DE2555602C3 - Schaltungsanordnung zur frequenzselektiven Auswertung der Amplituden eines oder mehrerer Signale - Google Patents

Description

differenz zeitlich nacheinander empfangener Signalspannungen vorgenommen und in folgender Weise bewirkt: Ein zweiter selektiver Überlagerungsempfänger 9, der einen Mischer M2, ein Zwischenfrequenzbandfilter 10 und eine Verstärker- und Gleichrichterstufe 11 enthält, wird synchron zu dem Empfänger 2 durchgestimmt, so daß sich die Abstimmfrequenzen beider Empfänger 2 und 9 jeweils um einen konstanten Frequenzbetrag unterscheiden. Dies geschieht durch Zuführung derselben Trägerspannung Ut an die Mischer M1 und M 2, wobei das durch das Bandfilter 10 definierte Zwischenfrequenzband ZFB 2 gegenüber dem Zwischenfrequenzband ZFB1 wesentlich breiter gewählt und um den gewünschten Frequenzbetrag verschoben ist. ZFB2 ist in bezug auf ZFB1 weiterhin in einer solchen Richtung der Frequenzachse verschoben, daß die jeweilige Abstimmfrequenz von 9 bei einem Durchlauf in Richtung aufsteigender Frequenzen um den konstanten Frequenzbetrag höher ist als die Abstimmfrequenz von 2, bei einem Durchlauf in Richtung absteigender Frequenzen dagegen niedriger. Dies bedeutet, daß der Empfänger 9 dem Empänger 2 bezüglich seiner Frequenzeinstellungen immer vorausläuft. Wird das Frequenzband abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen durchlaufen, dient das Zwischenfrequenzbandfilter 10 während des Hinlaufs zur Selektion der in 9 empfangenen Signale Ux, während beim Rücklauf ein weiteres Zwischenfrequenzbandfilter 10' die entsprechende Selektion vornimmt, dessen Zwischenfrequenzband ZFB2' um den doppelten Betrag des Frequenzvorlaufs gegenüber ZFB 2 verschoben ist. Ein Umschalter 28 sorgt dafür, daß jeweils nur die Ausgangsspannungen des gerade benötigten Filters 10 oder 10' dem Eingang der Stufe 11 zugeführt werden. Die mittels 9 selektierten, verstärkten und gleichgerichteten Signalspannungen Ux" werden dann einer differenzbildenden Stufe 12 zugeführt, die eine von der Ampiitudendifferenz zeitlich nacheinander empfangener Signalspannungen Ux" abhängige Stellspannung Ust ableitet. Ust wird sodann über eine Verzögerungsschaltung 29 einem Steuereingang von 7 zugeführt, über den die Folgefrequenz verstellbar ist Die differenzbildende Stufe 12 enthält zweckmäßigerweise einen Speicher, dem nacheinander empfangene Singale Ux" seriell eingegeben werden und der diese an zwei Ausgängen parallel ausgibt. Ein diesen Ausgängen nachgeschalteter Differenzverstärker bildet dann die Stellspannung UsL Die Verzögerungsschaltung 29 bewirkt ihrerseits, daß die Folgefrequenz des Taktimpulsgenerators 7 erst dann reduziert wird, wenn der Empfänger 2 die Abstimmstellung erreicht hat, bei der der Empfänger 9 zuvor die auslösende Amplitudendifferenz von Ux ermittelt hatte.

In der vorstehend beschriebenen Weise wird ein dem Amplitudenverlauf der Signale Ux über der Frequenz angepaßter Frequenzdurchlauf des Empfängers 2 erreicht, der eine genaue Auswertung der Signale Ux'in Abhängigkeit von der Frequenz gewährleistet Als Auswerteeinrichtung kommt beispielsweise ein digitales Anzeigefeld 13 in Frage, in dem eine Ziffernanzeige 14 der Amplituden von Ux einer von den digitalen Signalen 51 abgeleiteten Ziffernanzeige 15 der zugeordneten Abstimmfrequenz von 2 gegenübergestellt wird, oder ein Registriergerät 16, z. B. ein Blattschreiber.

In Abweichung von der in F i g. 1 dargestellten Schaltung kann der konstante Frequenzabstand zwischen den Abstimmfrequenzen der beiden Empfänger 2 und 9 auch dadurch erzielt werden, daß der Frequenzgeber 6 gleichzeitig zwei sich jeweils um diesen Frequenzabstand unterscheidende Folgen von Trägerspannungen Ut ausgibt, die dann den Mischern M 1 und M2 individuell zugeordnet werden. In diesem Fall sind die Zwischenfrequenzbänder ZFB 1 und ZFB 2 nicht gegeneinander verschoben, wobei dann die Frequenzdifferenz der Abstimmungen von 2 und 9 in bekannter Weise digital in 6 frei gewählt werden kann. Falls man die Schaltung nach Fig. 1 an den Schaltungspunkten 17 bis 19 auftrennt und den unterhalb dieser Linie liegenden Teil durch die im unteren Teil der Fig. 1 dargestellte Teilschaltung ersetzt, ergibt sich ein kontinuierlicher Frequenzdurchlauf der Empfänger 2 und 9. Hierbei wird der Frequenzgeber 6 durch einen steuerbaren Oszillator 20 ersetzt, dessen Frequenz in Abhängigkeit von einer Frequenzsteuerspannung Ufst variiert wird, die ein Funktionsgenerator 21 liefert Handelt es sich um eine Sägezahnspannung 22, so kann deren Steilheit mittels · einer über eine Verzögerungsschaltung zugeführten Stellspannung Ust, die in einer das Zeitdifferential der Spannungen Ux" auswertenden Stufe 12a gewonnen wird, so verändert werden, daß die Ablaufgeschwindigkeit entsprechend dem Amplitudenverlauf von Lfrüber der Frequenz reduziert wird. Führt man die Ausgangsspannung des Empfängers 2 über den Schaltungspunkt 19 der einen Ablenkeinrichtnüung eines Sicht- oder Registriergeräts 23, z. B. eines Kathodenstrahloszillografen oder eines XY-Schreibers, zu, dessen andere Ablenkeinrichtung mit Ufst belegt ist, so wird eine relativ schrelle und doch sehr genaue Aufzeichnung des Amplitudenverlaufs von Ux über der Frequenz erzielt.

In F i g. 2 ist ein Meßplatz dargestellt, dessen rechtsseitig von der Klemme 1 liegender Empfangsteil der Schaltung von F i g. 1 nach Aufbau und Wirkungsweise entspricht Dabei werden die an 1 liegenden Spannungen Ux von zwei in einem Sendete:! 24 erzeugten Spannungen Um 1 und Um 2 der Frequenzen fm 1 und fm 2 über einen bezüglich seiner Übertragungsparameter auszumessenden Vierpol X abgeleitet Die für einen schrittweisen bzw. kontinuierlichen Frequenzdurchlauf des Empfängers 2 sorgenden Schaltungsteile 6 bzw. 20 steuern hier gleichzeitig auch die Frequenzänderung der im Sendeteil 24 erzeugten Spannungen Um 1 und Um 2, so daß sich ein synchronisierter Betrieb ergibt Zu diesem Zweck wird die Trägerspannung Ut den ersten Eingängen zweier Mischer Λ/3 und Af 4 zugeführt, deren zweite Eingänge mit vorzugsweise quarzstabilisierten Oszillatoren 25 und 26 beschaltet sind. Die von den Oszillatoren 25 und 26 gelieferten Festfrequenzen /1 und /2 sind so bemessen, daß sie den Mittenfrequenzen der Bandfilter 3 und 10 entsprechen. Den Ausgängen der Mischer M3 und Ai 4 ist ein Tiefpaßfilter 27 nachgeschaltet, das die

Frequenzen fm 1 = ft-f\ und fm 2 = ft-f2 selektiert. Die Mischprodukte, die diese Frequenzen aufweisen,

werden als Spannungen Um 1 und Um 2 dem Vierpol X zugeführt

Das Signal Um 2, auf das der Empfänger 9

bo automatisch abgestimmt ist, stellt ein Pilotsignal mit der vorlaufenden Frequenz fm 2 dar, welches dazu dient die Stellspannung Ust für die Reduzierung der Ablaufgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Amplitudenverlauf von Ux zu liefern, während das Signal Um 1 mit der um den Frequenzbetrag /2—f\ nachlaufenden Frequenz fm\ als eigentliches Meßsignal dient und in dem Empfänger 2 in der beschriebenen Weise frequenzselektiv ausgewertet wird.

Für den Fall, daß den Mischern M 1 und M2 zwei um den Betrag des gewünschten Frequenzvorlaufs von Um 2 frequenzmäßig gegeneinander versetzte Trägerspannungen Ut und Ut' zugeführt werden und gleichzeitig die Zwischenfrequenzbandfilter 3 und 10 auf ein und dieselbe Mittenfrequenz abgestimmt sind. werden diese Trägerspannungen Ut und Ut' gemäß Fig. 3 den Mischern /V/3 und MA in derselben Zuordnung zugeführt. Da hierbei auch beide Oszillatoren 25 und 26 gleiche Festfrequenzen abgeben, kann einer von ihnen, z. B. 26, entfallen und durch den jeweils anderen, z. B. 25, ersetzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur frequenzselektiven Auswertung der Amplituden eines oder mehrerer Signale, bei der ein selektiver Empfänger ein vorgegebenes Frequenzband selbsttätig durchläuft und die Ablaufgeschwindigkeit seiner Frequenzeinstellungen mittels einer Stellgröße gesteuert wird, die von der Amplitudendifferenz zeitlich nacheinander empfangener Signalspannungenn abhängig ist, und bei der die empfangenen, frequenzabhängigen Amplitudenwerte in einer Anzeige- oder Registriervorrichtung ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter selektiver Empfänger (9) vorgesehen ist, dessen Freqtenzeinstellung synchron mit der des ersten (2) verändert wird, daß zwischen den jeweiligen Abstimmfrequenzen beider Empfänger (2, 9) ein konstanter Frequenzabstand besteht, daß die Abstimmfrequenz des zweiten Empfängers (9) der des ersten (2) vorausläuft und daß die Stellspannung (Ust) in einer dem zweiten Empfänger (9) nachgeordneten differenzbildenden Stufe (12, \2a) in Abhängigkeit von der Amplitudendifferenz nacheinander empfangener Signale erzeugt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiven Empfänger (2,9) jeweils Mischer (M 1, M2) enthalten, denen eine von einem Frequenzgeber (6) erzeugte Folge von Trägerspannungen (Ut) stufenweise an- oder absteigender Frequenzen (ft) gemeinsam zugeführt wird und daß den Mischern (MX, M2) nachgeschaltete Zwischenfrequenzbandfilter (3, 10) jeweils auf Mittenfrequenzen abgestimmt sind, die sich um den konstanten Frequenzabstand voneinander unterscheiden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiven Empfänger (2,9) jeweils Mischer (Mi, M2) enthalten, denen zwei von einem Frequenzgeber (6) erzeugte Folgen von Trägerspannungen (Ut) stufenweise an- oder absteigender Frequenzen, die einen festen Frequenzabstand voneinander aufweisen, zugeführt werden, und daß den Mischern (Mi, M2) nachgeschaltete Zwischenfrequenzbandfilter (3, 10) auf dieselbe Mittenfrequenz abgestimmt sind, aber unterschiedliche Bandbreiten haben.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgeber (6) durch eine vorprogrammierte so Folge von digitalen Signalen (Si) zur Abgabe der Trägerspannungen (Ut) veranlaßt wird, daß die digitalen Signale (Si) von einem Speicher (8) ausgegeben werden, der über einen Taktimpulsgenerator (7) getriggert ist und daß die am Ausgang des zweiten selektiven Emfängers (9) auftretenden Spannungen (Ux") einer differenzbildenden Schaltung (12) zugeführt werden, die aus der Amplitudendifferenz zweier nacheinander empfangener Signalspannungen (Ux") eine Stellspannung (Ust) ableitet, die die Folgefrequenz des Taktimpulsgenerators (7) verzögert beeinflußt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiven Empfänger (2,9) jeweils Mischer (M i,M2) enthalten, denen eine von h5 einem steuerbaren Oszillator (20) erzeugte Trägerspäiiiiuiig (Ui) variabler Frequenz gemeinsam zugeführt wird, und daß den Mischern (Mi, M2) nachgeschaltete Zwischenfrequenzbandfilter (3, 10) jeweils auf Mittenfrequenzen abgestimmt sind, die sich um den konstanten Frequenzabstand unterscheiden, aber unterschiedliche Bandbreiten haben.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiven Empfänger (2,9) jeweils Mischer (MX, M2) enthalten, denen zwei gegebenenfalls durch individuell zugeordnete steuerbare Oszillatoren (20) erzeugte Trägerspannungen (Ut) variabler Frequenz, die einen festen Frequenzabstand voneinander aufweisen, zugeführt werden, und daß den Mischern (M 1, M2) nachgeschaltete Zwischenfrequenzbandfilter (3, 10) auf dieselbe Mittenfrequenz abgestimmt sind, aber unterschiedliche Bandbreiten haben.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die steuerbaren Oszillatoren (20) mit einem Funktionsgenerator (21) beschaltet sind, der eine Ausgangsspannung mit einer ansteigenden oder abfallenden Flanke (22) liefert und daß die am Ausgang des zweiten selektiven Empfängers (9) auftretenden Spannungen (Ux") einer das Zeitdifferential bildenden Schaltung (i2a) zugeführt werden, die eine Stellspannung (Ust) zur Beeinflussung der Steilheit der ansteigenden oder abfallenden Flanke (22) ableitet

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das auszuwertende Signal (Ux) aus der Ausgangsspannung eines auf seine Übertragungsparameter zu überprüfenden Vierpols (X) besteht und daß ein den Vierpol (X) mit einer frequenzmäßig mit der Abstimmfrequenz des zweiten Empfängers (9) übereinstimmenden Pilotspannung (Um 2) und mit einer frequenzmäßig mit der Abstimmfrequenz des ersten Empfängers (2) übereinstimmenden Meßspanrung (Um I) beaufschlagender Sendeteil (24) vorgesehen ist

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil zwei Mischer (M3, MA) enthält, die in gleicher Weise wie die Mischer (Mi, M2) des ersten und zweiten Empfängers (2,9) mit der oder den Trägerspannungen (Ut) beaufschlagt werden, daß weiteren Eingängen dieser Mischer (M3, MA) individuell zugeordnete Festfrequenzen zugeführt werden, die den Mittenfrequenzen der Zwischenfrequenzbandfilter (3,10) entsprechen und daß die in den Mischern (Mi, MA) gebildeten Mischprodukte mit den Differenzfrequenzen aus den Trägerspannungsfrequenzen und den Festfrequenzen dem Vierpol (X) als eine Pilotspannung (Um 2) und eine Meßspannung (Um i) zugeführt werden.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang des ersten selektiven Empfängers (2) auftretenden Signalspannungen digitalisiert werden und insbesondere unter Bezugnahme auf die Abstimmfrequenzen dieses Empfängers, die den Frequenzgeber (6) steuernden digitalen Signalen (S i) zugeordnet sind, in einer digitalen Sichtanzeige (13, 14, 15) oder in einem Registriergerät (16) ausgewertet werden.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang des ersten selektiven Empfängers (2) auftretenden Spannungen der ersten Ablenkeinrich-

tung eines Sicht- oder Registriergeräts (23) zugeführt werden, dessen zweite Ablenkeinrichtung mit der Ausgangsspannung des Funktionsgenerators (21) beaufschlagt ist

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur frequenzselektiven Auswertung der Amplituden eines oder mehrerer Signale, bei der ein selektiver Empfänger ein vorgegebenes Frequenzband selbsttätig durchläuft und die Ablaufgeschwindigkeit seiner Frequenzeinstellungen mittels einer Stellgröße gesteuert wird, die von der Amplitudendifferenz zeitlich nacheinander empfangener Signalspannungen abhängig ist, und bei der die empfangenen, frequenzabhängigen Amplitudenwerte in einer Anzeige- oder Registriervorrichtung ausgewertet werden.

Die Steuerung der Ablaufgeschwindigkeit ermöglicht es, den beträchtlichen Zeitaufwand, der bei hoher Selektivität des Empfängers infolge der hierbei auftretenden großen Einschwingzeiten des Empfangskanals entsteht, zu verringern. Dabei werden diejenigen Teile des Frequenzbandes, die nicht mit Signalen belegt sind oder nur solche ohne wesentliche Amplitudenänderungen enthalten, relativ schnell durchlaufen, während die Ablaufgeschwindigkeit in den Teilen, die Sigrale oder Signalanteile mit großen Amplitudenänderungen über der Frequenz aufweisen, aus Gründen einer genauen Amplitudenauflösung entsprechend reduziert werden muß.

Bei einer aus der DE-AS 12 95 077 bekannten Schaltungsanordnung dieser Art, die als Empfangsteil eines Wobbelmeßplatzes arbeitet und einen das Frequenzband kontinuierlich durchlaufenden, selektiven Empfänger aufweist, wird das Zeitdifferential des Amplitudenverlaufs gebildet und zur Reduzierung der Ablaufgeschwindigkeit herangezogen. Nachteilig ist jedoch, daß die Ermittlung des Zeitdifferentials, seine Verarbeitung zu einer Stellgröße und die Einflußnahme der letzteren auf die Ablaufgeschwindigkeit eine gewisse Zeitspanne erfordern, bis zu deren Ablauf die Analyse des Signals jeweils mit einer zu hohen Ablaufgeschwindigkeit fortgesetzt wird. Daher lassen sich Verfälschungen des ermittelten Amplitudenverlaufs auf diese Weise nicht vollständig vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der dieser Nachteil nicht auftritt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein zweiter selektiver Empfänger vorgesehen is_M dessen Frequenzeinstellung synchron mit der des ersten verändert wird, daß zwischen den jeweiligen Abstimmfrequenzen beider Empfänger ein konstanter Frequenzabstand besteht, daß die Abstimmfrequenz des zweiten Empfängers der des ersten vorausläuft und daß die Stellspannung in einer dem zweiten Empfänger nachgeordneten differenzbildenden Stufe in Abhängigkeit von der Amplitudendifferenz nacheinander empfangener Signale erzeugt wird.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß durch die Selektion mit einer hinreichend kleinen Bandbreite des ersten Empfängers die wesentliche Voraussetzung für eine genaue Analyse der Signalamplituden erfüllt ist. während die zusätzlichen Maßnahmen, die den für Präzisionsmessungen erforderlichen großen Zeitaufwand senken, nicht zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen. Bei einer schrittweisen Änderung der Frequenzeinstellungen an beiden Empfängern eignet sich die Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit großem Vorteil für den Einsatz in programmierbaren schrittgesteuerten Meßautomaten, während ein kontinuierlicher Frequenzablauf insbesondere bei einer bildlichen Darstellung des Amplitudenverlaufs der empfangenen Signale in Frage kommt

ίο Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 das Schaltungsschema eines nach der Erfindung ausgebildeten selektiven Empfängers, '5 Fig.2 das Schaltungsschema eines nach der Erfindung ausgebildeten Meßplatzes und

Fig.3 eine Variante zu einer Teilschaltung von. F ig. 2.

In F i g. 1 treten Signale Ux, die bezüglich ihres Amplitudenverlaufs in Abhängigkeit von der Frequenz auszuwerten sind, am Eingang 1 eines abstimmbaren, selektiven Überlagerungsempfängers 2 auf. Zur Abstimmung von 2 auf eine Reihe von Frequenzen innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes wird einem Mischer Mi eine Trägerspannung Ut einstellbarer Frequenz ft zugeführt. Die in Abhängigkeit von ft selektierten Signale oder Signalanteile Ux werden in M1 in ein Zwischenfrequenzband ZFB1 umgesetzt, das durch die Durchlaßkurve eines hochselektiven Bandfilters 3 definiert ist. Nach einer weiteren Verstärkung und Gleichrichtung in einer Analogstufe 4 und einer Digitalisierung in einem Analog-Digital-Wandler 5 werden aus den umgesetzten Spannungen Ux digitale Signale Ux' abgeleitet, die ein Maß für die Amplituden der mittels des Empfängers 2 jeweils selektierten Signale oder Signalanteile von Ux darstellen. Zum Zwecke eines selbsttätigen Frequenzdurchlaufs des Empfängers 2 wird dem Mischer M1 eine von einem Frequenzgeber 6, z. B. einem Synthesizer, erzeugte Folge von Trägerspannungen Ut mit stufenweise ansteigenden oder abfallenden Frequenzwerten zugeführt. Diese werden in F i g. 1 durch eine Folge von digitalen Signalen 51 ausgelöst, die ein von einem Taktimpulsgenerator 7 weitergeschalteter, auf eine gewünschte Folge von Abstimmfrequenzen vorprogrammierter Speicher 8 ausgibt.

Somit überstreicht der selektive Empfänger 2 selbsttätig ein vorgegebenes Frequenzband, das beispielsweise auf das Vorkommen von Signalen Ux untersucht werden soll, in einer durch die digitalen Signale 51 gegebenen Folge von Frequenzeinstellungen und mit einer durch die Bandbreite des Filters 3 bestimmten Selektivität. Die Ablaufgeschwindigkeit der einzelnen Frequenzeinstellungen hängt dabei von der Folgefrequenz des Taktimpulsgenerators 7 ab.

Zur Erzielung eines trotz einer hohen Selektivität des Empfängers 2 zeitsparenden Frequenzdurchlaufs ist die Folgefrequenz von 7 so hoch gewählt, daß sie nur beim Überstreichen von Frequenzteilbereichen akzeptabel bo ist, die nicht mit Signalen Ux beleg» sind oder nur solche ohne wesentliche Amplitudenänderungen enthalten, während die in allen übrigen Teilbereichen für eine genaue Auswertung der erhaltenen Amplitudenmeßwerte Ux' reduziert werden muß, um den durch die hi Schmalbandigkeit des Filters 3 hervorgerufenen EincfhwinCT7pitpn Rpphnuno 2.\x irs^eii

Die Reduzierung der Folgefrequenz des Taktimpulsgenerators 7 wird in Abhängigkeit von der Amplituden-