DE3411654A1 - Verfahren und vorrichtung zur breitbandigen messung der frequenz eines signals, insbesondere zur messung der jeweiligen frequenzen von gleichzeitig auftretenden signalen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur breitbandigen messung der frequenz eines signals, insbesondere zur messung der jeweiligen frequenzen von gleichzeitig auftretenden signalenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur breitbandigen Messung der Frequenz eines Signals, ins
besondere zur Messung der jeweiligen Frequenzen von gleich
zeitig auftretenden Signalen.
Zur Messung der Frequenz eines Signals stehen mehrere Ar
ten von Vorrichtungen zur Verfügung, unter denen unter
schieden werden können:
- - Vorrichtungen mit einem Frequenzdiskriminator, der durch das Signal selbst und durch dasselbe, verzögerte Signal gespeist wird. Eine solche Vorrichtung ist z. B. in dem Artikel von N.E. GODDARD "Instantaneous Frequency Measuring receivers" beschrieben, erschienen in IEEE Trans. 1972, MTT-20, Seiten 292 bis 293. Derartige Vor richtungen können aber nicht zur Messung der jeweiligen Frequenzen von gleichzeitig auftretenden Elementarsigna len verwendet werden.
- - Vorrichtungen, die mit Zählung der Anzahl von Perioden des Signals pro Zeiteinheit arbeiten. Derartige Vor richtungen weisen auch den vorgenannten Mangel auf, daß sie im Falle von gleichzeitig auftretenden Signalen ver schiedener Frequenzen nicht verwendet werden können, und aus technologischen Gründen auch nicht im Falle eines Signals von sehr hoher Frequenz.
- - Vorrichtungen mit dispersiver Leitung, in denen, da die Ausbreitungszeit von der Frequenz des Signals abhängt, die Frequenz dieses Signals aus der Laufzeit zwischen Eingang und Ausgang der Leitung erhalten werden kann. Eine derartige Vorrichtung erlaubt die Messung der je weiligen Frequenzen von gleichzeitig auftretenden Si gnalen, hat jedoch nur ein schmales Arbeitsfrequenzband.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die obengenannten Män
gel und stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Messung einer Signalfrequenz dar, durch welche die jewei
ligen Frequenzen von gleichzeitig auftretenden Signalen,
insbesondere Hochfrequenzsignalen, ermöglicht wird.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung
werden die relativen Phaseneigenschaften der beiden Signa
le gleicher Frequenz ausgenutzt, die sich in entgegenge
setzten Richtungen in einer selben Übertragungseinrichtung
ausbreiten.
Gemäß der Erfindung wird in die Übertragungseinrichtung
das Signal eingespeist, dessen Frequenz f bestimmt werden
soll, und zwar derart, daß es zu zwei Signalen führt, die
sich in entgegengesetzten Richtungen von zwei Anfangspunk
ten ausgehend ausbreiten. Es entsteht eine stehende Welle,
deren Hüllkurve periodische Variationen aufweist, welche
von der Entfernung zu einem Referenzpunkt abhängen. Es
wird diese Hüllkurve erfaßt und ihre Frequenz gemessen,
die als "räumliche" Frequenz bezeichnet wird, da ihr Kehr
wert bzw. ihre räumliche Periode eine Dimension aufweist,
die mit einer Entfernung homogen ist. Die Frequenz f des
eingespeisten Signals ist, wie gezeigt werden kann, pro
portional zu der räumlichen Frequenz Fs.
Gemäß der Erfindung ist das Verfahren zur Messung der Fre
quenz eines Signals dadurch gekennzeichnet, daß es die
nachstehend angegebenen aufeinanderfolgenden Verfahrens
schritte enthält:
- - Einspeisung des betreffenden bzw. ankommenden Signals am Eingang einer Übertragungseinrichtung in solcher Weise, daß in der Übertragungseinrichtung ein erstes und ein zweites Signal entstehen, die als Eingangssi gnale bezeichnet werden und deren Frequenz dieselbe und gleich der des ankommenden Signales ist, und welche sich von zwei Anfangspunkten ausgehend in entgegenge setzen Richtungen ausbreiten:
- - Erzeugung der Hüllkurve der resultierenden Welle, die in der Übertragungseinrichtung entsteht, wobei diese Hüllkurve periodische Änderungen der sogenannten räum lichen Frequenz aufweist, welche abhängig sind von der Entfernung zu einem Referenzpunkt der Übertragungsein richtung, für den die elektrischen, von den Eingangs signalen ab dem jeweiligen Ausgangspunkt der Signalaus breitung durchlaufenen Wegstrecken gleich sind;
- - Messung der räumlichen Frequenz der Hüllkurve der re sultierenden Welle; und
- - Berechnung der Frequenz des ankommenden Signals durch Multiplizieren der räumlichen Frequenz der Hüllkurve mit dem Koeffizienten c/2, worin c die Ausbreitungsge schwindigkeit der Wellen auf der Übertragungseinrich tung ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Übersichtsschema der erfindungsgemäßen Vor
richtung;
Fig. 2 eine Ausführungsform einer ersten Untergruppe der
Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Ausführungsvariante der ersten Untergruppe
der Vorrichtung;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsvariante desjenigen Teiles
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der in Fig. 2
gezeigt ist; und
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer zweiten Untergruppe
der Vorrichtung nach Fig. 1.
Bei den in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen
bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine Übertragungseinrich
tung, welche mit einem sogenannten ankommenden Signal un
bekannter Frequenz f gespeist wird. Dieses ankommende Si
gnal erzeugt zwei Signale gleicher Frequenz f, die sich
in der Übertragungseinrichtung 2 in entgegengesetzten
Richtungen von den Punkten A bzw. B ausgehend ausbreiten,
die auch als Anfangspunkte der Ausbreitung bezeichnet wer
den.
Die Mittel zur Erzeugung dieser beiden Signale, die in der
Folge als Eingangssignale bezeichnet werden, aus dem an
kommenden Signal sind nicht dargestellt.
Die Übertragungseinrichtung 2 kann aus Übertragungsleitun
gen gebildet sein (wie sie z. B. in den Fig. 2, 3 und 4
gezeigt sind) oder aus (nicht dargestellten) Schaltungsan
ordnungen, in denen der elektrische Weg des Signales kür
zer ist als die Wellenlänge, die der Frequenz f des ankom
menden Signals entspricht.
Fig. 1 zeigt das Übersichtsschema der erfindungsgemäßen
Vorrichtung:
Das resultierende Signal, das in der Übertragungseinrich tung 2 vorhanden ist, wird an den Eingang einer Schaltung 3 angelegt, die die Hüllkurve des Signals bestimmt.
Das resultierende Signal, das in der Übertragungseinrich tung 2 vorhanden ist, wird an den Eingang einer Schaltung 3 angelegt, die die Hüllkurve des Signals bestimmt.
Diese Hüllkurve weist periodische Änderungen der sogenann
ten räumlichen Periode Ts in Abhängigkeit von der Entfer
nung s jedes Punktes der Übertragungseinrichtung 2 von
einem Referenzpunkt Mo auf.
Eine Schaltung 4 bestimmt die räumliche Frequenz Fs=1/Ts
aus der von der Schaltung 3 erzeugten Hüllkurve, und eine
Schaltung 5 berechnet aus der räumlichen Frequenz Fs die
Frequenz f des ankommenden Signals unter Anwendung der
Formel (1): f = c.Fs/s, worin c die Ausbreitungsgeschwin
digkeit der Wellen auf der Übertragungseinrichtung ist.
Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wird
nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.
Eine erste Ausführungsform der Übertragungseinrichtung 2
und der Schaltung 3 zur Bestimmung der Hüllkurve ist in
Fig. 2 gezeigt.
Die Übertragungseinrichtung 2 ist z. B. aus einer einfachen
Übertragungsleitung 200 gebildet, an deren Enden A und B,
wie bereits erwähnt, die beiden Eingangssignale derselben
Frequenz f angelegt werden.
Die gleichzeitige Anwesenheit von zwei Signalen auf der
selben Leitung erzeugt eine stehende Welle.
Da die vorliegende Erfindung, wie bereits erwähnt wurde,
auf der Ausnutzung der relativen Phaseneigenschaften von
zwei Signalen gleicher Frequenz beruht, die sich in ent
gegengesetzten Richtungen auf einer Übertragungseinrich
tung ausbreiten, wird nun die resultierende stehende Welle
näher betrachtet. Gemäß einer als Beispiel angegebenen
Ausführungsform wird die erzeugte stehende Welle durch
Abtastung mittels N Kopplungseinrichtungen 201, 202, ...
20N abgenommen. Es wird angenommen, daß die Kopplungen
schwach sind, um die stehende Welle nicht zu stören.
Die Schaltung 3 zur Bestimmung der Hüllkurve der stehen
den Welle kann beispielsweise aus N Detektoren 301, 302,
... 30N gebildet sein, die jeweils den Kopplungseinrich
tungen 201, 202, ... 20N entsprechen und jeweils eine
Abtastprobe der Hüllkurve der stehenden Welle abgeben.
Die Anzahl und die Lage der Kopplungseinrichtungen 201,
202, ... 20N werden unter Anwendung des Satzes von Shannon
derart bestimmt, daß am Ausgang der Detektoren 301, 302,
... 30N innerhalb des Betriebsfrequenzbandes die Hüllkurve
der stehenden Welle als Funktion der Entfernung s vom Re
ferenzpunkt Mo rekonstruiert wird.
Die von den N Detektoren 301, 301, ... 30N erfaßten und
abgegebenen Abtastproben werden an den Eingang einer Raum-
Zeit-Umsetzvorrichtung 31 angelegt, welche an ihrem Aus
gang 311 ein periodisches Signal Sp abgibt, das die abge
tasteten Änderungen der Ausgangsspannung der N Detektoren
darstellt, d. h. die zeitabhängigen Änderungen der Hüll
kurve der stehenden Welle, die in der Übertragungsein
richtung 2 erzeugt wird. Die Detektoren sind vorzugsweise
Quadraturdetektoren. Die Umsetzvorrichtung kann beispiels
weise als Umschalter mit N Eingängen ausgebildet sein,
die jeweils eines der Ausgangssignale der Detektoren 301,
302, ... 30N zugeführt erhalten und sie eines nach dem
an anderen an den Ausgang 311 mit vorbestimmter Frequenz
durchschalten, die durch ein äußeres Impulssignal der
Frequenz fe bestimmt wird.
Der Ausgang 311 der Raum-Zeit-Umsetzvorrichtung 31 ist
mit dem Eingang der Schaltung 4 verbunden, welche die
räumliche Frequenz Fs der abgetasteten Hüllkurve bestimmt.
Diese Schaltung 4 kann z. B. einen Fourieranalysator ent
halten. Die Schaltung 5 berechnet anschließend die Fre
quenz f = c.Fs/2 des ankommenden Signals und der Eingangs
signale, worin c die Lichtgeschwindigkeit ist.
Es sei Mo ein Referenzpunkt der Übertragungseinrichtung 2,
für den die elektrischen Wegstrecken, welche von den bei
den Eingangssignalen (selbe Frequenz und gegebenenfalls
Phasenverschiebung Φ) durchlaufen werden, gleich sind.
Die Phasenverschiebungen, die jedes der beiden Eingangs
signale zwischen ihren Anfangspunkten A und B der Aus
breitung und dem Referenzpunkt Mo der Übertragungsleitung
erfahren, sind gleich, und infolgedessen ist ihre relati
ve Phasenlage am Referenzpunkt Mo dieselbe wie ihre even
tuelle gegenseitige Phasenverschiebung Φ an den Eingängen
A und B der Übertragungsleitung 200.
An jedem Punkte der Übertragungsleitung, der in einer
Entfernung s vom Referenzpunkt Mo liegt, wird die resul
tierende Spannung e(s) durch die Beziehung (2) ausge
drückt:
worin:
- - E eine Spannung ist, welche von der Amplitude der an jedes Ende der Leitung eingespeisten Signale abhängt:
- - Φ die Phasendifferenz zwischen den beiden Eingangssigna len der Übertragungsleitung ist; und
- - ω = 2π·f die Kreisfrequenz ist, welche der unbekannten Frequenz f der Eingangssignale entspricht.
Es wurde angenommen, daß die Kopplungseinrichtungen 201,
202, ... 20N derart ausgelegt sind, daß sie die erzeugte
stehende Welle nicht stören.
Die entlang der Leitung durch die Quadraturdetektoren er
faßte Spannung E(s) ist proportional zu
Die nach Filterung am Ausgang des Raum-Zeit-Umsetzers 31
erhaltene Spannung ist dann proportional zu
E² · [1+cos (2π F · t)], für einen geeigneten Wert des
Zeitursprungs, worin F die Frequenz der resultierenden
Welle am Ausgang des Raum-Zeit-Umsetzers 31 ist.
Es kann gezeigt werden, daß die resultierende Frequenz F
mit der räumlichen Frequenz Fs durch die Beziehung (3)
verknüpft ist:
F = fe · Δs · Fs (3)
worin:
- - fe die Frequenz der Abtastung der Hüllkurve durch die Raum-Zeit-Umsetzvorrichtung 31 ist (Frequenz des Impuls signals, durch das der Umschalter bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel gesteuert wird); und
- - Δs der Abstand zwischen den Koppeleinrichtungen 201, 202, ... 20N ist.
Die Schaltung 4 bestimmt z. B. durch Fourieranalyse die
Frequenz F des Ausgangssignals Sp und berechnet die räum
liche Frequenz Fs der Hüllkurve durch die oben angegebene
Formel (3). Die Schaltung 5 berechnet aus der von der
Schaltung 4 gelieferten räumlichen Frequenz Fs die Fre
quenz f des ankommenden Signals unter Anwendung der oben
erwähnten Formel (1), nämlich f = c.Fs/2.
Wenn das ankommende Signal ein komplexes Signal ist, d. h.
aus einer Mehrzahl von elementaren Signalen unterschied
licher Frequenzen zusammengesetzt ist, so kann gezeigt
werden, daß die Hüllkurve der stehenden Welle Informatio
nen trägt, die zu jeder einzelnen Frequenz gehören: Die
längs der Übertragungsleitung 200 erfaßte Spannung ist die
Summe der Spannungen, die für jedes elementare Signal ge
trennt erhalten würden, angelegt an den Eingang A und
gegebenenfalls mit einer Phasenverschiebung Φ an den Ein
gang B, wobei die Phasenverschiebung Φ für alle elementa
ren Signale dieselbe ist.
Die Schaltung 4 ermöglicht für den Fall eines komplexen
Signals das Herauslösen jeder Frequenz F, die jeweils
einem elementaren Signal entspricht, und die Berechnung
jeder entsprechenden räumlichen Frequenz Fs.
Gemäß einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform
ist der zweite Anfangspunkt der Signalausbreitung B kurz
geschlossen, so daß das zweite Eingangssignal das erste
Eingangssignal ist, welches sich in entgegengesetzter
Richtung nach Reflexion an dem Kurzschluß ausbreitet.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Übertra
gungseinrichtung 2, die in Zuordnung zur Schaltung 3 nach
Fig. 2 in der Vorrichtung nach Fig. 1 anwendbar ist:
Die Übertragungseinrichtung 2 kann auch zwei Übertragungs leitungen 210 und 220 enthalten, die parallel liegen und an einem Ende jeweils mit ihrer charakteristischen Impe danz Z1 bzw. Z2 abgeschlossen sind, während ihr anderes Ende jeweils demjenigen Ende der anderen Leitung gegen überliegt, das mit seiner charakteristischen Impedanz abgeschlossen ist.
Die Übertragungseinrichtung 2 kann auch zwei Übertragungs leitungen 210 und 220 enthalten, die parallel liegen und an einem Ende jeweils mit ihrer charakteristischen Impe danz Z1 bzw. Z2 abgeschlossen sind, während ihr anderes Ende jeweils demjenigen Ende der anderen Leitung gegen überliegt, das mit seiner charakteristischen Impedanz abgeschlossen ist.
Die beiden Eingangssignale werden an das offene Ende A, B
der ersten bzw. zweiten Übertragungsleitung 210 bzw. 220
angelegt.
Jede Kopplungseinrichtung 201, 202, ... 20N kann einen
ersten und einen zweiten Koppler enthalten, die einen
Teil des durch die erste bzw. die zweite Leitung 210, 220
übertragenen Signals abgreift, sowie eine Schaltung, wel
che die Summierung der abgegriffenen Signale durchführt.
In noch einfacherer Weise kann jede Kopplungseinrichtung
201, 202, ... 20N sowohl an die erste als auch an die
zweite Übertragungsleitung angekoppelt sein. Es findet
also eine Summierung der an jeder Leitung abgegriffenen
Signale an den beiden Punkten M1, M′1; ...; bzw. MN, M′N
statt, welche einander gegenüberliegen. Bei einer solchen
Ausbildung besitzen die Leitungen 210 und 220 eine pro
gressive Arbeitsweise. Diese Ausführungsform ermöglicht
erforderlichenfalls die Verstärkung der Signale längs den
Leitungen, während beider Ausführungsform nach Fig. 2 die
Verstärkung nur an den Eingängen A und B der Leitung 200
erfolgen kann.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Schaltungen
2 und 3 nach Fig. 1.
Die Übertragungseinrichtung 2 umfaßt eine Übertragungslei
tung 230 mit verteilten Konstanten und z. B. vom Koaxial
typ, an deren zwei Enden A und B die zwei Eingangssigna
le angelegt werden und deren Leitungsimpedanzen mit L
bezeichnet sind. Die Kopplungseinrichtung zum Abgreifen
der stehenden Welle ist durch Transistoren gebildet, wel
che in Fig. 4 durch ihre Ersatzschemata 201, 202, ... 20N
dargestellt sind. Die Eingangsstörkapazität der Transi
storen geht in die Berechnung der Leitungsimpedanz der
Leitung ein, und die Eingangskapazität jedes Kopplungs
transistors ist durch eine einzige Kapazität dargestellt,
die mit C bezeichnet ist.
Die Detektoren 301, 302, ... 30N der Untergruppe 3 sind
jeweils durch die Parallelschaltung einer Gleichrichter
diode D mit einer Kapazität C′ gebildet. Ein Raum/Zeit-
Umsetzer 31 vervollständigt z. B. wie bei Fig. 2 die Unter
gruppe 3 und gibt an seinem Ausgang 311 ein Signal Sp ab,
welches die Hüllkurve der stehenden Welle darstellt.
Fig. 5 zeigt eine detaillierte Ausführungsform der Meß
schaltung 4, wenn eine parallele Verarbeitung durchge
führt wird. In diesem Falle ist die Raum-Zeit-Umsetzvor
richtung 31 (Fig. 2 und 4) nicht erforderlich. Die von
den Detektoren 301, 302, ... 30N der Schaltung 3 zur Be
stimmung der Hüllkurve gelieferten Abtastproben werden
über Wichtungswiderstände 411, ... 41N; 421, ... 42N;
...; 4M1, ... 4MN an die positiven oder negativen Ein
gänge von M Addierschaltungen 41, ... 4M angelegt, so daß
der Ausgang 401, ... 40M jeder dieser M Addierschaltungen
41, ... 4M einem Punkt der diskreten Fouriertranformier
ten der Hüllkurve entspricht. Eine Gruppe 40 von Logik
schaltungen ermöglicht die Bestimmung desjenigen Kanals
unter den Kanälen 401, ... 40M, dessen Pegel maximal ist,
um daraus die entsprechende räumliche Frequenz Fs abzu
leiten. Diese räumliche Frequenz Fs wird codiert und von
der Schaltung 5 ausgewertet, um die Frequenz f = c.Fs/2
des ankommenden Signales zu berechnen.
Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht somit innerhalb
eines breiten Frequenzbandes die Berechnung der Frequenz
eines Signales sowie der jeweiligen Frequenzen von gleich
zeitig auftretenden Signalen, insbesondere von hoher
Frequenz.
Claims (21)
1. Verfahren zur Messung der Frequenz eines Signals,
dadurch gekennzeichnet, daß es aufeinanderfolgend umfaßt:
- - einen ersten Verfahrensschritt der Einspeisung des so genannten ankommenden Signals unbekannter Frequenz in den Eingang von Übertragungsmitteln in solcher Weise, daß in diesen Übertragungsmitteln ein erstes und ein zweites Signal entstehen, die als Eingangssignale be zeichnet werden und deren Frequenz dieselbe und gleich der des ankommenden Signales ist, und welche sich in entgegengesetzten Richtungen jeweils von zwei verschie denen Anfangspunkten ausgehend ausbreiten;
- - einen zweiten Verfahrensschritt der Erzeugung der Hüll kurve der resultierenden Welle, die in den Übertragungs mitteln vorhanden ist, wobei diese Hüllkurve periodische Änderungen der sogenannten räumlichen Frequenz Fs auf weist, die eine Funktion der Entfernung zu einem Refe renzpunkt der Übertragungsmittel ist, für den die von den beiden Eingangssignalen ab dem jeweiligen Ausbrei tungsanfangspunkt durchlaufenen elektrischen Wegstrecken gleich sind;
- - einen dritten Verfahrensschritt der Messung der räumli chen Frequenz Fs der Hüllkurve der resultierenden Welle; und
- - einen vierten Verfahrensschritt der Berechnung der Fre quenz des ankommenden Signals durch Multiplizieren der räumlichen Frequenz Fs der Hüllkurve mit dem Koeffizien ten c/2, worin c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle auf den Übertragungsmitteln ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Verfahrensschritt eine Abtastung der re
sultierenden Welle umfaßt, die an einer Mehrzahl von
N Punkten an den Übertragungsmitteln abgegriffen wird,
sowie eine Detektion jeder abgegriffenen Abtastprobe um
faßt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Detektion eine Raum-Zeit-Umsetzung folgt, die
es ermöglicht, eine Abtastkurve zu erzeugen, welche die
zeitabhängigen Änderungen der Hüllkurve der resultieren
den Welle darstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der dritte Verfahrensschritt die Bestimmung der Fre
quenz F der Abtastkuve, die dem ankommenden Signal der
Frequenz f entspricht, sowie die Berechnung der räumli
chen Frequenz der entsprechenden Hüllkurve umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenz F der Abtastkurve durch eine Fourier
analyse bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der dritte Verfahrensschritt die Berechnung der dis
kreten Fouriertransformierten und die Bestimmung der
räumlichen Frequenz fs umfaßt, welche dem höchsten Pegel
der genannten Fouriertransformierten entspricht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel zwei Übertra
gungsschaltungen enthalten, an deren Eingänge das eine
bzw. andere Eingangssignal angelegt wird und in denen die
Eingangssignale sich in zueinander entgegengesetzten Rich
tungen ausbreiten, und daß die Detektion an einer Mehrzahl
von Abtastproben durchgeführt wird, die der Summe von zwei
elementaren Abtastproben entsprechen, welche jeweils an
der einen bzw. anderen Übertragungsschaltung an einander
gegenüberliegenden Punkten abgegriffen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Detektion als Quadraturdetektion
vorgenommen wird.
9. Vorrichtung zur Messung der Frequenz eines Signals,
dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
- - Übertragungsmittel (2), an deren Eingang das sogenannte ankommende Signal der unbekannten Frequenz f einge speist wird und die Mittel zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Signales enthält, welche als Ein gangssignale bezeichnet werden und dieselbe Frequenz f wie das ankommende Signal aufweisen und sich in den Übertragungsmitteln (2) in einander entgegengesetzten Richtungen von einem ersten bzw. zweiten Punkt (A, B) ausgehend ausbreiten, die als Ausbreitungsanfangspunkte bezeichnet werden;
- - eine Einrichtung (3) zur Erzeugung der Hüllkurve der resultierenden Welle, die in den Übertragungsmitteln vorhanden ist, wobei die Hüllkurve periodische Änderun gen der sogenannten räumlichen Frequenz Fs aufweist, die eine Funktion der Entfernung zu einem Referenz punkt (Mo) der Übertragungsmittel ist, für den die elek trischen Wegstrecken gleich sind, die von den beiden Eingangssignalen ausgehend von ihrem jeweiligen Anfangs punkt zurückgelegt werden;
- - eine Einrichtung (3) zur Messung der räumlichen Fre quenz Fs der Hüllkurve der resultierenden Welle; und
- - eine Einrichtung (5) zur Berechnung der Frequenz f des ankommenden Signals, die gleich dem Produkt der räum lichen Frequenz Fs der Hüllkurve mit dem Koeffizienten c/2 ist, worin c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle auf den Übertragungsmitteln (2) ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Übertragungsmittel (2) aus einer Übertragungs
leitung (200, 230) gebildet sind, an deren erstes bzw.
zweites Ende das erste bzw. zweite Eingangssignal ange
legt wird, wobei die genannten beiden Enden den ersten
bzw. den zweiten Anfangspunkt der Ausbreitung der Ein
gangssignale bilden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Übertragungsmittel (2) aus einer ersten und aus
einer zweiten Übertragungsleitung (210, 220) gebildet
sind, die parallel liegen, an ihrem ersten Ende durch
ihre jeweilige charakteristische Impedanz (Z1, Z2) be
lastet sind und jeweils an ihrem zweiten Ende, welches
den ersten bzw. den zweiten Anfangspunkt (A, B) der Aus
breitung bildet, durch das erste bzw. zweite Eingangs
signal gespeist sind, wobei das erste Ende der einen
Übertragungsleitung (210, 220) jeweils gegenüber dem
zweiten Ende der anderen Leitung (220, 210) angeordnet
ist, so daß die beiden Eingangssignale sich in einander
entgegengesetzten Richtungen ausbreiten.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, da
durch gekennzeichnet, daß der zweite Anfangspunkt der
Ausbreitung (B) kurzgeschlossen ist, so daß das zweite
Eingangssignal das erste Eingangssignal ist, welches
sich in entgegengesetzter Richtung ausbreitet.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von N Abtastpro
ben der resultierenden Welle, die in den Übertragungs
mitteln (2) vorhanden ist, von einer Mehrzahl von N Kopp
lungseinrichtungen (201, 202, ... 20N) abgegriffen wird
und daß die Einrichtung (3) zur Erzeugung der Hüllkurve
der resultierenden Welle eine Mehrzahl von N Detektorein
richtungen (301, 302, ... 30N) enthält, die jeweils durch
eine Abtastprobe gespeist werden, welche von einer der
Kopplungseinrichtungen (201, 202, ... 20N) abgegriffen
wird.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von N Kopplungseinrich
tungen (201, 202, ... 20N) jeweils eine erste Abtastprobe
des ersten Eingangssignals an der ersten Übertragungslei
tung (210) sowie eine zweite Abtastprobe des zweiten Ein
gangssignals an der zweiten Übertragungsleitung (220) ab
greifen und jeweils die Summe der abgegriffenen beiden
Abtastproben bilden, und daß die Abgreifpunkte für die
beiden Abtastproben für jede Kopplungseinrichtung (201,
202, ... 20N) einander gegenüberliegen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Erzeugung der
Hüllkurve der resultierenden Welle ferner eine Raum-Zeit-
Umsetzeinrichtung (31) enthält, die aus der Mehrzahl von
erfaßten Abtastproben eine Abtastkurve (Sp) erzeugt, wel
che die zeitabhängigen Änderungen der Hüllkurve der re
sultierenden Welle darstellt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich
net, daß die Raum-Zeit-Umsetzeinrichtung (31) einen Um
schalter mit N Eingängen aufweist, die jeweils eine der
N erfaßten Abtastproben empfangen, welche nacheinander
auf den Ausgang des Umschalters mit einer Frequenz durch
geschaltet werden, die durch die Frequenz (fe) eines
äußeren Steuerimpulssignals bestimmt wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich
net, daß die Einrichtung (4) zur Messung der räumlichen
Frequenz Fs der Hüllkurve der resultierenden Welle eine
Schaltung zur Messung der Frequenz F der Abtastkurve (Sp)
aufweist, welche durch die Raum-Zeit-Umsetzeinrichtung
(31) erzeugt wird, und eine Schaltung zur Berechnung der
räumlichen Frequenz Fs nach folgender Beziehung enthält:
Fs = F/(Fe·Δs), worin Δs der Abstand zwischen den Kopp
lungseinrichtungen (201,202, ... 20N) ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß die Schaltung zur Messung der Frequenz F der Ab
tastkurve (Sp) eine Fourieranalyse-Schaltung ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Einrichtung (4) zur Messung der räumlichen
Frequenz Fs der Hüllkurve der resultierenden Welle eine
Schaltung zur Berechnung der diskreten Fouriertransfor
mierten enthält, welche parallel von den N erfaßten Ab
tastproben gespeist wird, die von der Einrichtung (3) zur
Erzeugung der Hüllkurve abgegeben werden, sowie eine
Schaltung (40) umfaßt, welche die räumliche Frequenz Fs
der Hüllkurve der resultierenden Welle bestimmt, die dem
höchsten Pegel der diskreten Fouriertransformierten ent
spricht.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Schaltung zur Berechnung der diskreten
Fouriertransformierten eine Mehrzahl von M Addierschal
tungen (41, ... 4M) enthält, deren positive und negative
Eingänge jeweils durch eine Summe von N erfaßten Abtast
proben gespeist werden, die von der Einrichtung (3) zur
Erzeugung der Hüllkurve abgegeben werden und die jeweils
durch einen Wichtungswiderstand (411, ... 41N; ...; 4M1,
..., 4MN) gewichtet werden, und daß die Ausgänge (401,
..., 40M) dieser Addierschaltungen die Schaltung (40) zur
Bestimmung der räumlichen Frequenz Fs der Hüllkurve spei
sen.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtungen
(301, 302, ... 30N) Quadraturdetektoren sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8305357A FR2661506B1 (fr) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | Dispositif a large bande pour la mesure de la frequence d'un signal, notamment pour la mesure des frequences respectives de signaux simultanes. |
Publications (2)
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