DE2459242C3 - Verfahren und Anordnung zur Beseitigung von Ausschwingvorgängen an Signalimpulsen und Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Beseitigung von Ausschwingvorgängen an Signalimpulsen mit Hilfe einer dem Amplitudenverlauf der Signalimpulse entsprechenden Spannung oder Energiemenge, die in einem aus Kondensatoren mit periodisch getasteten Umladeschaltern bestehenden aktiven Riter oder in mehreren solcher Filter, die dann hintereinandergeschaltet sind, gespeichert, bei Bedarf verzögert abgefragt, vom Ausgang des Filters bzw. der Filtergruppierung in den Eingangsbereich rückgekoppelt und mit dem Eingangssignal summiert in die die Verzögerung bewirkenden Kondensatoren fließt.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 20 16 408, insbesondere Fig. I und zugehörige Beschreibung, bekannt. Mit ihm sollen Störsignale beseitigt werden, die aus den geringfügig differierenden Durchlaßwiderständen der verwendeten Durchlaßschalter und den gleichfalls geringfügig voneinander abweichenden Kapazitäten der verwendeten Kondensatoren herrühren, weil dadurch insgesamt unterschiedliche Ladungen an diesen Kondensatoren entstehen.

Aus der DE-AS 19 11476 ist es bekannt, dem Eingangssignal zum Löschen von Nachschwingvorgängen verzögerte Signale hinzuzuaddieren. Wird dem Eingangssignal nur ein einziges verzögertes Signal hinzuaddiert, so wird die Ausschwingung zwar gelöscht; es entsteht dabei jedoch eine neue Ausschwingung zu einem etwas späteren Zeitpunkt. Will man auch diese löschen, braucht man eine weitere verzögerte Signalspannung, die dazu führt, daß auch jetzt wieder eine Ausschwingung zu einem noch späteren Zeitpunkt entsteht usw. Dieses Verfahren ist demnach nur anwendbar, wenn die Amplituden»'erhältnisse von dem überschwingenden zu dem nicht überschwingenden Signalteil kleiner als I ist. Wenn das Verhältnis dagegen gleich groß oder größer als 1 ist, versagt dieses Verfahren.

Ein ähnliches Verfahren enthält auch die DE-AS 12 27 948. Hier wie dort wird jeweils innerhalb der Schaltung ein Signal verzögert und zum Löschen bzw. Teillöschen von Ausschwingvorgängen benutzt. Außerdem wird weder hier noch in dem vorbeschriebeneri Verfahren das Aujgangssigna! in den Eingangsbereich rückgeführt. In letzterem Falle kommt noch hinzu, daß zu diesem vergleichsweise frühen Anmeldezcitpunkt Verzögerungen mittels eines einfachen Leitungsstücks oder einer Reihe von IC-Gliedern bewirkt wurden. Ein individuelles Anpassen der einzelnen Verzögerungen an unterschiedliche Impulse war mit diesen Techniken noch nicht möglich.

Die Aufgabe der Erfindung wird in der Schaffung einer Möglichkeit gesehen, unerwünschte Ausschwingvorgänge eines am Eingang eines aktiven Filters befindlichen Signalimpulses mit einem einzigen verzögerten Signal löschen zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem am Eingang anstehenden und über das Filter verzögert abgefragten Signalimpuls, dessen Ausschwingung gegenüber dem zu übertragenden Impulsteil in seiner Amplitude gleichgroß oder kleiner ist, die dann gleichgroße oder kleinere zweite Halbwelle auf einmal, und bei einer Ausschwingung mit dem zu übertragenden

Impulsteil größerer Amplitude die dann größere zweite Halbwelle in mehreren die Größe der Amplitude stufenweise reduzierenden Filtern — jeweils mit gleicher oder invertierter Polarität — in den Eingangsbereich rückgekoppelt und dort dergestalt zu dem mit der Ausschwingung behafteten Signalimpulsteil summiert wird, daß dadurch die unerwünschte zweite Halbwelle unterdrückt bzw. zu Null wird. Am Eingang des aktiven Filters fließt demnach die Summe von Eingangs- und verzögertem Signal ein. Wenn dabei die ι ο Form des Ausschwingvorgangs derjenigen des Hauptschwingers entspricht, kann eine Ausschwingung mit nur einem einzigen verzögerten Signal gelöscht werden, wobei das Amplituden verhältnis beliebig sein darf.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Energiemenge oder Spannung in einem Analogspeicher gespeichert wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Analogspeicher aus einem mechanischen oder elektrischen Ringschalter besteht, dessen Schaltkontakte mit je einem Speicherkondensator verseilen sind, wobei die durch die Anzahl der Schaltkontakte bestimmte, summierte Schahschrittzahl mindestens dem das Filter unverändert passierenden Teil des Signalimpulses entspricht. Diese Art von Schalter läßt sich beliebig einstellen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, diese Schalter mit verschiedenen Geschwindigkeiten rotieren zu lassen. Durch ein in der Geschwindigkeit entsprechend abgestimmtes Rotieren der Schalter können die einzelnen Verzögerungen den unterschiedlichsten Impulsen angepaßt werden. jo

Weitere Merkmale der Erfindung sehen vor, daß für das verzögerte Abfragen wenigstens eine weitere, mit der gleichen Schaltschrittzahl versehene Ebene vorgesehen ist, deren Schaltkontakte mit denjenigen des Analogspeichers funktionell verbunden sind und deren Schleifkontakt dem Schleifkontakt des Analogspeichers vorauseilend ausgebildet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht schließlich vor, daß der Ausgang des aktiven Filters über einen Arrplitudenregler und bedarfsweise, über eine Phasenumkehrstufe in den Eingangsbereich des aktiven Filters rückgekoppelt ist, wobei die Rückkopplung über ein dem Amplitudenregler nachgeschaltetes Oberwellenfilter erfolgt. Falls mehrere Abfrageebenen "erwendet werden, ist zwischen den Amplitudenregler und das Oberwellenfilter eine Additionssluvj geschaltet.

Im folgenden werden an Hand einer Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden Teile die gleichen Bezugszahlen aufweisen. Es to zeigt

F i g. I das Prinzipschaltbild eines im wesentlichen aus einem Analogspeicher und einem elektrisch mit diesem verbundenen Abfrageschalter bestehenden aktiven Filters,

Fig.2a die einfachste Form eines am Eingang des aktiven Filters gemäß F ig. 1 stehenden Signalimpulses,

F i g. 2b die für die Rückkopplung vorgesehene Form des Signalimpulses,

Fig.2c die endgültige Form des Signalimpulses mit beseitigter Äusschwingung,

Fig.3 das Blockschaltbild zu Fig. 1 — jedoch mit mehreren Abfrageebenen,

Fig.4a eine kompliziertere Form eines am Eingang des aktiven Filters gemäß Fig.3 stehenden Signalimpulses,

F i g. 4b mit F i g. 4e i'.e den einzelnen Abfrageebenen von F i g. 3 entsprechenden positiven Teilkurven, in die der negative Teil des SignaUmpulses von F i g, 4a zerlegt wurde,

F i g, 4f die Einhüllende über die in den F i g, 4 bis 4e gezeigten Teilkurven — die für die Rückkopplung vorgesehene Form des Signalimpulses,

Fig,4g die endgültige Form des Signalimpulses mit beseitigter Ausschwingung und

F i g. 5 einen Signalimpuls mit invertierter Polarität

In Fig. 1 ist ein aktives Filter 1 dargestellt, das sich in seiner einfachsten Form im wesentlichen aus zwei elektrisch aneinander gekoppelten Ringschaltern 2 und 3 zusammensetzt, von denen der Ringschalter 2 einem Analogspeicher und der Ringschalter 3 einem Abfrageschalter entspricht Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beide Ringschalter mit je acht Schaltkontakten I bis VI11 versehen, die von je einem Schleifkontakt 4 bzw. 5 in jeweils sieben im Uhrzeigersinn (Pfeilrichtung) erfolgenden Schaltschritten durchlaufen werden. Zur Erläuterung des Prinzips sei zunächst der einfachste FaI! angenommen, daß nämlich am Eingang 11 des aktiven Filters 1 der in Fig.2a dargestellte sinusförmige Signalimpuls 6 anliegt dessen positive und negative Halbwelle sich lediglich in der Amplitude unterscheiden. Da der Schleifkontakt des Ringschalters in einem festen Verhältnis zum zeitlichen Ablauf der Eingabe des Signatimpulses 6 steht und außerdem jedem der Schaltkontakte I bis VIII ein an Masse liegender Kondensator 7 zugeordnet ist, wird beim ersten Umlauf von Schleifkontakt 4 zunächst die positive Halbwelle des Signalimpulses 6 in einer den sieben Schaltschritten entsprechenden und aus Fig.2a ersichtlichen Unterteilung 6¹ bis 6^V" gespeichert Mit anderen Worten heißt dies, daß der Kondensator 7' auf eine dem Streifen 6¹ entsprechende Spannung, der Kondensator 7" auf eine dem Streifen 6" entsprechende Spannung aufgeladen wird usw. bis hin zu dem Kondensator 7^V", der auf eine dem Streifen 6^V" entsprechende Spannung aufgeladen wird. Da hierbei die Ausgangsposition des Schleifkontakts 5 gegenüber derjenigen des Schleifkontakts 4 um einen Schaltschritt im Uhrzeigersinn versetzt ist, findet der mit dem Schleifkontakt 4 zwar gleichzeitig startende jedoch gegenüber diesem voreilende Schleifkontakt 5 beim ersten Umlauf nur Schalfkontakte mit Kondensatoren ohne Ladung vor. Sobald jedoch der Zeiger 4 an dem Schaltkontakt VIII ankommt, wird der ihm voreilende und zu diesem Zeitpunkt auf dem Schaltkontakt I verweilende Schleifkontakt 5 dort sowie auch auf den nachfolgenden Schaltkontakten Ii bis VIII erstmals eine Ladung vorfinden. Über den Ringschalter 3 ist somit ein verzögertes Abfragen der mit Hilfe des Ringschalters 2 gespeicherten Daten möglich. Der Innenwiderstand der Schaltanordnung ist dabei so niedrig, daß die Speicherkapazität während der Verweilzeit von Schleifkontakt 5 vollkommen umgeladen werden kann. Was die Länge der Verzögerung anbetrifft, kann diese so gewählt werden, daß die abgefragten Werte, wie in Fig.2b dargestellt, in den zeitlichen Bereich der negativen Halbwelle von Fi g. 2a fallen. Wenn d<i Amplitude der zweiten negativen Halbwelle gleichgroß wie oder kleiner als die erste, positive Halbwelle des Signalimpulses 6 ist, kann der Ausgang 12 des aktiven Filters 1 über die elektrische Verbindung 8 einen Amplitudenregler 9 und ein diesem nachgeschaltetes Oberwellenfilter 10 mit dem Abfrageergebnis gemäü F i g. 2b rückgekoppelt werden, so daß jetzt die verzögert abgefragten Signalimpulse — mittels des Reglers 9 in der Amplitude geregelt einfließen. Das Oberwellenfilter 10 soll die durch den

Abfragevorgang entstehenden Oberwellen ausfiltern. Die endgültige Kurvenform des Signalimpulses mit beseitigter Ausschwingung bzw. mit nur einer Halbwelle — die zweite Halbwelle wurde unterdrückt — ist in F i g. 2c dargestellt. Dieser Impuls liegt im Bereich der Pfeilspitze 14(Fig. I)an.

In F i g. 3 liegt am Eingang 11 ein komplizierterer Signalimpuls 6 an, dessen positive und negative Halbwelle sich, wie in Fig.4a dargestellt, in Amplitude und Form unterscheiden. Auch hier muß aus der ersten Halbwelle die kompliziertere Form (Fig. 4f) aufgebaut werden: Durch mehrere Schaltvorgänge pro Halbwelle und gleichzeitig durch eine größere Anzahl von Abfrageebenen 3¹ bis 3^IV wird für eine genauere Unterteilung Sorge getragen, die über die sich anschließende Summierung in der Additionsstufe 13 zu der aus Fig.4f ersichtlichen positiven Einhüllenden führt. Sie ist die Summe aus den in den Fig. 4b bis 4e gezeigten, den einzelnen fcbenen 3' bis 3^IV entsprechenden positiven Teilkurven, in die die negative Halbwelle aus F i g. 4a zerlegt wurde. Diese Summe fließt über die Regler 9¹ bis 9^IV (F i g. 3) in ihrer Amplitude geregelt ein. Die endgültige Kurvenform des Signalimpulses mit wiederum nur einer Halbwelle — auch hier wurde die zweite Halbwelle unterdrückt — symbolisiert F i g. 4g. Dieser Impuls liegt im Bereich der Pfeilspitze 15 (F i g. 3) an.

Was den Laufzeitbeginn der Ringschalter anbetrifft, so kann der Schaltkontakt I beispielsweise des Ringschalters 3 mit dem Anfang der ersten Halbwelle zusammenfallen oder auch — immer zeitlich gesehen — vor diesem liegen. Auch ist es möglich, daß die Anzahl der Schaltkontakte niedriger oder auch wesentlich höher als in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist. Namentlich in letzterem Falle kann es dann vorkommen, daß nur ein Teil der Schaltkontak te eines Ringzählers zum Speichern bzw. zum Abfragen eines Signalimpulses erforderlich ist. Das vorstehend beschriebene Verfahren kann — da die Rückkopplung nie größer als »t« sein kann — nur dann angewendet werden, wenn die auszulöschenden Ausschwingvorgiingc in ihrer Amplitude gleich oder kleiner sind als die Amplitude des /u übertragenden Teils des Impulses. Wenn die Amplitude des Aus-Schwingvorgangs dagegen größer ist, so muß die Korrektur in mehreren Schritten erfolgen. Dies soll an Hand eines Zahlenbeispiels verdeutlicht werden: Angenommen die Amplitude des Ausschwii.gvorgangs sei 1.5 mal so groß wie diejenige des Impulses selbst. In diesem Falle könnte das erste Filter den Ausschwingvorgang auf eine Amplitude von 0,5 reduzieren, und zwar durch einen Riickkopplungsfaktor I, und ein zweites, nachgeschaltetes Filter könnte anschließend durch einen Rückkopplungsfaktor 0.5 den Ausschwingvorgang völlig auslöschen. Hierbei muß berücksichtigt werden, daß. wenn ein Ausschwingvorgang nicht vollkommen gelöscht wird, am Ausgang des Filters ein neuer Nachschwidgvorgang entsteht, so daß das zweite Filter eine weitere Abfrageebenc benötigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche;

   1, Verfahren zur Beseitigung von Ausschwingvorgängen an Signalimpulsen mit Hilfe einer dem Amplitudenverlauf der Signalimpulse entsprechenden Spannung oder Energiemenge, die in einem aus Kondensatoren mit periodisch getasteten Umladeschaltern bestehenden aktiven Filter oder in mehreren solcher Riter, die dann hintereinanderge- ι ο schaltet sind, gespeichert, bei Bedarf verzögert abgefragt, vom Ausgang des Riters bzw- der Rltergruppierung in den Eingangsbereich rückgekoppelt und mit dem Eingangssignal summiert in die die Verzögerung bewirkenden Kondensatoren ι« fließt, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem am Eingang (11) anstehenden und über das Riter (1) verzögert abgefragten Signalimpuls (6), dessen Ausschwingung gegenüber dem zu übertragenden Irnpulsteil in seiner Amplitude gleichgroß oder kleiner ist, die dann gleichgroße oder kleinere zweite Halbwelle auf einmal, und bei einer Ausschwingung mit gegenüber dem zu übertragenden Impulsteil größerer Amplitude die dann größere zweite Halbwelle in mehreren die Größe der Amplitude stufenweise reduzierenden Filtern — jeweils mit gleicher oder invertierter Polarität — in den Eingangsbereich rückgekoppelt und dort dergestalt zu dem mit der Ausschwingung behafteten Signalimpulsteil summiert wird, daß dadurch die unerwünschte zweite Halbwelle unterdrückt bzw. zu Null wird.
2. 2. Verfahren nach Anspnxh I, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiemenge oder Spannung in

   einem Analogspeicher (2) gespeichert wird,
3. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogspeicher (2) aus einem mechanischen oder elektrischen Ringschalter besteht, dessen Sdialtkontakte (I bis VIII) mit je einem Speicherkondensator (71 bis 7VIII) versehen sind, wobei die durch die Anzahl der Schaltkontakte bestimmte, summierte Schaltschrittzahl mindestens dem das Filter (1) unverändert passierenden Teil des Signalimpulses (6) entspricht.
4. 4. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das verzögerte Abfragen wenigstens eine weitere, mit der gleichen Schaltschrittzahl versehene Ebene (3)

   ■ vorgesehen ist, deren Schaltkontakte mit denjenigen des Analogspeichers (2) funktionell verbunden sind, und deren Schleifkontakt (4) dem Schleifkontakt (5) des Analogspeichers (2) vorauseilend ausgebildet ist.
5. 5. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (12) des aktiven Riters (1) über einen Amplitudenregler (9) und bedarfsweise über eine Phasenumkehrstufe (14) in seinen Eingangsbereich rückgekoppelt ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung über ein dem Amplitudenregler (9) nachgeschaltetes Oberwellenfilter (10) erfolgt.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Abfrageebenen zwischen den Amplitudenregler (9) und das Oberwellenfilter (10) eine Additionsstufe (13) geschaltet ist.