DE2601351A1

DE2601351A1 - Verfahren zur unterdrueckung von signalteilen mit zu kleiner amplitude

Info

Publication number: DE2601351A1
Application number: DE19762601351
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Affolter; Max Dr Gautschi
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1976-01-15
Publication date: 1977-06-02
Also published as: DE2601351C2; CH600685A5

Description

Verfahren zur Unterdrückung von Signalteilen mit zu kleiner
Amplitude Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Signalteilen mit zu kleiner Amplitude, speziell bei der Auswertung von Wellenpaketen.
Dass bei der Auswertung von Wellenpaketen die Signalteile mit zu niedriger Amplitude bei der Auswertung unterdrückt werden messen, ist bekannt. In der schweizerischen Patentschrift 531 179 ist eine Lösung besohrieben, bei der die Dauer eines Wellenpaketes unter Zuhilfenahme eines vorgegebenen Amplitudenschwellwertes bestimmt wird. Es ist aber, wie hier nicht näher dargelegt werden soll, bei der Messung der Periodendauer die Auswertung einzelner Perioden des Paketes der Auswertung der Gesamtdauer des Wellenpaketes vorzuziehen.
Es erscheint zunächst naheliegend, das Eingangssignal mit einer einfachen Amplituåen-Schwellwerteinrichtung Z1 vergleichen und nur die Signalteile durchzulassen, die diese Schwelle überschreiten.
Bei dieser Methode würde aber zwischen nützlichen Signalteilen und zufälligen, impulsartlgen Störungen nicht unterschieden werden; letztere würden, falls sie die Schwelle überschreiten, ebenfalls zu den Einrichtungen gelangen die das Eingangssignal auswerten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen Amplituden-Schwellwertdetektor zu schaffen, der jede einzelne Periode prüft und ausserdem imstande ist, zwischen der auswertbaren Information und sporadischen Störimpulsen grösserer Amplitude eindeutig zu diskriminieren.Das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnet sich durch parallele Zuführung des Eingangssignals an mindestens zwei niveaugeschaltete bistabile Kippschaltungen mit verschiedenem Schwellwert, derart, dass beim Fallen des Signals unter das Schaltniveau der Kippschaltung mit dem grösseren Schwellwert entweder nur die Kippschaltung mit dem kleineren Schwellwert oder keine Kippschaltung umschaltet, weiter durch Erfassung der Umschaltzeitpunkte der Kippschaltung mit dem kleineren Schwellwert und der kleineren Hysterese zur 3estimmung der Signalperiode zwischen gleichsinnigen Umschaltpunkten; und schliesslich durch Ueberwachung der zeitlichen Sequenz der Umschaltzeitpunkte beider Kippschaltungen, wobei ein Umschaltzeitpunkt der Kippschaltung mit dem kleineren Schwellwert nur dann als gültig behandelt und die zugehörige Signalperiode als gültig selektioniert wird, wenn die besagte zeitliche Sequenz vor dem zu testenden Umschaltzeitpunkt während mindestens einer Periode eingehalten worden ist.
Die Erfindung sei jetzt anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert. In Fig. 1 ist zuoberst der zeitliche Verlauf der Eingangsspannung UEIN (Wellenpaket) dargestellt. Eingezeichnet sind auch die Schwellwerte T1 und T1 , bei denen die Kippschaltung mit dem grösseren Schwellwert (s.o.) umschaltet, sowie die Schwellwerte T2 + und 2 s bei denen die Kippschaltung mit dem kleineren Schwellwert umschaltet. Weiterhin ist das Signal am direkten Ausgang der F;ippsenaltung mit dem grösseren Schwellwert (im folgenden die erste Kippsenaltung genannt) und 5 das Signal am invertierten Ausgang der ersten Kippschaltung; die positiven Flanken dieser Signale ettsFrecnen, wie ersichtlich, den Umschaltzeitpunkten bei den Schwellwerten T1 und T . Ebenso ist S2 das SIgnal am direkten Ausgang und das Signal am invertierten Ausgang der zweiten Kippschaltung.
Zum Verständnis der Signale Q1 und Q2 sei auf Fig. 2 verwiesen.
Hier ist eine Schaltung angegeben, mit der die vorgeschlagene Signalselektion verwirklicht werden kann. Die beiden Kippschaltungen sind hier mit FF bzw. FF2 bezeichnet. Dies können Flip-1 2 Flops mit dazugehörigen Komparatoren sein, naturgemäss können aber auch SchnLtt-Trigger Verwendung finden. Ueberdies verwendet die Schaltung zwei D-Flip-Flops D1 und D2. Ein D-Flip-Flop ist charakterisiert durch einen D-Eingang und einen C-Eingang. Der am D-Eingang anstehende logische Zustand wird im Augenblick einer ansteigenden Flanke am C-Eingang abgelesen und zum Q-Ausgang transferiert. Bei einer fallenden Flanke oder bei statischem C-Eingang hat der Pegel am D-Eingang keinen Einfluss auf den Q-Ausgang.
Die D-Flip-Flops D1, D2 sind nun mit den Kippschaltungen FF1, FF so zusammengeschaltet, dass der direkte Ausgang 5 von 2 1 FF auf den D-Eingang von D1 und der invertierte Ausgang auf den D-Eingang von D2 geführt ist; dagegen ist der direkte Ausgang 2 von FF2 auf den C-Eingang von D2, der invertierte Ausgang 5 auf den C-Eingang von D1 geführt. Mit dieser Beschal-2 tung ist also für den Schaltzustand Q1 von D1 der Zustand von S1 zu den Zeitpunkten v in Fig. 1 ausschlaggebend. Der resultierende zeitliche Verlauf von Q1 ist in Fig. 1 ebenfalls eingetragen. Ganz analog ist der Zustand von S1 zu den Zeitpunkten u ausschlaggebend für den Schaltzustand Q2 von D2; dieser Verlauf ist ebenfalls in Fig. s eir.getragen. Uie beiden Ausgänge Q1 und Q2 sind mit einem UND-Tor A zusammengefast und liefern so das Ausgangssignal UAUS Mit Hilfe dieses Signals können die Umschaltzeitpunkte u und v, die das Kriterium der vollen vorausgegangenen Umschaltsequenz u x v y erfüllen, gekennzeichnet werden. Diese Punkte sind in Fig. 1 mit einem Stern bezeichnet.
Wie ersichtlich, wird also z.B. die erste Signalperiode, welche die Schwellwerte T1 + und T1 überschreitet, nicht als gültig behandelt, obwohl während dieser Periode die Sequenz u x v y auftritt. Es existiert aber keine vorausgehende Sequenz dieser Art. Wenr. somit ein zufälliger Störimpuls auftritt, der eine genügende Grösse hat, um eine Sequenz u x v y zu erzeugen, so wird dieser Impuls wegen Nichterfüllung der obige Bedingung nicht als gültig behandelt, d.h. das UND-Tor A erzeugt an seinem Ausgang kein logisches l-Signal UAUS> und der Störimpuls gelangt nicht zur Auswerteelektronik. Beim Auftreten eines regulären Informationssignals mit einer Anzahl Perioden, z.B.
eines Wellenpaketes, wird dagegen nach der ersten Ueberschreitung der Schwelle T1 durch das Signal UEIN die Sequenz uxvy wiederholt erzeugt, und zwar so lange, bis das Signal UEIN wieder unter den Schwellwert T1+ fällt. Wie ersichtlich, * liegen sämtliche gültigen Umschaltpunkte u , , die die gültigen Signalperioden definieren, innerhalb der Dauer des Signals UAUS, und Jedem dieser Punkte geht mindestens eine Sequenz u x v y voraus. Unter "Dauer des Signals UAUS ist das Zeit intervall zu verstehen, während dessen dieses Signal am Ausgang des UND-Tores A den logischen "1"-Wert hat. Eine übliche Torschaltung wird nun durch das Signal UAUS gesteuert, und zwar so, dass sie für den logischen "1"-Wert von UAUS durchlässig wird und dann die durch die Zeitpunkte u*, v*, gekennzeichneten, selektionierten Perioden des Eingangssigmals UEIN zur Auswerteelektronik durchlässt.
Die vorgeschlagene, senr einfache Schaltung eriaubt eine Wirkungsvolle Diskrimination der guten Signalteile eines Wellenpaketes. Sie kann insbesondere als Vorselektion für die Periodendauerauswertung nach Patentanm. P 25 57 906.0 "Verfahren zur Messung der Frequenz und Periodendauer von nicht kohärenten Nellenpaketen" dienen. Auch kann sie mit dem in der Patentanmelaung "Verfahren zur Feststellung der Sewegungsrichtung bei Dopplervelocimetern" beschriebenen Richtungssinndetektor kombiniert werden.
L e e r s e i t e

Claims

Patentanspruche Verfahren zur UnterdrUckung von Signalteilen mit zu kleiner Amplitude, speziell bei der Auswertung von Wellenpaketen, gekennzeichnet durch parallele Zuführung des Eingangssignals an mindestens zwei niveaugeschaltete bistabile Kippschaltungen (FF1, FF2) mit verschiedenem Schwellwert, derart, dass beim Fallen des Signals unter das Schaltniveau entweder der Kippschaltung (FF1) mit dem grösseren SchwellwertAnur die Kippschaltung (FF2) mit dem kleineren Schwellwert oder gar keine Kippschaltung umschaltet, weiter gekennzeichnet durch Erfassung der Umschaltzeitpunkte (u, v) der Kippschaltung (FF2) mit dem kleineren Schwellwert und der kleineren Hysterese zur Bestimmung der Signalperiode zwischen gleichsinnigen Umschaltpunkten, und schliesslich gekennzeichnet durch Ueberwachung der zeitlichen Sequenz (uxvy uxvy ...) der Umschaltzetpunkte beider Kippschaltungen, wobei ein Umschaltzeitpunkt der Kippschaltung (FF2) mit dem kleineren Schwellwert nur dann als gültig behandelt und die zugehörige Signalperlode als gültig selektioniert wird, wenn die besagte zeitliche Sequenz (uxvy uxvy ...) vor dem zu testenden Umschaltzeitpunkt (u bzw. v) während mindestens einer Periode (uxvy) eingehalten worden ist.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippschaltung (FF1) mit dem grösseren Schwellwert mit ihrem direkten Ausgang (S1) auf den D-Eingang eines ersten D-Flip-Flops (D1) und mit ihrem inversen Ausgang) auf den D-Eingang eines zweiten D-Flip-Flops (D2) geführt ist, dass die Kippschaltung (FF2) mit dem kleineren Schwellwert mit ihrem direkten Ausgang auf auf den C-Eingang des zweiten D-Flip-Flops (D2) und mit ihrem inversen Ausgang (S2) auf den C-Eingang des ersten D-Flip-Flops geführt ist und dass die Q-Ausgänge (Q1 bzw. Q2) der D-Flip-Flops (D1, D2) den Eingängen eines UND-Tores (A) zugeführt sind, dessen Ausgangsslgnal, wenn es einer logischen 11111 entspricht, eine Torschaltung für das Eingangssignal (URIN) durchlässig steuert und das Eingangssignal sperrt, wenn es einer logischen 11011 entspricht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kippschaltungen (FF1 und FF2) Flip-Flops mit dazugehörigen Komparatoren sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kippschaltungen (FF1 und FF2) Schmitt-Trigger sind.