DE3025937C2 - Vorrichtung zum Anzeigen von Frequenzspektren von Eingangssignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bis 3.

Es gibt bereits Spektrumanzeigevorrichtungen mit mehreren Bandpaßfiltern zur Unterteilung bzw. Aufteilung eines Eingangs-Audiosignals auf mehrere Frequenzbänder und mit einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Amplituden (Pegel) der Signale aller Bänder, die sich durch Aufteilung mittels der Bandpaßfilter ergeben, in Form eines Balkendiagramms. Hierbei können während der Aufnahme eines Audiosignals durch Beobachtung der Anzeigeeinrichtung die Bänder (Frequenzbereiche) festgestellt werden, in denen die Amplitudenregler, die den erwähnten Bändern bzw. Frequenzbereichen zugeordnet sind, alle Bänder so eingestellt werden, daß sie die richtige Tonaufnahmeamplitude aufweisen. Auf diese Weise lassen sich praktisch über den gesamten Frequenzbereich verzerrungsfreie Tonaufnahmen erzielen.

Zur Anzeige von Signalen einer Vielzahl von Kanälen (nachstehend Mehrkanalsignale genannt) wäre es grundsätzlich möglich, für jeden Kanal eine Anzeigeeinrichtung vorzusehen. Dies erfordert jedoch einen erhebliehen Aufwand an Bauteilen und Einbauplatz in der Frontplatte eines Audiosignal-Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegeräts. Ferner ist die gleichzeitige Überwachung einer Vielzahl von Spektrumanzeigeeinrichtungen in der Praxis schwierig.

Man hat auch bereits eine einzige Spektrumanzeigeeinrichtung für alle Zweikanal-Stereosignale vorgesehen, wobei entweder das eine oder das andere der beiden Signale der Spektrumanzeigeeinrichtung über einen Umschalter zugeführt und das Spektrum des gewählten Signals angezeigt wird. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Amplitude des Signals im anderen Kanal, der nicht mittels des Schalters gewählt worden ist, währenddessen völlig unbekannt ist.
Aus der DE-OS 28 03 641 ist eine Anordnung zum Identifizieren einer Frequenzkomponentc eines elektrischen Signals bekannt, bei der eine Ampütudenvcrgleichseinrichtung mit Vergleichern vorgesehen ist, von denen jeder Vergleicher die Amplituden zweier Signale vergleicht und ein binäres Signal erzeugt, dessen Wer!

von dem Vergleichsergebnis abhängig ist. Wenn hierbei das eine der miteinander verglichenen Signale größer als das andere ist, springt (kippt) das Ausgangssignal auf den einen Wert, während es auf den anderen Wen springt, wenn das eine Signal kleiner als das andere ist.

Durch logische Verknüpfung der Ausgangssignale mehrerer Vergleicher werden die Frequenzkomponenten des Eingangssignals festgestellt. Ein Frequenzspektrum wird jedoch nicht angezeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der der analoge Wen des augenblicklich größten Signals einer Vielzahl von Signalen, die über eine gleich große Anzahl von Kanälen mit gleichen Durchlaßfrequenzbe-

reichen gleichzeitig übertragen werden, mit möglichst geringem Aufwand angezeigt wird.

Lösungen dieser Aufgabe sind in den Patentansprüchen 1 und 3 gekennzeichnet

Bei beiden Lösungen wird das Kanalsignal mit der jeweils höchsten Amplitude in einem entsprechenden Band bzw. Frequenzbereich angezeigt, and zwar unabhängig von der Anzahl der Kanäle und unabhängig davon, zu weichem Kanal das Signal gehört Bei der zweiten Lösung kommt man für den Amplitudenvergleich ohne gesonderte Vergleicher aus. Vielmehr wird dieser gleichzeitig durch die Gleichrichter übernommen.

Ausführungsarten sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung und ihre Ausführungsarten werden nachstehend anhand von Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spektrumanzeigevorrichtung für Mehrkanalsignale,

F i g. 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vergleichsschaltung, die in dem Blockschaltbild nach F i g. 1 dargestellt ist,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Frontplatte eines Kassetten-Bandgeräts, in dem die in Fig. 1 dargestellte Spektrummanzeigevorrichtung vorgesehen ist,

F i g. 4 ein Blockschaltbild des wesentlichen Teils eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spektrumanzeigevorrichtung,

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spektrumanzeigevurrichtung,

F i g. 6 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vergleichsschaltung, die in dem Blockschaltbild nach F i g. 5 dargestellt ist,

Fig. 7 die Ansicht der Frontplatte eines Kassetten-Bandgeräts, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung nach F i g. 5 vorgesehen ist,

Fig.8 ein Schaltbild des wesentlichen Teils eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spektrumsanzeigevorrichtung,

Fig.9 der Amplitudengang verschiedener Stufen in der Schaltung nach F i g. 8,

Fig. 10 ein Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels, der erfindungsgemäßen Spektrumanzeigcvorrichlung,

Fig. 11 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Glättungsschaltung, die in dem Schaltbild nach Fig. 10 dargestellt ist,

Fig. 12 ein Schaltbild eines Vergleichers und eines weiteren Ausführungsbeispiels der in Fig. 10 dargestellten Glättungsschaltung,

Fig. 13 ein Blockschaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spektrumanzeigevorrichtung,

Fig. 14 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung in dem Blockschaltbild nach Fig. 13 und

Fig. 15 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer speziellen Schaltung eines Teils der in dem Block- go schaltbild nach Fig. 13 dargestellten Anzeigeeinrichtung.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Spektrumanzeigevorrichtung 10 wird ein Rechtskanal-Audiosignal über einen Eingang 11R und einen Trennverstärker 12/? einem VU-Meter 13/? (UV = volume unit) und einer Schmalbandpaßfilterschaltung 14/?, die π Schmalbandpaßfilter 14i —14,. aufweist, sowie einem VollbandDaßfilter 15/?

zugeführt Die Schmalbandpaßfilter 14, —14„ haben jeweils einen schmalbandigen Durehiaßfrequenzbereich mit jeweils verschiedenen Mittenfrequenzen f\ — fn. Der Durchlaßbereich des Vollbandpaßfilters 15/? erstreckt sich über das gesamte Frequenspektrum des Eingangs-Audiosignals. Die erwähnten Mittenfrequenzen liegen bei jeweils 40 Hz, 150Hz, 400 Hz, 1 kHz, 2,4 kHz, 6 kHz und i 3 kHz.

Die durch die Bandpaß-Filter 14| bis 14„ gefilterten und in Bänder unterteilten Signalkomponenten und das Vollband-Ausgangssignal des Filters 15/? werden jeweils einer Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 16/?, die Gleichrichtungs- und Glättungsschaltungen 16j bis 16„ aufweist, und einer Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 17/? zugeführt, in denen sie gleichgerichtet und geglättet werden. Die resultierenden Signalkomponenten werden einer Vergleichsschaltung 18 zugeführt, die Vergleicher I81 bis 18„ und 18/7+ 1 aufweist.

Für das Linkskanalsystem ist eine Schaltung mit dem gleichen Aufbau wie die oben beschriebene vorgesehen. Diejenigen Teile dieser Schaltung, die entsprechenden Teilen in der Rechtskanalschaltung gleich sind, sind mit den gleichen Bezugszahlen, jedoch mit dem Index L anstelle des Index R versehen.

Diese Teile werden nicht erneut beschrieben. Das Linkskanal-Audiosignal wird einem Eingang WL zugeführt. Die Ausgangssignale der Gleichrichter-Glätter 16| bis 16„ der Gleichrichtungs- und Glättungsschaitung 16Z. und der Gleichrichter-Glätter 17/. werden ebenfalls jeweils Vergleichern 18] bis 18„ und 18n+l der Vergleichsschaltung 18 zugeführt.

Der Vergleicher I81 hat beispielsweise den in F i g. 2 dargestellten Aufbau. Die Vergleicher 18₂ bis 18„ und 18/7+1 haben ebenfalls den gleichen Schaltungsaufbau wie der Vergleicher I81. Die Ausgangssignale der Gleichrichter-Glätter I61 der Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 16/? und 16L werden nichtumkehrenden Eingängen von Operationsverstärkern 32a und 32b über Anschlüsse 31/? und 31L zugeführt. Die Ausgänge dieser Operationsverstärker 32a und 326 sind über Dioden D 1 und D 2 sowie mit einem Verbindungspunkt P verbunden, der mit einem Ausgang 33 verbunden ist. Die umkehrenden Eingänge der Operationsverstärker 32a und 32b sind beide mit dem Verbindungspunkt /^verbunden.

Wenn beispielsweise die Amplitude des Rechtskanaisignals größer als die des Linkskanalsignals ist, wird das Potential am umkehrenden Eingang des Operationsverstärkers 32£> höher als das am nichtumkehrenden Eingang desselben Verstärkers 326. Daher wird das Potential am Ausgang des Verstärkers 32£> im wesentlichen gleich dem des negativen Pols der Betriebsspannungsquelle. Infolgedessen ist die Diode D 2 gesperrt, so daß das dem Eingang 31L zugeführte Linkskanalsignal nicht zum Ausgang durchgelassen wird. Vielmehr wird nur das dem Eingang 31R zugeführte Rechtskanalsignal von der Diode D 1 durchgelassen und mit unveränderter Amplitude dem Ausgang 33 zugeführt.

Auf diese Weise werden die Signale aller Bänder der Rechts- und Linkskanalsignale jeweils durch ein entsprechendes Bandpaßfilter I61 bis 16„, 17a und 176 getrennt und hinsichtlich ihrer Amplituden in jedem Band durch die Vergleicher 18] bis 18„ und 18n+ 1 verglichen, und J:e Signale derjenigen Bänder des Kanals, deren Amplituden am größten sind, werden durchgelassen. Da dieser Vergleicher nur Rechenverstärker und Dioden aufweist, ist sein Schaltungsaufbau sehr einfach.

Ein Multiplexer 19 (zyklischer Umschalter) wird zv-

klisch durch /7+1 Impulse eines Decodierers 20 weitergeschaltet und überträgt nacheinander im Zeitmultiplexverfahren die Ausgangssignalkomponenten der Vergleicher 18, bis 18„ und 18/7+1 zu einer Treiberschaltung 21 für die Amplitudenachse (Vertikalachse). In dieser Treiberschaltung 21 wird das zeitlich aufgeteilte Signal über einen Trennverstärker 22 jeweils dem einen Eingang von Vergleichern 23a bis 23m parallel zugeführt. An den anderen Eingängen der Vergleicher 23a bis 23/77 liegen zur Durchführung des Vergleichs in der Höhe abgestufte Bezugsspannungen, die mittels eines Spannungsteilers aus dem positiven Potential + Vice einer Betriebsspannungsquelle abgeleitet werden. Die Ausgänge der Vergleicher 23a bis 23/n sind jeweils mit Amplitudenanzeigeelementen 25a 1 bis 25a/7+l, 25b 1 bis 25bn+ 1,.. , 25m 1 bis 25mn+ 1 jeweils in horizontalen Zeilen einer Anzeigeeinrichtung 24 verbunden.

In der Anzeigeeinrichtung 24 ist das jeweilige System der Amplitudenanzeigeelemente 25a 1 bis 25m 1, 25a 2 bis 25m 2 25an bis 25mn in vertikalen Spalten angeordnet, um die jeweiligen Signalamplituden der Frequenzbänder a 1, a 2 an mit den jeweiligen Mittenfrequenzen fi, f2,... fn anzuzeigen. Die in der letzten vertikalen Spalte liegenden Amplitudenanzeigeelemente 25a/7-t-1 bis 25mn + 1 dienen der Anzeige der Signalamplitude in dem gesamten Frequenzband b.

Der Decodierer 20 führt die gleichen Impulse, die er dem Multiplexer 19 zuführt, auch einer Treiberschaltung 26 für die Frequenzachse (Horizontalachse) zu, so daß diese im gleichen Zyklus und synchron zur Weiterschaltung des Multiplexers !9 die Amplitudenanzeige-

elemetegruppen 25a 1 bis 25ml, 25a 2 bis 25m 2

25a/7 bis 25m/7, 25a/)+ 1 bis 25mn+ 1 anschaltet, um sie in Betrieb zu setzen.

Im Normalfalle werden daher die Bandpaßsignale der Kanäle, deren Amplituden höher sind und die von den Vergleichern 18i bis 18„ und 18/7+ 1 durchgelassen werden, durch den Multiplexer 19 zeitlich aufgeteilt und nacheinander der Amplitudenachse-Treiberschaitung 21 zugeführt. Daraufhin werden Ausgangssignale, die den Amplituden derjenigen Signale entsprechen, die größer als die Vergleichsbezugsspannungen sind, von den Vergleichern 23a—23m durchgelassen. Infolgedessen werden die Amplitudenanzeigeelemente, die den ähnlich zeitlich aufgeteilten Bändern entsprechen und angesteuert werden, zum Aufleuchten gebracht. Das heißt, die Amplitudenanzeigeelemente werden zyklisch nacheinander ein- und ausgeschaltet. Da die Frequenz der Decodiererimpulse jedoch so hoch gewählt ist, daß sie in der Größenordnung von 100 Hz liegt, scheinen die Amplitudenanzeigeelemente für das vergleichsweise träge menschliche Auge ständig zu leuchten. Hierbei werden die Änderungen der Signalamplituden der jeweiligen Bänder a 1 bis an von Zeit zu Zeit bzw. schrittweise durch die Amplitudenanzeigeelementgegruppen 25a bis 25m 1,... 25an bis 25mn wiedergegeben. In ähnlicher Weise wird die Änderung der Amplitude des VoIlbandpaßsignals durch die Amplitudenanzeigeelementegruppe25a/7+1 bis25m/7+l angezeigt.

Dann werden, wie erwähnt, von den Signalen der Bänder der jeweils rechten und linken Kanäle diejenigen mit der höheren Amplitude von den Vergleichern 18] bis 18„ und 18/7+1 durchgelassen. Daher werden von der Anzeigeeinheit 24 aus den rechten und linken Kanälen in jedem Band die Amplituden der höheren Signalkomponenten wiedergegeben und angezeigt. Durch Überwachung einer einzigen Anzeigeeinrichtung 24 können daher die Frequenzbänder, in denen die Amplituden zu groß werden, leicht bei einer Vielzahl von Kanälen festgestellt werden. Obwohl es hierbei nicht möglich ist, bei jedem Band denjenigen Kanal, d. h. den rechten oder linken Kanal, festzustellen, dessen Signal die höhere Amplitude hat, gibt es hier praktisch keine Schwierigkeit, weil in den meisten Fällen durch laufende Amplitudeneinstellung ein Amplitudenabgleich für beide Kanäle im gleichen Verhältnis durchgeführt wird.
Wenn ferner die Gruppenelemente 25an+l bis 25/77/7+ 1, die die Vollbandamplitude anzeigen, als Spitzenwertmesser benutzt werden, kann der Spitzenwert unmittelbar vor Erreichen des Überlastungswertes (z. B. + 5 dB) visuell festgestellt und durch gleichzeitige Benutzung des VU-Meters 13/? udn 13L die Tonaufzeichnungsamplitude richtig festgestellt und mittels eines graphischen Entzerrers eingestellt werden.

Durch Verwendung von Fluoreszenzanzeigeröhren als Anzeigeelemente für die verschiedenen Amplituden kann eine genaue Amplitudenanzeige mit ziemlich genauem Gleichlauf relativ zum Eingangssignal und ohne Wiedergabefehler, wie sie durch eine Wiedergabeverzögerung hervorgerufen werden, bewirkt werden.

Ein Beispiel einer Frontplatte eines Zwei-Kanal-Stereokassetten-Bandgeräts, das mit der beschriebenen Spektrummanzeigevorrichtung versehen ist, ist in F i g. 3 dargestellt. In F i g. 3 sind diejenigen Teile, die denen in F i g. 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszahlen versehen. Diese Teile werden daher nicht erneut beschrieben.

In F i g. 4 sind die wesentlichen Teile des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Diejenigen Teile, die den in F i g. 1 dargestellten entsprechen, sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Diese Teile werden daher nicht erneut beschrieben. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung haben die anstelle der Trennverstärker 12/? und 12L in F i g. 1 verwendeten Trennverstärker 35/? und 35Z. die gleichen Durchlaßfrequenzbereiche wie die Vollbandfilter 15/? und 15L in Fig. 1. Daher sind die Bandpaßfilter 15/? und 15Z. in diesem Ausführungsbeispiel weggelassen.

Die Ausgangssignale der Trennverstärker 35/? und 35L werden jeweils Schmalbandpaßfiltern 14t bis 14„ jeweils der Schmalbandpaßfilterschaltung 14/? und 14L und gleichzeitig direkt Gleichrichter-Glättern 17/? und YIL zugeführt. Die Ausgangssignale der Gleichrichter-Glätter 16i bis 16„, 17/? und 17/, werden, ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, einer Vergleichsschaltung zugeführt. Diese Vergleichsschaltung ist daher nicht dargestellt und beschrieben.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 5, die für ein Quadrophonie-Gerät geeignet ist, werden Audiosignalc für die Kanäle »rechts vorn« (RF), »links vorn« (LF), »rechts hinten« (RB) und »links hinten« (LB) über Eingänge 11RF, ULF, URB und 11LS jeweils Trennverstärkern \2RF, \2LF, 12/?ßund \2LB zugeführt. Die Ausgangssignale dieser Trennverstärker werden jeweils Aussteuerungsmessern (Spitzenwertanzeigern) 41RF, 41LF, 41RB und 41LS und gleichzeitig über Schalter 42RF, 42LF, 42RB und 42LB nacheinander Bandpaßfilterschaltungen URF, 14LF, HRB und 14LS, die mehrere Schmalbandpaßfilter aufweisen sowie Gleichrichtungsund Glättungsschaltungen 16RF, 16LF, 16/?B und 16LS mit mehreren Gleichrichter-Glättern zugeführt. Die Ausgangssignale dieser Gleichrichtungs- und Glättungsschaltungen werden jeweils Vergleichern 43i bis 43„ einer Vergleichsschaltung 43 zugeführt.

Der Vergleicher 43i (der mit den Vergleichern 432 bis 43„ identisch ist) hat den als Beispiel in F i g. 6 dargestellten Aufbau. Die Ausgangssignale der erwähnten Gleichrichter-Glätter werden dieser Schaltung über Eingangsanschlüsse 51 RF, 5XLF, 51RB und 51LB und dann nichtumkehrenden Eingängen von Rechenverstärkern 53a bis Sid zugeführt. Die Ausgänge dieser Rechenverstärker sind über Dioden D 3 bis D 6 mit einem Verbindungspunkt Q und einem Ausgang 53 verbunden. Die umgekehrenden Eingänge der Rechenverstärker 53,-) bis 53dsind gemeinsam mit dem Verbindungspunkt Q verbunden. Wie sich bereits aus der Beschreibung des Vergleichers nach F i g. 2 ergibt, wird von den Signalen der vier Kanäle, die den Eingangsanschlüssen 51RF, 51 Lf", 51RB und 51LB zugeführt werden, das Signal des Kanals mit der größten Amplitude zum Ausgang 53 durchgelassen.

Die Ausgangssignale der Vergleichsschaltung 43 werden einer Anzeige-Treiberschaltung 44 zugeführt, die Bauteile wie den Multiplexer 19, den Decodierer 20, die Amplitudenachse-Treiberschaltung 21 und die Frequcnzachsen-Treiberschaltung 26 aufweist, die in F i g. 1 dargestellt sind, und die Amplituden werden auf einem Spektrumanzeigeteil 45 angezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind keine Vollband-Amplitudenanzeigeelemente in dem Spektrumanzeigeteil 45 vorgesehen.

Ein Beispiel eines 4-Kanal-Bandgeräts, das mit der oben beschriebenen Spektrumanzeigeeinrichtung versehen ist, ist in Fig.7 dargestellt. In dieser Fig. 7 sind diejenigen Teile, die den in F i g. 5 dargestellten entsprechen, mit gleichen Bezugszahlen versehen. Sie werden daher nicht beschrieben.

Wenn die Maximalamplitude für jedes Band in bezug auf die vier Kanäle angezeigt werden soll, werden alle vier Schalter 42RF, 42LF, 42RB und 42LB geschlossen. Wenn die Amplitude für die Kanäle »rechts vorn« und »links hinten« angezeigt werden soll, werden die Schalter 42/?Fund 42LF geschlossen und die Schalter 42RB und 42Lß geöffnet. Wenn dagegen die Amplituden der Kanäle »rechts hinten« und »links hinten« angezeigt werden sollen, werden die Schalter 42RB und 42LS geschlossen und die Schalter 42/?Fund 42LFgeöffnet.

Bei dieser Anwendung der erfindungsgemäßen Spektrumanzeigevorrichtung können den Aussteuerungsmessern 4IkF, 4iLF, 41RB und 41LB entsprechende Anzeigeelemente in der Spektrumanzeigeeinrichtung 45 zugeordnet sein.

Die Aufnahmerauschamplitude des von den Bandpaßfiltern 14, bis 14„ bei gleichem rosa Eingangsrauschen durchgelassenen Signals ist niedriger als die der Vollbandfilter 15/? und 15L, und zwar um eine Amplitudendifferenz AL. die durch nachstehende Gleichung als Funktion des integrierten Wertes Pder Bandpaßenergie der Schmalbandfilter und des integrierten Wertes Pt der Bandpaßenergie der Vollbandfilter für gleiche Empfindlichkeiten beider Filter wiedergegeben wird.

AL

10 Log -ψ- (dB)

Der Energieintegrationswert P ist in allen durch die Unterteilung gebildeten Frequenzbändern unabhängig von der Mittenfrequenz des Frequenzbandes der gleiche. Hierbei ist angenommen, daß die Größe Q des Schmalbandfilters, die gleich dem Verhältnis der Mittenfrequenz des Durchlaßfrequenzbereiches zur Breite des Durchlaßfrequenzbereiches zur Breite des Durchlaßfrequenzbereiches ist, konstant ist. Die Amplitudendifferenz AL liegt beispielsweise in der Größenordnung von 6 bis 8 dB.

Da jedoch die Empfindlichkeiten der Schmalbandfilter und der Vollbandfilter bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen als gleich angenommen wurden, ist der integrierte Wert der Energie im gesamten Durchlaßbereich der Vollbandl.iier größer als in den Durchlaßbereichen der Schmalbandfilter, wobei sich die Amplitudendifferenz AL aus obiger Gleichung ergibt. Wenn daher der angezeigte Amplitudenwert eines Bandsignals, das von einem Schmalbandfilter durchgelassen worden ist, auf einen verhältnismäßig hohen Wert innerhalb des angezeigten Dynamikbereichs eingestellt worden ist, überschreitet die angezeigte Amplitude eines Vollbandsignals, das von einem Vollbandfilter durchgelassen wurde, den angezeigten Dynamikbereich. Wenn dann die Amplitudenanzeige des Vollbandsignals so eingestellt worden ist, daß sie den Maßstab bzw. Skalenbereich nicht überschreitet, entsteht insofern ein Problem, als der Dynamikbereich der Amplitudenanzeige des Bandsignals, das von dem Schmalbandfilter durchgelassen wurde, nicht wirksam ausgenutzt werden kann.

Dieses Problem ist bei einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung gelöst, das nachstehend anhand von F i g. 8 beschrieben wird, das den Schaltungsaufbau eines Teils dieses vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spektrumanzeigevorrichtung zeigt. In F i g. 8 sind diejenigen Teile, die gleich denen sind, die in F i g. 1 und 4 dargestellt sind, mit gleichen Bezugszahlen versehen. Dargestellt ist nur der Eingangsteil der Einrichtung für den rechten Kanal, dort ist der Ausgangsteil der gleiche wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel. Ferner sind die Einrichtungen der anderen Kanäle, wie die für den linken Kanal, ebenso aufgebaut wie die in F i g. 8 dargestellten.

Das Ausgangssignal eines Trennverstärkers 35/? wird direkt einer Gleichrichtungs- und Glätiungsschaltung 17/? und gleichzeitig über ein Dämpfungsglied 61/? einer Bandpaßfilterschaltung 14/? zugeführt. Das Dämpfungsglied 61/? enthält ohmsche Widerstände R 1 und /?2. Ein Ein-Aus-Schalter 62/? liegt zwischen dem Widerstand R 2 und Masse (Erde).

Wenn dann die Amplitudenanzeige in der Weise erfolgen soll, daß die Empfindlichkeit der Amplitudenanzeige (Spektrumanzeige) jedes Bandes höher als die Empfindlichkeit der Amplitudenanzeige des Vollbandes ist, wird der Schalter 62/? geöffnet. Hier ist die Verstärkung (R 1 + R 2)1 R 2 der Filter 14, bis 14„ größer gewählt als die Verstärkung der Trennverstärker 35/?, und der Absolutwert der Verstärkung der Filter 14, bis 14„ ist gleich dem Absolutwert der Dämpfung des Dämpfungsgliedes 61/? gewählt.

Wenn der Schalter 62/? geöffnet ist, bewirkt das Dämpfungsglied 61/? keine Dämpfung. Vielmehr wird das Ausgangssignal des Trennverstärkers 35/? den Filtern 14i bis 14„ ungedämpft zugeführt und in den Verstärkern 63i bis 63„ verstärkt. Infolgedessen haben die Amplitudengänge am Ausgang der Filter 14i bis 14„ die durch die Kurven a 1 bis an in F i g. 9 dargestellten Verläufe. Andererseits hat die Amplitude des Signals am Ausgang des Trennverstärkers 35/?, der zusätzlich als Vollbandfilter wirkt, die durch die Kurve c dargestellte Frequenzabhängigkeit. Wie sich aus den durch die Kurven a 1 bis an und die Kurve c dargestellten Amplitudengänge ergibt, ist die Amplitude des Ausgangssignals jedes Schmalbandfilters wesentlich größer als die des Ausgangssignals des Trennverstärkers 35/?. Die Diffe-

renz zwischen dem Maximum la der Kurven a 1 bis an und dem Maximum Ib der Kurve c ist hier so gewählt, daß sie in der Größenordnung von 6 bis 8 dB liegt. Die Amplituden aller Bandsignale können daher unter wirksamer Ausnutzung eines bestimmten Dynamikbereichs und ohne Amplitudenverlust angezeigt werden.

Wenn das Eingangssignal dagegen nur eine bestimmte Spektralkomponente aufweist, sind die Amplituden des Schmalbandsignals und des Vollbandsignals weitgehend gleich. Wenn dann ein Schmalbandsignal, das gefiltert und von dem Schmalbandpaßfilter durchgelassen worden ist, verstärkt wird, ist die Amplitude des Schmalbandsignals höher als die des Vollbandsignals. In diesem Falle wird daher der Schalter 62/? geschlossen. Infolgedessen wird das Ausgangssignal des Trennverstärkers 35/? durch das Dämpfungsglied 61/? im Verhältnis R 2/(7? 1 + R 2) gedämpft und dann den Bandpaßfiltern 63| bis 63„ zugeführt. Da der Absolutwert der Dämpfung des Dämpfungsgliedes 61/? und der Absolutwert der Verstärkung der Bandpaßfilter gleich gewählt sind, werden dann die Amplituden des Schmalbandsignals und des Vollbandsignals mit der gleichen Empfindlichkeit angezeigt. Die Amplituden können daher ohne Anzeigebereichsüberschreitung und ohne Fehler angezeigt werden.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der ohmsche Widerstandswert des Widerstands R 1 des Dämpfungsgliedes 61/? wesentlich niedriger als der des Widerstands /?3 auf der Eingangsseite des Bandpaßfilters 14i (142 bis 14„) gewählt ist und aus diesem Grunde, selbst bei geschlossenem Schalter 62/? und wirksamem Dämpfungsglied 61/?, keine Beeinträchtigung der Amplitudengänge der Bandpaßfilter 14| bis 14„ erfolgt.

Wenn der Trennverstärker 35/? nicht als Vollbandfilter ausgebildet ist, kann in der Eingangsstufe des Gleichrichters und Glätters 17/? ein Vollbandfilter, wie bei dem in F i g. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel, vorgesehen sein.

Statt das Dämpfungsglied 61/? als Eingangsstufe des Schmalbandpaßfilters zu schalten, kann es auch an eine andere Stelle des Übertragungsweges des Vollbandsignals gelegt werden, z. B. vor den Eingang der Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 17/?. In diesem Falle ist die Wirkung des Schalters 62/? umgekehrt zu der oben beschriebenen.

Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist für jedes Band und jeden Kanal ein Gleichrichter und Glätter vorgesehen. Dies ergibt jedoch einen aufwendigen Schaltungsaufbau. Bei dem in F i g. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies vermieden. Auch hier sind wieder gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen wie in den Fig. 1 und 4 versehen, so daß ihre Beschreibung entfallen kann.

Die Ausgangssignale der Bandpaßfilter 14| bis 14„ der Schmalbandpaßfilterschaltungen 14/? und 14L und die Ausgangssignale der Trennverstärker 35/? und 35L werden jeweils Zweiweggleichrichtern 711 bis 71„ 71/3+1 von Zweiweggleichrichterschaltungen 71/? und 71L zugeführt und zweiweggleichgerichtet. Die Ausgangssignale positiver Polarität der Zweiweggleichrichterschaltungen 71/? und 71L werden Vergleichern 18| bis 18„ und 18/3 + 1 einer Vergleichsschaltung 18 zugeführt und einem Amplitudenvergleich, ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, unterzogen.

Die Ausgangssignale der Vergleicher 18| bis 18„ und 18/7+1 werden jeweils Glättungsschaltungen 72i bis 72„ und 72/3+1 einer Glättungsschaltungsgruppe 72 zugeführt. Ein Ausführungsbeispiel des Schaltungsaufbaus der Glättungsschaltung 72| (der denen der Glättungsschaltung 722 bis 72/3+1 gleicht) ist in Fig. 11 dargestellt. Diese Glättungsschaltung 72i enthält ohmsche Widerstände, Kondensatoren, eine Diode DIl, einen Operationsverstärker 75 und einen Feldeffekttransistor Q1, die in der dargestellten Weise verbunden sind, und kann eine Spitzenwertintegration mit hoher Ansprechgeschwindigkeit ausführen. Das Ausgangssignal des Vergleichers 18| wird einem Eingang 76 zugeführt und von der Glättungsschaltung 72 geglättet und dann über einen Ausgang 77 einem Multiplexer in einer Anzeigetreiberschaltung 44 zugeführt.
Wenn die Zweiweggleichrichterschaltung 71/? und 7iL so ausgebildet sind, daß sie jeweils negative zweiweggleichgerichtete Ausgangssignale erzeugen, haben der Vergleicher 18] (18₂ bis 18/3+1) und die Glättungsschaltung 72i (72a bis 72/3+1) jeweils beispielsweise den in Fig. 12 dargestellten Aufbau. Ein Merkmal, in dem sich der Vergleicher 18i nach F i g. 12 von dem Vergleicher 18] nach F i g. 2 unterscheidet, besteht darin, daß am Ausgang der Rechenverstärker 32a und 32b jeweils Reihenschaltungen aus einem ohmschen Widerstand All und einer gegensinnig gepolten Diode D 21 und aus einem ohmschen Widerstand R 12 und einer gegensinnig gepolten Diode D 22 liegen. Die Glättungsschaltung 72i enthält ohmsche Widerstände R 13 bis R 16, einen Kondensator Cl und einen Schalter 81 in der dargestellten Verbindung. Die feststehenden Kontakte 81a und Sib des Schalters 81 sind jeweils mit einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R13 und R 14 und einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R 15 und R 16 verbunden. Der Umschaltkontakt dieses Schalters 81 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R 14 und R 15 verbunden. Die Glättungsschaltung 72i kann eine Spitzenwertintegration in der Art eines Spitzenwertmessers ausführen, wenn der Umschaltkontakt des Schalters 81 mit dem feststehenden Kontakt 81a verbunden ist, und eine Mittelwertintegration in der Art eines VU-Meters ausführen, wenn der Umschaltkontakt mit dem feststehenden Kontakt St b verbunden ist.

Fig. 13 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. In dieser Figur sind Teile, die den Teilen in Fig. 10 gleichen, mit gleichen Bezugszahlen versehen. Sie werden daher nicht beschrieben. In dieser Vorrichtung enthalten Gleichrichter 85i bis 85„ und 85/3+1 in Gleichrichterschaltungen 85/? und 85L jeweils Dioden. Die Ausgänge der Gleichrichter 85i, 85j, 852, 852 ... die jeweils einem der Bänder entsprechen, sind miteinander und mit Eingängen der Glättungsschaltungen 72| bis 72/3+1 verbunden. So werden von den Gleichrichtern 85i und 85| der Gleichrichterschaltungen 85/? bzw. 85L einweggleichgerichtete Signale, die jeweils die höhere Amplitude aufweisen, der Glättungsschaltung 72] zugeführt. Aus diesem Grunde sind bei diesem Ausführungsbeispiel keine Vergleichsschaltungen vorgesehen, so daß der Schaltungsaufbau einfacher ist.

Ein Ausführungsbeispiel eines Teils der Gleichrichtungsschaltungen 85/? und 85L und der Glättungsschaltung 72, die in Fig. 13 als Blockschaltbild dargestellt sind, ist in F i g. 14 dargestellt. Die Gleichrichter 85i, 85| der Gleichrichtungsschaltungen 85/? und 85Z, weisen jcweils Dioden auf, deren Ausgangsseiten miteinander und mit der Glättungsschaltung 72] verbunden sind. Die Glättungsschalter 72t enthält ohmsche Widerstände /?21 und R22 und einen Kondensator CIl in der dar-

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gestellten Verbindung. Die Ausgangssignale der Bandpaßfilter 14|, 14) der Bandpaßfilterschaltungen 14/? und 14i. werden jeweils Eingängen 91/? und 91Z. zugeführt und im jeweiligen Gleichrichter 85| bzw. 85| gleichgerichtet, und das gleichgerichtete Signal mit der höheren Amplitude wird der Glättungsschaltung 72] zugeführt. Das am Ausgang 92 auftretende geglättete Ausgangssignal wird dem Multiplexer der Anzeigetreiberschaltung 44 zugeführt.

Ein Ausführungsbeispiel eines Teils der Anzeigetreiberschaltung 44 ist in Fig. 15 dargestellt. In dieser Sciialtung enthält der Multiplexer 93 analoge Schalter 93, bis 93n+1 in Form integrierter C-MOS-Schaltungen und einen umkehrenden Trennverstärker 95. Die den analogen Schaltern 93i bis 93/j+I zugeführten Signale werden nacheinander und zeitlich durch modulon-decodierte Signale jeweils über Anschlüsse 97i bis 97/7+1 geleitet und als Modulo-n-Seriensignale ausgegeben, die einen logarithmischen Verstärker 98 zugeführt werden.

Dieser logarithmische Verstärker 98 enthält einen Operationsverstärker 99, einen Transistor Q 2, der zwischen dem Ausgang und dem umkehrenden Eingang des Operationsverstärkers 99 liegt, und einen Verstärker 100. Der logarithmische Verstärker 98 kann eine Ausgangsspannung erzeugen, die gleich K · log U_e ist, wobei Uc die ihm zugeführte Eingangsspannung ist. Die η Seriensignale, die dem Multiplexer 93 vom logarithmischeri Verstärker 98 zugeführt werden, werden darin logarithmisch komprimiert und dann einer Amplitudenachscn-Treiberschaltung in einer nachfolgenden Stufe zugeführt. Durch die Verwendung des logarithmischen Verstärkers 98 wird eine Amplitude mithin logarithmisch komprimiert und angezeig., so daß der dynamische Bereich, der für jedes Band angezeigt wird, groß gewählt werden kann.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anzeigen von Frequenzspektren von Eingangssignalen einer Vielzahl von Kanälen mil je einem Eingangsanschluß pro Kanal zum Aufnehmen der Eingangssignale der jeweiligen Kanäle; mit je einer Bandpaßfilterschaltung pro Kanal, wobei die Bandpaßfilterschaltungen mit den Eingangsanschlüssen verbunden sind und jede der Bandpaßfilterschaltungen mehrere parallelgeschaltete Bandpaßfilter aufweist, deren Mittenfrequenzen in jedem Kanal untereinander verschieden, jedoch von Kanal zu Kanal gleich sind; mit Gleichrichtern, von denen jeweils einer an jedes Bandpaßfilter angeschlossen ist; mit Glättungsgliedern, von denen jeweils eines jedem Gleichrichter nachgeschaltet ist; mit einer Amplitudenvergleichseinrichtüng nut Vergleichern; und mit einer Ampliiudenanzeigeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandpaßfilter (14,-14*, 14/?F-14Z.ß,)mit der gleichen Mittenfrequenz (f\ — f„) gruppenweise zusammengefaßt und jeweils mit einem der Vergleicher (18| —18„, 43i—43_Π// verbunden sind, und daß jeder der Vergleicher (18, -18„, 43, -43„; der Vergleichseinrichtung (18; 43) Operationsverstärker (32a, 32b; 53a—53d), deren nichtumkehrenden Eingängen die Ausgangssignale der die gleiche Mittenfrequenz aufweisenden Bandpaßfilter in der Gruppe zugeführt sind, und Dioden (DX-D6; D21, D22) aufweist, wobei die Dioden mit ihrem einen Ende mit dem Ausgang jeweils eines der Operationsverstärker angeschlossen und mit ihrem anderen Ende mit einem gemeinsamen Ausgangsanschluß (33; 53; P), und mit den umkehrenden Eingängen der Operationsverstärker verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Glättungsgliedern (72i— 72_Π/> die Ausgangssignale der entsprechenden Vergleicher (18| — 18„J zugeführt sind.

3. Vorrichtung zum Anzeigen von Fiequenzspektren von Eingangssignalen einer Vielzahl von Kanälen mit je einem Eingangsanschluß pro Kanal zum Aufnehmen der Eingangssignale der jeweiligen Kanäle; mit je einer Bandpaßfilterschaltung pro Kanal, wobei die Bandpaßfilterschaltungen mit den Eingangsanschlüssen verbunden sind und jede der Bandpaßfilterschaltungen mehrere parallelgeschaltete Bandpaßfilter aufweist, deren Mittenfrequenzen in jedem Kanal untereinander verschieden, jedoch von Kanal zu Kanal gleich sind; mit Gleichrichtern, von denen jeweils einer an jedes Bandpaßfilter angeschlossen ist; mit Glättungsgliedern, von denen jeweils eines jedem Gleichrichter nachgeschaltet ist; und mit einer Amplitudenanzeigeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandpaßfilter (14| — \4„) mit der gleichen Mittenfrequenz (f\~f_n) gruppenweise zusammengefaßt sind und daß die Ausgänge der Gleichrichter (85| — 85 „J, die an die die gleiche Mittenfrequenz aufweisenden Bandpaßfilter (14i — 14_n>> in der Gruppe angeschlossen sind, miteinander verbunden sind, so daß das die höchste Amplitude aufweisende Ausgangssignal der Gleichrichter, deren Ausgänge miteinander verbunden sind, durchgelassen wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Bandpaßfilter (14i — 14J einen Verstärker (63| —63„J aufweist; daß jedem Bandpaßfilter eine Dämpfungsschaltung [6XR) mit einem Schalter (62R) vorgeschaltet ist, durch den die Dämpfungsschaltung wählbar ein- und ausgeschlatet wird; und daß der Dämpfungsschaltung ein Trennverstärker (52/?, iSL) mit einem Durchlaßfrequenzbereich vorgeschaltet ist, der den Gesamtdurchlaßfrequenzbereich aller Bandpaßfilier abdeckt.