SE418136B - Anordning for detektering av en frekvens f?711 i en signal som foreligger i en pcm-kodad form - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 40 K i_|.-.ß1,w.». uw-n1,>gw'r--1ny,f.~ Å\wf--»\'.^ M3 '.-~'~.-'I Hr* .a-aen-wflrf -~ « .- '1- ;..».'.. 7806681-8 Ett syfte med uppfinningen är att ytterligare reducera antalet komponenter hos en dylik anordning och att öka dess till- förlitlighet.

Detta syfte uppnås genom att anordningen enligt uppfinningen erhållit de i patentkraven 1 angivna kännetecknen.

Uppfinningen utgår från en anordning för detektering av en frekvens fï i en signal, som föreligger i en PCM-kodad form och vars samplingsfrekvens är fz, varvid fzavå . f1, där p och q är heltal och p är större än Zq, vilken anordning innefattar dels en krets som avger en puls vid varje teckenändring i nämnda signal och dels en räknekrets för räkning av dessa pulser under en mätperiod. Uppfinningen utmärks därvid av att räknekretsen be- står av en med frekvensen fz opererande upp/ner-räknare, vilken förskjuts i en första riktning ett antal steg a varje gång nämnda puls uppträder och vilken förskjuts i en andra riktning ett antal steg r vid frånvaro av nämnda puls, varvid a och r är så valda att kvoten % är lika med Ešåfl. Dessutom är enligt uppfinningen ett organ anordnat för att detektera huruvida räknaren avviker mer än ett förutbestämt antal steg, som är en funktion av p och - q, från en given ställning, till vilken den är återställd vid början av mätperíoden. Förefintligheten av frekvensen fï känne- tecknas av frånvaron av en dylik detektering under mätperioden.

Vid en speciell utföringsform av uppfinningen, där Ö- fz = å - fï med E nära ett, utmärks anordningen av att upp/ner-räknaren dessutom med frekvensenlfi-4 I' fz mottager pulser för korrigering av förskjutningen i nämnda andra riktning, om C är större än "1", och för korrigering av förskjutningen i nämnda första riktning, om fär mindre än “1".

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande med hjälp av två figurer på bifogade ritning, där fig. 1 schematiskt visar en anordning enligt uppfinningen för det fallet att exakt 1, och fig. 2 visar en variant av anordningen enligt uppfin- ningen för det fallet att Fig. 1 visar schematiskt den enklaste uppbyggnaden av en anordning enligt uppfinningen, för det fallet att p = 4, q = 1 och ¿'= 1. Man antager därvid exempelvis att fz representerar samp- lingsfrekvensen hos en PCM-kodad telefonkanal, dvs. fz = 8000 Ha. Ändamålet med anordningen enligt fig. 1 är sålunda att detektera förefintligheten av en frekvens 51 = 2000 Hz. Det förefinnes därvid lika många sampel som ändrar tecken i förhållande till det före- . få., -~f -Ä-'fJÉ -f:'.-.~.Å= if mg; www» now \.->f.:«w.-Ä« »§¿gq_,g,~+\¶nep-\w-gw4-_htm~{u3¶ . __.__«__'. ._\_ _. 'e ._,-,-_..,ï. V ~_ b' ^-¿ _,- _ .~-_,|.. *_ '-,' -. 10 15 20 25 30 35 40 .;»=§-.$ 1.@.. . gående samplet som det finns sampel som icke ändrar tecken.

Anordníngen enligt fig. 1 mottager de successiva samplens tecken på en ingång S. En EXELLER-grind 20 avger en binär signal CS, som indikerar huruvida tecknet hos ett aktuellt sampel skiljer sig från ett föregående sampels tecken eller inte. Denna grind 20 övervakar den bínära signalen på ingången och på utgången hos en bistabil vippa 21, som mottager de successiva tecknen med samp- lingsfrekvensen fz.

Denna binära signal CS tillförs till en upp/ner-räknare 10 via två OCH-grindar 11 resp. 12. Upp/ner-räknaren är försedd med två ingångar ("+" och "-") för uppräkning respektive nerräkning.

Bessa två ingångar är anslutna till grindarnas 11 och 12 utgångar.

Grinden 11, vilken styr uppräkningen, mottager förutom den binära-« signalen CS samplingsfrekvensen fz i form av korta pulser (8000 Hz).

Grinden 12, vilken styr nerräkningen, mottager den binära signalen CS i inverterad form och dessutom samplingsfrekvensen fz. Varje gång som en puls via grinden 11 tillförs till uppräkningsingângen ("+") på upp/ner-räknaren 10, framstegas den senare ett steg; varje gång som en puls via grinden 12 tillförs till nerräknings- ingången ("-"), tillbakastegas upp/ner-räknaren 10 ett steg.

En tredje ingång på upp/ner-räknaren 10, vilken i det ifråga- varande exemplet innefattar tre bistabila vippor, betecknas "011".

En via en klämma 13 till denna tredje ingång tillförd puls instäl- ler upp/ner-räknaren i ett tillstånd 011, vilket befinner sig mitt i ett funktionsområde, dvs. P, som sträcker sig mellan tillstån- den 000 och 110. Klämman 13 mottager klockpulser med en repeti- tionsperiod av t.

Utsignalerna från upp/ner-räknaren 10 tillförs till en OCH-grind 14, som avger en binär "1"-signal endast när upp/ner- -räknaren överskrider det ovannämnda området P, dvs. i föreliggan- de fall när upp/ner-räknaren uppnår sin fulla kapacitet (till- ståndet 111). Grindens 14 utgång är ansluten till ingången på en bistabil minnesvippa 15, som nollställs med hjälp av en via en klämma 19 tillförd puls. Den komplementära utgången på denna bistabila vippa är ansluten till en utgångs-OCH-grind 16, som även styrs av den via klämman 19 tillförda pulsen. Utgàngen 17 från denna OCH-grind 16 utgör anordningens utgång. Klämman 19 mottagerklockpulsermed en repititionsperiod t', som är en multipel av klockperioden t.

Anordningcns funktion är såsom följer: _ ._ . , _ _ _ ._ . ~ -vl- fw... .'» ' ' ' ...aa- -»-. »f . '- »sy-M.|:,_yv-H1~r:_ ¿v,.1-~y-;.~,-v_y_»,ï1f -'.'-,_- upp; ' " '^ ' ""'* _ . . . _ _ ~ , _; __ 4 -v _v¿\*_~_\«..«uv-, ~.r_*;~~*:ï-~ñz§\ f m '*~_.æf'^»¿,-:".'¿ r; “f-'w-fi-Wa' f-r f" - w. ~ f _ ' ' _, . r " _ ' _' '^ > « - - _ -- _ . - -' " .i .g-FW ' än fngumnf 10 15 20 25 30 35 40 _- wßlff.. 7806681-a I det fallet att samplingsfrekvensen är fyra gånger högre än den frekvens som skall detekteras, observeras i medeltal för successiva samplingsperioder lika många teckenändringar som fràn- varande teckenändringar. Följaktligen arbetar upp/ner-räknaren 10 med en hastighet av 8000 Hz alternerande med uppräkning och ner- räkning. Vid början av en period t inställer en via klämman 13 tillförd puls upp/ner-räknaren vid mitten av området P. Om räknaren icke överskrider detta område, dvs. om den aldrig uppnår tillstån- det 111, presenteras frekvensen 2000 Hz. Syftet med återställ- ningen till tillståndet 011 med hjälp av pulser, som definierar_ perioden t, är att möjliggöra en detektering av ett band av frekvenser omkring 2000 Hz. Ju kortare denna period är desto större blir det detekterade frekvensbandet.

Det bör observeras att vid frånvaro av denna frekvens uppnår upp/ner-räknaren 10 snabbt tillståndet 111, antingen genom över- skridande uppräkning eller genom överskridande nerräkning, och omkopplar därvid víppan 15.

Man bör även observera att anordningen enligt uppfinningen icke endast kontrollerar huruvida den sökta frekvensen i genom- snitt uppträder, utan även anger om den signal som skall kon- trolleras märkbart skiljer sig från denna genomsnittliga frekvens.

Tack vare detta reagerar anordningen enligt uppfinningen för variationer i signalen fz utan användning av särskilda organ.

En variation i frekvensen under den totala mättiden t' medför att signalen icke beaktas liksom den sökta frekvensen. Längden av perioden t' bestämmer graden av okänslighet mot variationer.

I det fallet att kvoten p/q har ett värde som skiljer sig från fyra är räknebalansen icke längre säkerställd genom fram- stegning respektive tillbakastegning av ett steg, eftersom en analysering av signalen visar att det icke längre i genomsnitt förefinnes ett sampel utan teckenändring för varje sampel med teckenändring vid applicering av den frekvens som skall detek- teras.

Mera allmänt tager man hänsyn till q perioder av den frek- vens som skall detekteras. Under dessa q perioder finns det i genomsnitt p - 2q sampel utan teckenändring och Zq sampel med teckenändring. Det är sålunda tillräckligt att framstega upplner- -räknaren p - Zq steg varje gång en teckenändring uppträder och tillbakastega räknaren 2q steg varje gäng ingen teckenändring upp- träder; om q är lika med 1 och p är ett jämnt tal delas dessa ' “ 'Il-s.". -.~ «..-~ ~. »_ . a~'~“~"*“*_g,^~*-*å 1 ï 10 15 20 25 30 35 40 4_ _ ., _- _ _' ï _ _>_ _ 4.» _ _., ~" ._¿_.,_,: ”CN” <- '> tft-gul .\..~4s..)_.»..|I-L.\r -..,4..~^.t'¿-_.wv.v-bf 4~_~-n~«.,.-.t,-, _,tg:.tt_¿-lgf¿.5:¿¿¿_,wfltu- _., ”undanta-mr Éeaesat-a an. antal steg med två. Sammanfattningsvis är det antal steg -dvs. a - med vilka upp/ner-räknaren framstegas vid varje teckenändring och det antal steg -dvs. r - med vilka upp/ner-räknaren tillbaka- stegas varje gång ingen teckenändring förekommer sådana att kvoten É är lika med Bšåg . _ Det bör observeras att upp/ner-räknaren 10 kan realiseras med hjälp av en adderare följd av vippor av D-typ, som år åter- kopplade till en första grupp av ingångar på adderaren. En andra grupp av ingångar på adderaren är därvid anslutna till utgången från ett minne, exempelvis ett fast minne, i vilket talen a och_ r är lagrade och vars utläsning är styrd vid frekvensen fz av signalerna CS och ÉÉ,-dvs. med hänvisning till fig. 1- av ut- signalerna från grindarna 11 och 12. Upp/ner-räknarens till- stånd bestäms naturligtvis av vippornas respektive tillstånd, och återställningen av upp/ner-räknaren vid början av varje period t åstadkommes genom en påtvingad inställning av vipporna i de motsvarande tillstånden.

Utsträckningen av det ovannämnda området P, utgående från vilket man dimensionerar upp/ner-räknaren, är bestämd såsom en funktion av p och q. Ett exempel därp = 4q har givits ovan.

I det fallet att p är större än 4q förefinnes grupper av kon- sekutiva sampel utan teckenändring åtskilda av isolerade sampel med teckenändring. Man kan enkelt visa att dessa grupper består av ett antal sampel som maximalt är lika med ett antal k sådant att k-1 ¿ Råå <1<. net är därför nödvändigt i detta fan att upp/ner-räknaren , utgående från mitten av området P, kan till- bakastegas minst k-Zq steg utan att lämna detta område. Ju mera områdets P utsträckning överskrider 2'k-2q desto större blir det frekvensband omkring f1, som kan detekteras.

På motsvarande sätt kan man se att när p ligger mellan Zq och 4q är det nödvändigt att upp/ner-räknaren, utgående från mitten av området P, kan framstegas minst k'- (p-Zq) steg, varvid k' är ett heltal sådant att k'-1 3 šåëä < k', utan att lämna detta omrâde. Återigen gäller att ju mera områdets P utsträckning överskrider 2-k'- (p-Zq), desto större blir det frekvensband om- kring f1, som kan detekteras.

I det fallet att frekvensen f1 eller bråkdelsundermultipel av frekvensen fz, eller om frekvensen f1 icke exakt är en enkel bråkdels-undermultipel av frekvensen 52 (enkel bråkdels-undermultipel: p och q år icke särskilt höga) 1 icke exakt är en heltals- .~1z-v'*"*H<Ä\?-'Ä Ä l'- ...wh-aaon-n-n-amnarremr- -v-e »aa-v ' ß 'vara :ffgf [Å .. Mif. 10 15 20 25 30 ivsossšï-ei modifieras anordningen enligt fig. 1 något, varvid den modifierade anordningen representeras av fig. 2. I detta fall gäller att ¿-fz = å fï med ¿ nära ett.

Exempelvis önskar man detektera en signaleringsfrekvens f av 2100 Hz för en samplíngsfrekvens av 8000 Hz. I detta fall 1 antager man att p är lika med 4, q är lika med 1 och E är lika med 1,05.

I fig. 2 utnyttjas samma hänvisningsbetcckningar som i fig. 1 för element med motsvarande funktion. Mellan grinden 12 och nerräkningsingången på upp/ner-räknaren 10 är en ELLER-grind 18 anordnad, som dels mottager utsignalen från grinden 12 och dels en pulsföljd med frekvensen üí-1) fz = 400 Hz, dvs. en puls för var 20:e puls med samplingsfrekvensen fz. Dessa till grinden. 18 tillförda pulser är något fördröjda i förhållande till pulserna fz för att förhindra en koincidens med de senare. Genom denna modifiering införs en extra puls på upp/ner-räknarens 10 ner- räkningsingàng, och vid förefintligheten av frekvensen 2100 Hz uppnår sålunda upp/ner-räknaren aldrig tillståndet 111.

Denna extra puls skulle naturligtvis i stället tillföras till uppräkningsingángen om Man har sålunda ett mycket enkelt medel för att anpassa anordningen till de skilda frekvenser, som skall övervakas.

Det bör observeras att fastän speciella utföringsformer av uppfinningen ovan beskrivits ytterligare modifieringar kan åstadkommas och/eller att vissa organ kan ersättas av andra tekniskt likvärdiga organ inom uppfinningens ram. Exempelvis kan man i stället för att framstega upp/ner-räknaren vid en tecken- ändring och tillbakastega räknaren vid ingen teckenändring tillbakastega den i det första fallet och framstega den i det andra fallet. ' * ~ _, ' _~4.x-_H-..»- .,._q - ..--.-......_~~-.«.-.._'.»,ti *_n~_~.=w~=.\.:.'i-w¿.;~«.n.- .=_,¿,= ~ ' azr-«.-rrfæast~a-r.-.=rx' -1.:.-:-a;-,-._.a;=¿ , _' - ~ ___- .... ...i Jfl- .ni-nr -_.-“-..-~1unn-«m.@.n-

Claims (2)

.i ^.:.~§"f\Å.«Ä~É-.,' där »' :Åh-He .- x * ,-» ..' ».--_'_'_ '_ > ._ .~- i _ v . . .~,-;Mu:u;.n;1¿._,-._.¿,..,_,.~- gu. .-^_-¿.-~.-;..a._-,~.m,v.».u»..>.-.\.= a ,,,-.- .A-fnewß.. _» . amqtßv... __ fflflflmfvm-J x . . ._ . . V __ d, . -.' ...amflhnnnø-naønuvunu-Å-gm__w___.r_ , ..___;.__a¿_-..-øu~nmnnfi.~ . _ _ i 7506 81-8 Patentkrav

1. Anordning för detektering av en frekvens f] i en signal, som föreligger i en PCM-kodad form och vars samplingsfrekvens är fz, varvid f2a=å - fï, där p och q är heltal och p är större än 2q, vilken anordning innefattar dels en krets som avger en puls vid varje teckenändring i nämnda signal och dels en räknekrets för räkning av dessa pulser under en mätperiod, k ä n n e - t e c k n a d av att räknekretsen består av en med frekvensen fz opererande upp/ner-räknare, vilken förskjuts i en första riktning ett antal steg a varje gång nämnda puls uppträder och vilken förskjuts i en andra riktning ett antal steg r vid frán- varo av nämnda puls, varvid a och r är så valda att kvoten % är lika med Bššg, och ett organ för att detektera huruvida upp/ner- « -räknaren avviker mer än ett förutbestämt antal steg, som är en funktion av p och q, från en given ställning, till vilken den är återställd vid början av.mätperioden, varvid förefintligheten av frekvensen f1 kännetecknas av frånvaron av en dylik detektering under mätperioden.

2. Anordning enligt kravet 1, för det fallet attáf- fz =å ' f1 med -räknaren dessutom med frekvensen{¿5-1I- fz mottager pulser för korrigering av förskjutningen i nämnda andra riktning, om ¿'är större än "1", och för korrigering av förskjutningen i nämnda första riktning, om