SE406815B - Smalbandig nivadetektor for detektering av en periodisk signal bland ett antal foretredesvis periodiska signaler - Google Patents

Description

7802765 '-3 ' 2 sker av frekvensjämförelsepiloten före alstring av önskade frekvenspiloter.

Tidigare kända metoder för eliminering 'av icke önskvärda störsignaler och nivå- detektering av en-visslperiodisk signal bland ett antal störande signaler inne- ”här att filtrera- den inkommande sammansatta signalen medelst ett smalbandigt filter, så. att endast den signal med den önskade frekvensen uppträder på filt- rets utgång och således enkelt kan nivådetekteras. Demxa metod är fördelaktig då den periodiska signalen ingår i en mängd icke periodiska signaler, men kan innebära onödiga kostnader för filterutrustningen i det fall att de störande signalerna är periodiska. Det smalbandiga filtret är nämligen svårt och tids- lcrävande att realisera syfte att uppnå den tillräckligt smala bandbredden i och för utfiltrering av den önskade periodiska signalen. _ Nivådetektorn enligt föreliggande uppfinning undviker helt problemet med ovan- _ nämnda smalbandiga filtrering av den inkommande sammansatta signalen och har till ändamål att detektera en periodisk signal bland ett antal andra periodiska signaler, vilkas frekvenser relativt den önskade periodiska signalen är så närliggande att konventionella filtermetoder blir svåra att realisera.

Uppfinningen, vars kärmetecken framgår av efterföljande patentkrav, skall nu närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar i vilka-_ figur 1. visar ett blockschema över nivådetektorn enligt uppfinningen, figur 2 visar ett frekvensdiagram för vissa signalstorheter, vilka uppträder i anordningen enligt figurl, figur 3 visar ett kopplingsschema över en kretsteknisk realisering av vissa block i schemat enligt figur 1,__ figur f; visar ett tidsdiagram över vissa signalstorheter, vilka uppträder i kretsschemat enligt figur 3.

I blockschemat enligt figur 1 betecknar Vin den till nivådetektorn inkommande signalen, vilken innehåller dels den periodiska signal som skall detekteras, dels de periodiska signaler som över-lagrats denna och som inverkar störande.

Insignalen Vin tillförs ena ingången av en produktmodulator MOD, vars andra ingång är ansluten till en kretsanordning, exempelvis' en oscillator OC, men som även kan utgöras av en-faslåst slinga av känd typ. Oscillatorn OC avger en sinusformad signal Vc till produktmodulatorn MOD, vars amplitud är av be- stämt värde och vars frekvens är sauna som frekvensen hos den periodiska signal vars nivå skall detekteras. Utsignalcn från produktmodulatorn MOD är a i o 7802765 '-3 betecknad Vmod. Om det anges att insignalen Vin är sanmiansatt 'av en sinus- formad signal som exempelvis representerar en frekvenspilot i ett IBM-system och ett antal n sínusformade signaler härrörande från vissa talkanaler i systemet, kan Vin tecknas som A “A Vin = Vo cos w t + ZVp cos(w '+ w )t o _1 o p där frekvenserna m är belägna i omedelbar närhet av wo , dvs mo>>wp för alla p. Oscillatorn OC avger en signal Vc = Vs cos( mot + <5) i där q) betecknar fasläget inelativt signalen 'V0 cos mot, Utsignalen Vmod från produktmodulatorn MOD kan då tecknas som __ n Vmod = k Vin Vc = k Vnflçc cosw t ° cos(w't + cb) + k Vs Vp Cos(un +01 )t ' _m m 0 0 m Pgl 0 p cosünot Hb) eller . n A Vmod -_- åkm V0 V0 [cos(2 unot+ ' p=1. där km är en. känd för modulatorn karakeristisk konstant.

Till modulatorns utgång är anslutet ett bandpassfilter BP av konventionell typ, eizempelvis ett aktivt filter, med lindriga krav på hrantheten mellan pass- och spärr-band. Filtret BP är så dimensionerat att dess passband i huvudsak överens- stämmer med det frekvensband 'inom vilket skillnadsfrekvenserna un? är belägna, dvs inom det lägre frekvensområdet (av storleksordíngen 0,1 - 10 kHz). Filtrets' BP passband överensstämmer således i huvudsak med det sidoband kring frekvensen wo i vilket komponenterna hos de störande periodiska signalerna Vp cos(we+ :ngt _(p==1§ 2, ..., n) är belägnafÖver utgången av' bandpassfiltret BP fås således en signal VM där ^ “A . VM = åkm Vcpšll/'p cos (w pt-F (p) I figur 2 är visat frekvensspektnnm för insignalen Vin jämte spektrum för ut-V signalerna Vmod och VM, För att illustrera egenskaperna hos filtret BP är dess frekvenskarakteristik antydd med streckïde linjer, varvid framgår att lindriga hav kan ställas på dess selektivitet.

Signalen VM liksom insignalen Vin utgörs av en summa av sinusformade signaler, dvs vardera av en s k svävning. Maximivärdet hos repektive signal erhålles vid den tidpunkt då samtliga ingående sinuskomponenter har maximivärde samtidigt, . dvs då deras toppvärden sammanfaller och denna tidpunkt återkommer med en viss period. Periodtiden T blir därvid bestämd av de enskilda sinuskomponenternas periodtid. Om exempelvis signalen 'VM innehåller fem olika sinuskomponenter var- M “ïaoäfvesi-iä dera med periodtiden É,5,7.,l1 och' 15 tidsenheter, blir perioden för svävning- ens maximivärde 7x11x15'= 1155 tidsenheter. För signalerna Vin och VM gäller att deras maximivärden vid de näznndatidpunkterna kan tecknas som A n A ' I 1 A n Å (Vin)max = Vo + 2 Vp och (VM)max = ïkm Yc Z Vp. p=1 ~ , p=1 Över bandpassfiltrets BP utgång är en förstärkare F av i och för sig känt slag ansluten, vilken för var och en av de i signalen VM ingående sinuskompo- ' nenterna ger en konstant fasvridning. Till förstärkarens F utgång och till ingången av nivådetektorn är anslutna toppvärdeslikriktare RLI respektive B12, vilkas båda utgångar är anslutna till minus respektive plusingången av en summator S, vars utgång bildar detektorns utgång. Förstärkaren F antages ha förstärkningen G och ger över sin utgång en signal GVM och de båda toppvärdes- likríktarna RL1, RL2 detekterar ovamiämnda maximivärden hos signalerna GVM respektive VímnSåledes fås över utgången av likriktaren RL1 en signal med värdet šGkmVc Ål Vp och över utgången av likriktaren RL2 fås en signal med p.. n _ värdet ço + Ü Gp. Utsignalen Vut från detektorn har således värdet i p=1 .\ n A A n ^ z: .vp -åck ve z vp _ m _ p-l p-l _ A Vgt = Vo + - A Fórstärkningen G hos förstärkaren F kan' nu väljas så att produkten åG-kmVc = 1, eftersom både km och ac är kända storheter. Således fås att Vut = Vo, varigenom en detektering av den önskade signalens nivå erhållits.

Kopplingsschemat enligt figur 5 visar en kretsteknisk realisering av de båda topplikriktarna BLI, RL2 jämte summatorn S. Likriktaren BLI, som detekterar det positiva toppvärdet hos signalen GVM, består av en npn-transistor Ti vars bas är ansluten till en .BB-länk bestående av kondensatorn Co och motståndet Ro.

RC-länkens funktion är främst att spärraev- likkomponent och mycket lågfrekventa komponenter, vilka uppträder på ingången a. Kollektorn hos transistorn Ti är ansluten till en förspänning Ucc och emittern är ansluten till en kondensatorCl förbImden medjordpotential. Ett motstånd R är via ett första motstånd R1 i summatorkretgen S anslutet över kondensatorn Cl och bildar med denna en tids- krets. På liknande sätt är topplikriktarerx RL2_ som detekterar det negativa ' toppvärdet hos inkonuunnde signalen Vin uppbyggd av pnp-transistorn 'l'2, IIS-länken RoCo samt en tidskrets bildad av motståndet R och av ett andra motstånd ' H2 i summatorkretsen S samt kondensatorn G2. Sumnatorkretsen S är sålunda bildad av motstånden RI, R2 och ingår samtidigt i rvaozvss-3 5 var och en av tidskretsarna. Värdet på-motstånden H1, R2 och R är valda så att R» RI, R» RQ, varigenom tidskonstanten i huvudsak är bestämd av B61 och RC2.

Transistorerna T1 och T2 fyller främst funktionen att likrikta inkommande signal (via sin bas-emitterövergång) och kan ersättas med vanliga dioder. Fördelen med att som visats utnyttja transistorer är attlviss förstärkning av signalströmmarna till ingångsklämmorna a och b kan erhållas.

Tidsdiagrammet enligt figur 1; åskådliggör funktionen hos exempelvis toppvärdes- likriktaren BLI, vilken mottager signalen GiïM. Tidsintervallet To visar start- förloppet, varvid kondensatorn C1 uppladdas successivt av de inkommande positiva spänningstopparna. Under uppladdningsintervallen av kondensatorn C1 är transis- torn T1 ledande. Vid tiden tp uppträder maximivärdet av den inkommande signalen GV M _ C1 är uppladdad till sitt mgximala värde. Under tidsintervallet T, svarande mot , vilket utgör värdet å Gp enligt vad som ovan visats och kondensatorn ovannämnda periodtid mellan två maximivärden, urladdas kondensatorn Ci ett visst belopp »bestämt av tiaskonsmnten (m + R)c1 s mn. vid tiden u har den imon- mande signalen åter ett maximivärde, varvid transistorn T1 leder och kondensatorn C1 får ett laddningstillskott svarande mot spänningshöjningen upp till maximi- värdet. På liknande sätt fås i toppvärdeslikriktaren RL2 bestående av kretsen T2, R, R2, C2 en toppvärdeslikriktning av de negativa spänningstopparna hos den in- kolmnande signalen Vin. Utsignalen' Vut är bildad ur sunnnan mellan nivåerna (med tecken) av de likriktade positiva och negativa spänningstopparna hos signalerna GVM respektive Vin, vilket enligt ovan utgör nivån Vo hos den sökta periodiska A sigialen Vocos mot.

Den ovan beskrivna nivådetektorn arbetar exakt vid närvaro av en periodisk stör- signal i enlighet med de visade beräkningarna. Approximativt fås samma resultat om smalbandigt brus finnes istället för den periodiska störsigualen g çp cos(wo + Lop)t. Med smalbandigt brus avses i detta sammanhang lågfrekventa gzïånaler i vilka storheterna l//sp och mp varierar slumpvis. Ett tillfälligtvis högt värde hos insignalen Vin motsvarar ett högt värde hos signalen VM, varför en motsvarande störningsundertryckning sker i summatorluetsen S. Eftersom bruset ej är periodiskt blir toppvärdeslikriktarnas RL1, RL2 utsignal vardera ej helt konstant utan :får en långsam överlagrad mindre växelkomponent beroende på att exakt samma toppvärde aldrig periodiskt förekommer vid tiderna to, tl, osv en- ligt figur 4, Praktiska erfarenheter visar dock att de av växelkomponentern orsakade variationerna är obetydliga så att en god uppskattning av den önskade nivån Vo ändå kan erhållas.

Claims (1)

1. vaozvssßzi 'PAT-I-ENTKRAV Smalbandig nivådetektor föryatt ur en till detektorn inkommande .signal detektera nivån hos en periodisk signal med en viss frekvens av ett antal störande, företrädesvis periodiska signalerpvilkas frekvenskomponenter har sina frekvenslägen inom ett sidoband av den periodiska signalen, k ä n n e - t e ck n a d av en kretsanordning (OC) för att alstra en periodisk signal (Vc) med bestämd amplitud och frekvens lika medpfrekvensen (Wo) hos nämnda periodiska signal, en modulatoranordning (MOD) för att bilda produkten av nämnda inkommande signal (Vin) och nämnda periodiska signal (Vc), en filter- anordning (BP) för utfiltrering av frekvenskomponenterna (Vp) hos nämnda antal störande periodiska signaler, en förstärkaranordning med en bestämd och för var och en avnämnda frekvenskomponenter konstant fasvridning för nlultíplicering av dessa komponenter-med ett bestämt värde, en första och en andra toppvärdeslikriktare (RLI, RL2) för att bilda toppvärdet av den från förstärkaranordningen erhållna signalen (GVM) respektive för att bilda topp- vännen av den inknnnnnae signalen (vin), en aiffernnskrets (s) för att bilda skillnaden mellan de från nämnda likriktare erhållna toppvärdena, vilken skillnad utgör ett mått på den önskade nivån hos den periodiska signalen. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: