der ein elektrisches Schema darstellenden Zeichnung und den Ansprüchen hervor.

Auf einen Eingang 10 der Frequenzauswahl-Schaltung wird ein Eingangssignal übertragen, dessen Frequenz zu „ermitteln" ist, d.h., daß die Aufgabe der Frequenzauswahl-Schaltung darin liegt, festzustellen, ob es sich bei dem Eingangswert um ein Signal, um eine Frequenz bzw. um ein Signal handelt, dessen Frequenz bzw. deren Wert einer vorherbestimmten Frequenz F_Q entspricht bzw. dieser Frequenz ausreichend naheliegt·oder nicht.

Der Eingang umfaßt einen Amplitudenbegrenzer 11, so daß die Werte oberhalb und unterhalb des Signals nach der Begrenzung jeweils als "1" und "0" angesehen werden können.

Der Ausgang 12 des Amplitudenbegrenzers 11 ist in die beiden Zweige 13^ und 13₂ aufgeteilt. Der Zweig 13^ ist

3 0 9 B UU I 0 B Α

der erste Eingang eines ersten „exklusiven ODER-Gatters" 14,, auf dessen zweiten Eingang 15^₁ ein Rechteck-Signal F_Q. der Frequenz F_Q übertragen wird. Der Zweig 13- ist der erste Eingang eines zweiten „exklusiven ODER-Gatters" 14₂, auf dessen zweiten Eingang ein Rechteck-Signal F_Q2 übertragen wird, das die gleiche Frequenz wie das auf den Eingang 15, übertragene Signal aufweist, jedoch gegenüber diesem um <jf phasenverscho-

2 ben ist.

Die Schaltungen der.„exklusiven ODER-Gatter" 14, und 14_ bilden die Binärprodukte des auf den Eingang 10 übertragenen Signals mit den Bezugssignalen, die jeweils auf die Eingänge IS₁ und 15₂ übertragen werden.

Der Ausgang 1O₁ des „exklusiven ODER-Gatters" 14,, der nur dann auf "1" steht, wenn auf nur einem der Eingänge 13, und 15^ eine "1" vorliegt, teilt sich in einen ersten Zweig auf, der den Zählereingang IT₁ für Additionen bildet, und in einen zweiten Zweig, der den Eingang für Subtraktionen 19, bildet, wobei beide Eingänge zu einem ersten Zweirichtungszähler Ie₁ gehören. Auf einen anderen Eingang 2S₁ des Zweirichtungszählers 18, werden Taktgeberimpulse einer Frequenz übertragen, die wesentlich über dem Wert der Frequenz F-. und vorzugsweise zumindest um den zehnfachen Wert über dieser Frequenz liegen.

In der gleichen Weise unterteilt sich der Ausgang 16₂ des »exklusiven ODER-Gatters" 14₂ in einen ersten Zähleingang 17₂ und in einen zweiten Eingang für Subtraktionen 22₂, die beide zu einem zweiten Zweirichtungszähler 18₂ gehören, wobei auf einen weiteren Eingang 23₂ dieses Zählers die gleichen Taktgeberimpulse gelangen, die auch auf den Eingang 23, des ersten Zweirichtungszählers 18.. übertragen werden.

Steht "1" auf dem Ausgang 16₂ des „exklusiven ODER-Gatters" 14₂, so zählt der zweite Zweirichtungszähler 18₂ die Taktgeberimpulse hinzu, die' ihm über den Eingang 23₂ übertragen werden. Steht "O" auf dem Ausgang 16.,, so zieht der Zweirichtungszähler 18₂ die Taktimpulse ab.

— 4 — Das

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Das Ergebnis des vom Zweirichtungszähler 18, vorgenommenen Additions/Subtraktions-Prozesses, das in Parallelform am Ausgang 24₁ anliegt, wird als ein vom Organ 2S₁ gelieferter Absolutwert dem ersten Eingang 26-, einer Additionsschaltung 27 übertragen. Das Ergebnis des vom Zweirichtungszähler I82 vorgenommenen Additions/Subtraktions-Prozesses wird als ein vom Organ 25₂ gelieferter Absolutwert dem zweiten Eingang 26₂ der Additionsschaltung 27 übertragen.

Entspricht die Frequenz F der Frequenz F_Q, so verändern sich sowohl der Zweirichtungs zähler 18^₁ als auch der Zweirichtungszähler 18, in jedem Falle in gleicher Richtung. Die Anzahl der gezählten Taktimpulse wächst schnell am Ausgang 28 der Additionsschaltung. Erreicht diese einen vorherbestimmten Wert, der durch eine Schwellschaltung 29 festgelegt ist, so wird am Ausgang 31 dieser Schwellschaltung ein Signal geliefert, aus dem hervorgeht, daß entweder die Frequenz des auf den Eingang 10 übertragenen Signals den Wert F_Q besitzt, oder daß der Eingang ein solches Signal aufweist.

Am Eingang 31 können Impuls- bzw. Signalformorgane vorgesehen werden.

Erreicht die Anzahl der Impulse am Ausgang 28 der Additionsschaltung 27 den vorherbestimmten Wert, so liefert gleichzeitig die Schwellschaltung 29 an ihren Ausgängen 32, und 32₂ einen Steuerimpuls, der jeweils die Zweirichtungs zähler 18., und 18₂ auf Null setzt.

Weist das Signal am Eingang 10 eine Frequenz auf, die zwar von der Bezugsfrequenz Fq abweicht, jedoch noch ausreichend nahe bei dieser liegt, so kann der Schwellwert noch erreicht werden, jedoch erst nach einer etwas längeren Zeit.

Weicht jedoch schließlich ein Wert der Frequenz F des Signals am Eingang 10 stärker von der Frequenz F_Q ab, so erreicht das Ergebnis der von der Additionsschaltung 27 gelieferten Addition nicht den von der Schwellschaltung festgelegten Wert, so daß weder an dem Ausgang 31 noch an den Ausgängen 32,

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und 32₂ ein Signal geliefert wird.

Davon ausgehend, daß das Binärprodukt zweier Signale unterschiedlicher Frequenz im Mittel Null beträgt, weist der Ausgang der Additionsschaltung eine Anzahl auf, die praktisch konstant bleibt, wenn die Frequenz F des Signals von F_Q abweicht. Sind demgegenüber diese beiden Frequenzen gleich oder benachbart, so kann nachgewiesen werden, daß unabhängig von den relativen Phasen,- von der Tatsache ausgehend, daß die Frequenzauswahl-Schaltung zwei parallel verlaufende Kanäle aufweist,- der Ausgang der Additionsschaltung eine Anzahl aufweist, die zeitlich regelmäßig zunimmt.

Der „Durchlaßbereich¹¹ der Frequenzauswahl-Schaltung wird aus dem Wert der Anzahl S, die die Schwelle darstellt, und der Frequenz F„ der Taktimpulse bestimmt. .

Dieser Durchlaßbereich ist durch den Schwellwert der Schwellschaltung einstellbar.

Ist die Frequenz F gleich der Bezügsfrequenz und befindet sich zum Initialzeitpunkt der Zähler auf Null, so wird der Schwellwert nach Ablauf einer Zeit T erreicht und der Durchlaßbereich der Frequenzauswahl-Schaltung weist einen Wert von

AF-I

Es kann nachgewiesen werden, daß die Frequenzen, für die der Schwellwert erreicht werden kann, eine Ablage gegenüber der Bezugsfrequenz F_Q aufweisen können, die unter oder gleich dem Wert _{= 3} ^ F^

ist. * ^S

Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die bisher beschriebene Frequenzauswahl-Schaltung mit Organen ausgerüstet, die einen permanenten Subtraktionsprozess ausführen, durch den die Geschwindigkeit des Anwachsens des am Ausgang der Additionsschaltung 27 vorliegenden Ergebnisses verän-

- 6 - dert

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- 0 ~ NSSP-999

dert wird.

Hierzu wird der Einsatz eines Logikelements vorgesehen, das einen Zustand einnehmen kann, bei dem eine Zunahme der Irapulszahl bewirkt wird, was einer Koinzidenz von Frequenzen entspricht, ferner einen Zustand, bei dem eine Abnahme der Impulszahl bewirkt wird, was einer Nicht-Koinzidenz entspricht. Darüber hinaus sind Organe vorgesehen, die sicherstellen, daß bei der Abnahme die Anzahl der Impulse auf Null begrenzt wird.

Innerhalb dieser Ausführungsform errechnet sich der Durchlaßbereich der Frequenzauswahl-Schaltung aus

A^F = 1 ·' fä
16 S

Die erfindungsgemäß gestaltete Frequenzauswahl-Schaltung kann aus integrierten Schaltkreisen aufgebaut werden.

Diese ermöglicht unter Verwendung von Zweirichtungszählern mit zehn Kippstufen und bei Einsatz von herkömmlichen integrierten Schaltkreisen einen einwandfreien Betrieb zur Bestimmung der Anwesenheit oder des Fehlens einer Frequenz bis zu 1 MHz.

Ein Einsatz der erfindungsgemäß aufgebauten Frequenzauswahl-Schaltung erweist sich insbesondere im fernmeldetechnischen Bereich als sehr vorteilhaft.

~ 7 - ' Patentansprüche 309844/0 846

Claims (9)

1. - "ψ - l\JE8F-999

   P atentansprüche

   (Ty Frequenzauswahl-Schaltung beziehungsweise Vorrichtung zur Bestimmung der Anwesenheit oder des Fehlens einer Frequenz eines bestimmten Wertes oder eines benachbarten Wertes innerhalb eines Eingangssignals, dadurch gekennzeichnet, daß das Binärprodukt des Eingangssignals aus dem Rechteck-Bezugssignal ermittelt wird, das als Frequenz den gegebenen Wert besitzt und daß das Ergebnis des Binärprodukts zum Hinzuzählen bzw. zum Abziehen einer Taktgeberfrequenz dient, je nachdem, ob das Ergebnis "Γ* oder "O" ist, wobei das Ergebnis des Additions- oder des Subtraktionsvorgangs die Ablage der Eingangsfrequenz gegenüber der Bezugsfrequenz ausdrückt.
2. 2. Frequenzauswahl-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zweirichtungszähler (18^, 18₂) eine Schwellschaltung (29) nachgeschaltet ist.
3. 3. Frequenzäuswahl-Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kenn ζ ei ch.net, daß diese einen ersten Kanal umfaßt, auf dem das Binärprodukt des Eingangssignals mit einem Rechteck-Signal ermittelt wird, das die bestimmte Frequenz bzw. die Bezugsfrequenz besitzt, ferner einen zweiten Kanal, auf dem das Binärprodukt des Eingangssignals mit einem Rechteck-Signal ermittelt wird, das zwar die gleiche Bezugsfrequenz aufweist, jedoch gegenüber dem Signal des ersten Kanals phasenverschoben ist, wobei die Binärprodukte jeweils auf Zweirichtungszähler (Ie₁,' 18₂) gleicher Taktimpulse übertragen werden, deren Ausgänge addiert werden.
4. 4. Frequenzauswahlschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung zwischen den beiden BezugsSignalen gleich Ή* ist.

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5. 5. Frequenzauswahl-Schaltung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet/ daß sich die Addition auf Absolutwerte von addierten bzw. subtrahierten Impulsen bezieht.
6. 6. Frequenzauswahl-Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, < dadurch g e k e η η ζ ei c h η et, daß die Schwellschaltung (29) bei erreichtem Schwellwert einen Impuls liefert, der die Übereinstimmung bzw. die Näherung der Eingangsfrequehz gegenüber der Bezugsfrequenz ausdrückt.
7. 7. Frequenzauswahl—Schaltung nach Anspruch 6, dadurch g e kennz ei chnet, daß es sich bei dem von der Schwellschaltung (29) gelieferten Impuls um einen Nullstell-Impuls für die Zweirichtungszähler (Ie₁, 18₂) handelt.
8. 8. Frequenzauswahl-Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Schweilschaltung (29) und die Zweirichtungszähler (Ie₁, 18₂) Organe eingeschleift sind, die bewirken, daß der Ausgangswert der Additionsschaltung (27) mit der gleichen Geschwindigkeit zu- oder abnimmt, je nachdem, ob die Eingangsfrequenz der Differenzfrequenz entspricht oder nicht.
9. 9. Frequenzauswahl-Schaltung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i chnet, daß der Schwellwert der Schwellschaltung (29) regelbar ist.

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