DE1285635B - Selbstabstimmendes Filtersystem - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein selbstabstimmendes schlagenen Filtersystem durch Verwendung einer Filtersystem mit einer Anzahl von parallelgeschalte- logischen Schaltung gelöst, die wahlweise ein Tor ten Kanälen, denen ein gemeinsames Eingangssignal oder gleichzeitig mehr als ein Tor derart öffnet, daß zugeführt wird, wobei jeder Kanal ein Filter auf- das oder die Tore gemäß einem vorbestimmten festen weist, das einen entsprechenden Mittenfrequenzwert 5 oder variablen Programm in Abhängigkeit von dem hat, wobei alle diese Mittenfrequenzwerte über einen speziellen Kanal, in welchem die Stärke einer Signalvorbestimmten Frequenzbereich verteilt sind und komponente den Schwellwert überschritten hat, auswobei die Filterausgänge über Torschaltungen mit wählbar ist oder sind.

dem Ausgang des Systems verbunden sind und wobei Auf Grund dieser Schaltung wird in dem Kanal,

Einrichtungen vorgesehen sind, um ein Tor zu öffnen, io in dem die Signalkomponente am stärksten ist, zuwenn die Stärke der Signalkomponente, die durch mindest ein Ausgangskanal gemäß einem vorbeden entsprechenden Kanal hindurchgeht, einen vor- stimmten logischen Schaltplan, der fest oder veränbestimmten Schwellwert überschreitet. derlich sein kann, ausgewählt, wobei dieser Schalt-

Das Signal-Geräusch-Verhältnis in einem Nach- plan durch die Programmierung der logischen Schalrichtenübermittlungssystem, beispielsweise bei eh\em 15 tung bestimmt wird. Mit besonderem Vorteil können Amplituden- oder Frequenzmodulationsempfänger, hierzu Filter mit nur einer Polstelle, nämlich Resoist bekanntlich unmittelbar abhängig von dem Durch- nanzkreise oder äquivalente Schaltungen mit nur laßbereich der Filterschaltungen in dem System. Die einer Resonanzfrequenz verwendet werden, die ledig-Beseitigung von Geräusch- und Störsignalen erfor- lieh eine +90° nicht übersteigende Phasenverschiedert es, daß der Durchlaßbereich gerade so schmal 20 bung einführen. Demgegenüber werden bei den beiist, daß sämtliche Nutzkomponenten in dem Ein- den zuvor erwähnten bekannten Filtersystemen gangssignal übertragen werden. Die Frequenzen des grundsätzlich Filter mit mehreren Polstellen verwen-Eingangssignals können sich jedoch während der det, die eine Phasenverschiebung von max. +180° Übertragung, beispielsweise wegen Verschiebung der (für zwei Pole) einführen. Eine Parallelschaltung Trägerfrequenz oder aus verschiedenen anderen 25 mehrerer derartiger Filter wäre aber wegen der bei Gründen, ändern. Wenn der Durchlaßbereich des der Überschneidung der Bänder dieser Filter aufFilters daher unverändert bei einem schmalen An- tretenden Schwingungen unmöglich, durch die im fangswert verbleibt, ist es möglich, daß nicht alle Ausgangssignal untragbare Störungen auftreten wür-Modulations- und sonstigen Nutzfrequenzkompo- den. Erst durch die Erfindung wird es ermöglicht, nenten des Eingangssignals durchgelassen werden 30 bei einem solchen Filtersystem eine große Anzahl und so eine Verzerrung entsteht. Dies tritt besonders von Kanälen vorzusehen, die jeweils einen einfachen unangenehm auf bei Frequenzmodulationsempf an- Resonanz- oder Abstimmkreis mit nur einer Polstelle gern wegen deren breiten Frequenzbereichen. besitzen, der eine verhältnismäßig kleine Menge der

Es sind selbstabstimmende Filternetzwerke bereits gesamten Signalenergie durchläßt. Das Schalten der bekannt, die aber nicht allgemein befriedigend sind. 35 Kanäle wird hierbei zunächst diejenigen Kanäle um-Bei einer Art der herkömmlichen Selbstabstimmfilter fassen, die den kleineren Anteil der gesamten Signalwird ein Satz abgestimmter Kreis mit veränderlicher energie durchlassen, wodurch das von den Schalt-Dämpfung verwendet. Ein solches Netzwerk weist operationen eingeführte Geräusch und Verzerrungen einen sehr beschränkten Bereich der selbstabstim- auf ein Minimum verringert werden. Des weiteren ist menden Einstellung auf und besitzt daher begrenzte 40 das Netzwerk gemäß der Erfindung in der Lage, einAnwendbarkeit. Weiterhin wurde eine Vielzahl voll- fach und wirksam laufende Schwankungen der Freständiger Vier-Pol-Filterwerke verwendet, die wahl- quenzen des Eingangssignals zu berücksichtigen, und weise in und aus dem Stromkreis geschaltet werden ist daher besonders geeignet, um in Analogdatenverkönnen. In einem solchen System kann der Selbst- arbeitungsanlagen sowie in Ziffernsystemen verwenabstimmbereich ziemlich breit sein, doch bringt das 45 det zu werden. Die Anpassungsfähigkeit und Viel-Schalten der Filternetzwerke unter der Last der seitigkeit des Filtersystems nach der Erfindung ist Signalenergie so viel Geräusch und Verzerrung mit beträchtlich größer als bei bisher bekannten dersich, daß dem praktischen Energiepegel des Ein- artigen Filtersystemen.

gangssignals erhebliche Grenzen auferlegt werden, In der Zeichnung sind Filtersysteme der erfin-

die das System für viele Anwendungsmöglichkeiten 50 dungsgemäßen Art in mehreren beispielsweise geungeeignet machen. wählten Ausführungsformen schematisch veranschau-

Beispielsweise ist auch schon ein automatisch sich licht. Es zeigt

abstimmendes Filtersystem bekannt (USA.-Patent- F i g. 1 ein allgemeines Funktionsschema des

schrift 2 848 713), bei dem eine Mehrzahl von Ab- Filtersystems gemäß der Erfindung, wobei einer der stimmkreisen vorgesehen ist, die zum gemeinsamen 55 Frequenzkanäle im einzelnen wiedergegeben ist, um Empfang eines Eingangssignals miteinander verbun- die elektrischen Stromkreise mit ihren wesentlichen den sind. Bei dieser bekannten Filterschaltung wird Bestandteilen darzustellen,

jedoch jeweils ein einziger Frequenzkanal ausgewählt, Fig. 2 eine Form des Matrizennetzwerkes, das als

in dem die Signalkomponente am stärksten auftritt. logische Verbindungsschaltung in dem System nach Dies trifft auch beispielsweise für eine weitere 60 der Erfindung verwendbar ist, bekannte Filterschaltung zu (USA.-Patentschrift Fig. 3 ein abgeändertes Matrizennetzwerk und

022 471), bei der zwei benachbarte Frequenzkom- F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der logi-

ponenten gleiche Stärke haben. sehen Verbindungsschaltung, die eine Matrize der

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, allgemeinen in Fig. 2 dargestellten Ausführung und ein Filtersystem der eingangs erwähnten Art zu 65 eine Umwandlermatrize umfaßt, schaffen, das optimale Frequenzkennlinien jeweils Das in F i g. 1 dargestellte selbstabstimmende FiI-

als Funktion der Frequenzen der Eingangssignale ternetzwerk weist eine Eingangsklemme 10 zum aufweist. Diese Aufgabe ist bei dem hier vorge- Empfang eines Eingangssignals, beispielsweise vom

Ausgang einer Zwischenfrequenzverstärkerstufe eines üblichen Transistorschaltpraxis verbinden Belastungshier nicht dargestellten üblichen Frequenzmodula- widerstände die Emitter mit Erde, tionsempfängers auf. Statt der Resonanzkreise, wie 21, können auch

Das Eingangssignal wird von der Eingangsklemme andere gleichwertige Kreise verwendet werden, z. B. 10 zu einem Regelverstärker 1 herkömmlicher Art 5 übliche LC-Filter und Schwingkristalle, bei denen übertragen. Der Verstärker 1 weist einen verstär- Schaltungen vorgesehen sind, um die Parallelresokungsregelnden Eingang auf, der über einen selbst- nanzkomponente zu kompensieren und so das Filter tätigen Verstärkungsregelkreis 8 mit der Ausgangs- im wesentlichen einem reinen Reihenresonanzkreis klemme 9 des Systems verbunden ist. Zweckmäßig anzugleichen. Die Schaltungskonstanten werden entläßt sich mit einer Schwundregelspannung die Ver- io sprechend der gewünschten Resonanzspitze und der Stärkung einer Vorverstärkerstufe des Systems ver- Überlappung zwischen den Resonanzkurven benachändern. barter Resonanzkreise, wie beispielsweise 21, 22,

Der Eingangsverstärker 1 besitzt eine niedrige Aus- 23 ..., gewählt, um die Schwankungen in der Übergangsimpedanz, wie sie für die Erregung der hier tragungskennlinie des Systems weitgehend zu verbeschriebenen Abstimmkreise erforderlich ist. Eine xs ringern. Ferner wird jeder Resonanzkreis 20 vorzugssolche niedrige Ausgangsimpedanz ist in Fig. 1 weise derart bemessen, daß er eine etwa lineare schematisch als Widerstandll dargestellt, der nur Phasenkurve aufweist. Dies kann auf verschiedene wenige Ohm aufweisen kann und zwischen dem Aus- herkömmliche Weise geschehen, wie beispielsweise gang des Verstärkers 1 und Masse liegt. aus der französischen Patentschrift 1354 860 bekannt

Das System umfaßt eine Vielzahl von grundsätzlich ao ist. Beispielsweise können einstellbare Phasenschieber gleichen Resonanzkreisen 20, deren Eingänge parallel in Reihe mit den Resonanzkreisen vorgesehen sein, an den Ausgang des Verstärkers 1 geschaltet sind. um die Linearität des Phasenverlaufes zu verbessern. Nur vier Resonanzkreise 21, 22, 23,24 sind in F i g. 1 Der in F i g. 1 mit 21 dargestellte Stromkreis weist angegeben, doch können in Wirklichkeit viele weitere den weiteren Vorteil auf, daß die Trenntransistoren vorgesehen sein. Die in der Erfindung verwendeten as 204, 205 gewährleisten, daß dieser Stromkreis eine im Resonanzkreise 20 sind abgestimmt und weisen nur wesentlichen konstante Ausgangsimpedanz beibehält, eine Polstelle hinsichtlich ihres Leitwertes auf. Ihre die von dem Widerstand 203 bestimmt wird. Übertragungsfunktion lautet: Einer der Ausgänge jedes Resonanzkreises 20 wird

an einen damit verbundenen Detektorkreis 30 an-

t 30 gelegt, wobei die entsprechenden Detektorkreise mit

₁ . -j F — F₀ ' 31, 32, 33 ..., bezeichnet werden. Jeder Detektor-

"■" ^Jy F₀ kreis30, wie für den Kreis31 dargestellt ist, kann

einen Eingangskondensator 301 mit an ihn mit ver-

wobei Q die Kreisgüte und F₀ die Resonanzfrequenz schiedener Polung angeschlossenen Dioden 302 und ist. Derartige Resonanzkreise sind beispielsweise in ₃₅ 303 umfassen, die so eine Spannungsverdoppler- »Reference Data for Radio Engineers«, 4. Auflage, schaltung bilden. Die freie Klemme der Diode 302 S. 237, F i g. 1, Schema A, wiedergegeben. In einem Hegt an Masse, während an der freien Klemme der Stromkreis dieser Art übersteigt die Phasenverschie- Diode 303 der Demodulationsausgang liegt. Zwischen bung des sinusförmigen Eingangssignals nicht ± 90°. ihm und Erde liegt eine den parallelgeschalteten Die Abstimmkreise 20 weisen verschiedene Resonanz- ₄₀ kapazitiven Widerstand 304 und Widerstand 305 umfrequenzen auf, die vorzugsweise gleichmäßig über fassende Glättungsschaltung, die eine Zeitkonstante den ganzen Frequenzbereich verteilt sind, in dem das für die Detektorschaltung bildet. System betrieben werden soll; die einzelnen Strom- Der Ausgang jedes Detektors, beispielsweise 30,

kreise können Durchlaßbereiche gleicher Bandbreite liegt jeweils an einem damit verbundenen Schwellenaufweisen, die sich vorzugsweise überlappen, so daß ₄₅ verstärker 40, 41, 42, 43, 44... Jeder Schwellender gesamte Frequenzbereich bedeckt ist. Beispiels- verstärker, wie beispielsweise für den Schwellenweise können in einer Ausführungsform vierzig Reso- verstärker 41 dargestellt, kann einen üblichen astabinanzkreise parallel verwendet werden, deren Reso- len Verstärker besitzen, der schematisch mit 401 nanzfrequenzwerte in einer arithmetischen Folge von bezeichnet ist und einen Eingang zur Verstellung des 1000 Hertz liegen, und Bandbreiten von etwas weni- _5o Schwellwerts aufweist, der an einen Spannungsteiler ger als jeweils 1000 Hertz vorgesehen sein, um auf angeschlossen ist, welcher seinerseits von den Widerdiese Weise eine Gesamtbandbreite von 40 Kilohertz ständen 402 und 403 gebildet und vorzugsweise einzu überdecken. stellbar ist, um die Schwellenspannung zu liefern.

Die Resonanzkreise 20 sind jeweils vorteilhafter- Jedes Paar dieser in Reihe geschalteten Schaltungen, weise in der für den Kreis 21 dargestellten Art aus- 55 wie 31-41, 31-42... stellt also eine Schwellendetekgebildet. Es ist eine Serienresonanzschaltung mit einer torschaltung dar. Diese Schaltung liefert im Betrieb Eingangskapazität 201 (an die das Eingangssignal eine verstärkte Gleichspannung an dem Ausgang des vom Verstärker 1 angelegt wird), einer anschließen- betreffenden Schwellenverstärkers oder jedes Schwelden Induktivität 202 und einem darauffolgenden Ienverstärkers, dessen Resonanzkreis 20 mehr als geerdeten Widerstand 203 vorgesehen. Weiterhin um- 60 einen vorbestimmten Betrag an Energie des bei 10 faßt die Schaltung zwei Trenntransistoren 204 und angelegten Eingangssignals durchgelassen hat. 205, deren Basis symmetrisch mit der Verbindung Die Ausgänge sämtlicher Schwellenverstärker 40

zwischen Induktivität 202 und Widerstand 203 ver- sind an die entsprechenden Eingänge eines allgemein bunden sind und deren Emitter dazu dienen, zwei mit 5 bezeichneten Zwischenverbindungsnetzes gelegt, getrennte Ausgänge von der Schaltung abzuzweigen. 65 Das Netzwerk 5 weist genauso viele Ausgänge wie Eine entsprechende Vorspannung wird an Basis und Eingänge, d. h. wie Frequenzkanäle in dem System Kollektor jedes Transistors 204, 205 mittels der vor- auf. Das Netzwerk 5 ist so angeordnet, daß bei Ergesehenen Widerstände gelegt. Entsprechend der regung eines bestimmten Einganges eine Spannung an

einer Anzahl von Ausgängen erscheint. Die Ausgänge beziehen sich in einem bestimmten logischen Programm auf den dem erregten Eingang entsprechenden Ausgang. Besondere Beispiele des Aufbaus des Verbindungsnetzwerkes 5 sind später noch angegeben. Zum besseren Verständnis kann angenommen werden, daß das Verbindungsnetzwerks so ausgebildet ist, daß die Erregung jedes Eingangs, beispielsweise Eingang Nr. n, die Erregung von fünf der Ausgänge,

auftritt. Diese fünf Ausgangsspannungen liegen an den Eingängen der entsprechenden Torschaltungen 60, die dann die Ausgangsspannungen der beiden Resonanzkreispaare 20 an die Mischer 7 durch-5 schalten, wobei diese Resonanzkreise mit dem der Signalträgerfrequenz entsprechenden Resonanzkreis den gesamten Frequenzbereich des ankommenden Signals überdecken. Der Mischer 7 legt daraufhin die Resultierende aller durchgelaufenen Frequenzkompo-

insbesondere Ausgang Nr. (rc—2), Nr. (η—1), Nr. η, ίο nenten des Signals an die Filterausgangsklemme 9 an.

Nr. (n+1) und Nr. (n+2), herbeiführt. Die Schwundregelspannungsschleife 8 hält während Die Ausgänge des Netzwerkes 5 werden als Tor- der gesamten Zeit die Amplitude des Eingangssignals

eingänge entsprechender Torschaltungen 60 angelegt, ungeachtet möglicher Schwankungen im Eingangs-

die ferner mit 61, 62, 63 ... bezeichnet sind. Jedes pegel auf einem Pegelwert, der gerade hoch genug ist,

Tor weist einen Signaleingang, der mit dem zweiten 15 um zu gewährleisten, daß der Schwellenverstärker 40

Ausgang eines der zugeordneten Resonanzkreise 20 betätigt wird.

verbunden ist, und einen Ausgang auf, der als ent- F i g. 2 veranschaulicht einen Aufbau der Verbinsprechender Eingang mit einem gewöhnlichen Signal- dungsschaltung 5, die für die im vorhergehenden bemischkreis 7 verbunden ist. Der Mischkreis 7 besitzt schriebene Betriebsart verwendbar ist. Die Schaltung 5 einen Ausgang, der mit der Systemausgangsklemme 9 20 besitzt hierbei ein Matrizennetzwerk 520, bei der die verbunden ist, und enthält die Summe der an seine Eingangsleitungen D von jeweils einem zugeordneten Eingänge angelegten Signale. Schwellenverstärker 40 kommen und über fünf Dioden Die Tore 60 können beliebiger bekannter Art sein. parallel mit fünf zugehörigen Ausgangsleitungen C Bei der hier dargestellten Ausführungsform umfaßt verbunden sind (die zu den Toreingängen der entjede Torschaltung zwei Transistoren 601 und 602, die 35 sprechenden Torschaltungen 60 führen). Jede Einin Emitterschaltung verbunden sind, wobei das Tor- gangsleitung mit der Reihennummer η (abgesehen von eingangssignal von dem zugehörigen Resonanzkreis
20 an den Kollektor des Transistors 601 angelegt wird
und das Ausgangssignal zum Mischer 7 von dem
Kollektor des Transistors 602 abgenommen wird, 30 den Ausgangsleitungen mit den Reihennummern während die gemeinsame Emitterverbindung den Tor- (n—2), (n—l), (n+1) und (n+2) verbunden. Die eingang darstellt, der mit einem Ausgang des Verbindungsnetzwerkes 5 verbunden ist.

Die Mischschaltung 7 ist von bekannter Art und

weist entsprechende Impedanzen auf, um die an die 35 den gleichen fünf Ausgangsleitungen verbunden ist,

betreffenden Mischeingänge angelegten Signale von- mit denen die dritte Eingangsleitung D 3 verbunden einander zu entkoppeln.

Während des Betriebs dieser Schaltung ist — wie in diesem Beispiel angenommen — das an die Eingangsklemme 10 angelegte Eingangssignal ein ampli- 40 tuden- oder frequenzmoduliertes Zwischenfrequenzsignal mit einem verhältnismäßig niedrigen Modulationsindex und einer entsprechend hohen Trägerenergie sowie mit einer Gesamtbandbreite von etwas

weniger als 5 kHz. Dieses Signal wird bei einem Ab- 45 die Frequenzmitte zurückzuführen, so daß die Mittenstand der Resonanzfrequenzen der Resonanzkreise 20 frequenz des Ausgangssignals ständig innerhalb einer von jeweils 1000 Hz eine merkliche Resonanz bei Annäherung von 500 Hz der augenblicklichen Trägerfünf der Resonanzkreise 20 bewirken, wobei sich die frequenz des Eingangssignals entspricht und die höchste Resonanzenergie in demjenigen Resonanz- Banddehnung des Ausgangssignals im wesentlichen kreis einstellt, dessen Resonanzfrequenz der Träger- 50 konstant auf dem vorgeschriebenen Wert von 5 Hz frequenz des Signals am nächsten liegt; jedoch ist bleibt.

auch eine beträchtliche Resonanz in den jeweils bei Das Matrizennetzwerk der F i g. 2 ist nur ein Beiden in der Reihe unmittelbar darunter und darüber spiel einer möglichen logischen Schaltung, die für die angeordneten Resonanzkreisen vorhanden. Der wahlweise Öffnung der Torschaltungen 60 in den Schwellenwert der Verstärker 40 ist mittels der 55 betreffenden Frequenzkanälen entsprechend einem Spannungsteiler, wie beispielsweise 402, 403, so ein- gewünschten logischen Programm verwendet werden gestellt, daß in Verbindung mit der Einstellung der kann. Das eigentliche Programm kann in Abhängig-Schwundregelspannungsschaltung 8 nur der Verstär- keit der jeweiligen Gegebenheiten beliebig verändert ker 40 in dem jeweiligen Frequenzkanal ein Aus- werden. So zeigt F i g. 3 einen Eckausschnitt eines gangssignal erzeugt, dessen Resonanzkreis 20 im 60 anderen Matrizennetzwerkes, das allgemein mit 530 wesentlichen der Resonanzfrequenz der Signalträger- bezeichnet ist. In diesem Beispiel ist die Diodenfrequenz entspricht. Das Ausgangssignal wird an den anordnung derart, daß (abgesehen von den Verbinbetreffenden Eingang des Verbindungsnetzwerkes 5 düngen an den Enden der Matrixe) eine Eingangsangelegt. Dieses arbeitet in der im vorhergehenden leitung D (n) mit den Ausgangsleitungen C (n—3), beschriebenen Weise derart, daß an fünf Ausgängen, 65 C(n—2), C (n+2) und C(n+3) verbunden ist. Eine und zwar an dem, der dem erregten Eingang ent- solche Anordnung wird selbstverständlich arbeiten, spricht, und den unmittelbar darunter- und unmittel- um nicht die Hauptmitten- oder Trägerfrequenz des bar darüberliegenden Paaren die Ausgangsspannung Eingangssignals durchzulassen, sondern Seitenband-

den beiden ersten Eingangsleitungen D1 und D 2) wird über fünf Dioden mit der Ausgangsleitung, welche die gleiche Reihennummern aufweist, und mit

erste Eingangsleitung D1 ist hier unbenutzt dargestellt, und die zweite Eingangsleitung D 2 ist so dargestellt, daß sie über ihre zugeordneten Dioden mit

ist. Eine allgemein symmetrische Anordnung kann an dem gegenüberliegenden nicht dargestellten Ende der Matrize vorgesehen sein.

Sollte bei der in bezug auf Fig. 1 und 2 beschriebenen Schaltung die Trägerfrequenz des Eingangssignals schwanken, so wird selbstverständlich das System solchen Schwankungen jederzeit und selbständig folgen, um den Durchlaßbereich des Systems auf

frequenzen, die um bestimmte Beträge oberhalb und unterhalb der Mittenfrequenz verschoben sind. Die Anordnung kann daher mit einem Seitenbandsystem mit Trägerunterdrückung verwendet werden.

Die Anzahl der jeweils in F i g. 2 und 3 dargestellten Dioden die zwischen jeder Eingangsleitung und den zugehörigen Ausgangsleitungen vorgesehen sind, ist nur beispielsweise gewählt. Beispielsweise kann in einer Anordnung der allgemein in F i g. 3 dargestellten Art bei Anwendung eines Eingangssignals mit einem Grundfrequenzbereich von 5 bis 15 IdHz jede Eingangslei tung D («) über Dioden mit zwanzig Ausgangsleitungen C («-15), C («-14) ... bis C (« -6) und C(n + 6 ... bis C («+14), C («+15) verbunden werden.

Bei der in F i g. 2 dargestellten, aus festen Elementen bestehenden Bandpaßschaltung kann die Anzahl der Ausgangsleitungen, mit denen jede Eingangsleitung verbunden ist, ebenfalls erhöht oder auch erniedrigt werden. Als Grenzbeispiel kann jede Eingangsleitung mit einer einzigen zugehörigen Ausgangsleitung verbunden werden, indem beispielsweise ein einfacher Diodensatz entlang der Hauptdiagonale der in F i g. 2 dargestellten Matrize vorgesehen ist oder indem die entsprechenden Eingangs- und Ausgangsleitungen unmittelbar miteinander verbunden werden. Eine solche Anordnung kann nützlich sein, um den Durchlaßbereich des Systems jederzeit auf der augenblicklichen Trägerfrequenz des Eingangssignals im Falle hoher Modulationsgrade mittig zu halten, wodurch ein besserer Frequenzrückkopplungseffekt erzielt wird. In solchen Fällen ist die Zeitkonstante der Detektorkreise 30, die von dem kapazitiven Widerstand 304 und dem Widerstand 305 bestimmt wird, möglichst klein zu halten, beispielsweise kleiner als 1 Millisekunde.

Während sowohl in F i g. 2 wie in F i g. 3 die Verbindungen zwischen einer Eingangsleitung und den Ausgangsleitungen der Verbindungsschaltung oder Matrize symmetrisch zu den gegenüberliegenden Seiten der Eingangsleitung dargestellt sind, ist dies selbstverständlich nicht unbedingt erforderlich.

Die zuvor beschriebene Verbindungsschaltung 5 weist ein festes Programm auf, das gewöhnlich in einem verhältnismäßig einfachen Matrizennetzwerk der allgemein in bezug auf F i g. 2 und 3 erläuterten Art ausgeführt wird. Es können aber auch verwickeitere logische Programme und solche, die sich mit der Zeit, den Merkmalen des Eingangssignals und/oder anderer Regelfaktoren verändern lassen, verwendet werden, die das Vorhandensein von mehr oder weniger verwickelten logischen Netzwerken erfordern. Als Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf F i g. 4 ein logisches Netzwerk beschrieben, das auf Einschwingvorgänge in dem Eingangssignal anspricht, um den Durchlaßbereich des Filtersystems momentan zu vergrößern.

Das in F i g. 4 dargestellte logische Netzwerk besitzt eine Matrize 520 der in Fi g. 2 dargestellten Art. Eine Zusatzmatrize 505 ist vor der Matrize 520 mit den zu ihr führenden Eingangsleitungen 550 verbunden. In dieser Zusatzmatrize ist jede der Leitungen 550 (andere als diejenigen an den Anfangs- und Schlußenden der Matrize) über drei Dioden mit einer zugehörigen Ausgangsleitung der Zusatzmatrize sowie mit den Ausgangsleitungen verbunden, die unmittelbar unterhalb und oberhalb der betreffenden Ausgangsleitung angeordnet sind. Die Ausgangsleitungen der Zusatzmatrize 505 sind mit den zweiten Eingängen entsprechender Und-Schaltungen 510 verbunden, die zwischen den von den zugehörigen Schwellenverstärkern 40 zu der Zusatzmatrize 505 führenden Eingangsleitungen 500 angeordnet sind. Ferner sind die Eingangsleitungen 550 zur Ausgangsmatrize 520 mit den Eingängen entsprechender Nicht-Tore oder Ergänzungsschaltungen 560 verbunden, deren sämtliche Ausgänge an einem Koinzidenztor 570 liegen.

ίο Der Ausgang des Tors 570 wird jeweils über Dioden 580 bis 583 mit den Ausgangsleitungen der Zusatzmatrize 505 verbunden. Dieses System arbeitet wie folgt.
Im eingeschwungenen Zustand, wenn das an das Filtersystem angelegte Eingangssignal stabile Frequenzeigenschaften aufweist, liefert ein einziger Schwellenverstärker, z. B. der Schwellenverstärker 42, — wie vorstehend beschrieben — eine Ausgangsspannung, die über die Leitung 502 durch die Und-Schaltung 512 durchgelassen wird, deren zweiter Eingang zu diesem Zeitpunkt erregt wird, wie dies aus nachstehendem ersichtlich ist. Das Signal von der Und-Schaltung 512 wird an die entsprechende Eingangsleitung 552 der Hauptmatrize 520 angelegt, die daraufhin arbeitet, wie in bezug auf F i g. 2 beschrieben ist, um z. B. fünf der Matrizenausgangsleitungen, und zwar insbesondere die Ausgangsleitung, die der erregten Eingangsleitung entspricht, sowie zwei Paar angrenzender Ausgangsleitungen zu erregen.

Gleichzeitig wird das Ausgangssignal der Und-Schaltung 512 von den drei Dioden 515, 516, 517 der Zusatzmatrize 505 zu deren entsprechenden Ausgangsleitungen hindurchgelassen und so an die zweiten Eingänge der Und-Schaltungen 511, 512, 513 angelegt. Die Und-Schaltung 512 wird dadurch in ihrer wirksamen Durchlaßstellung gehalten, und die angrenzenden Und-Schaltungen 511 und 513 werden in einen Zustand versetzt, um einem nachstehend ersichtlichen Zweck zu dienen.

Der zuerst angenommene Zustand der Und-Schaltung 512 ist in dem angegebenen Beispiel auf die Wirkung der Nicht-Tore 560 zurückzuführen. Bei der anfänglichen Abwesenheit eines Ausgangssignals irgendeiner der Und-Schaltungen 510 legen sämtliche Nicht-Tore 560 Signale an die Eingänge des Koinzidenzstromtors 570 an, das daraufhin ein Ausgangssignal abgibt, das die zweiten Eingänge sämtlicher Und-Schaltungen 510 erregt. Wenn jedoch die Und-Schaltung 512 einmal ein Ausgangssignal von dem Schwellenverstärker 42 zu der Leitung 552 durchgelassen hat, so entregt das entsprechende Nicht-Tor 562 den zugehörigen Eingang zu dem Koinzidenztor 570, so daß sämtliche Und-Schaltungen 510 außer den Schaltungen 511, 512 und 513, die in der zuvor beschriebenen Weise weiterhin in Betrieb bleiben, außer Betrieb gesetzt werden.

Auch bei dieser Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung sind die Detektorschaltungen 30 durch entsprechende Wahl des kapazitiven Widerstands 504 und Widerstands 505 mit einer ziemlich hohen Zeitkonstante von etwa 3 oder 4 Millisekunden und mehr versehen, so daß die Ausgangsspannung jedes erregten Schwellenverstärkers 40 entsprechender Dauer ist.

Unter den für das Eingangssignal angenommenen Bedingungen des eingeschwungenen Zustandes arbeitet demnach das System in der unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschriebenen Art. Es sei nun angenom-

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men, daß die Trägerfrequenz des Eingangssignal geändert, beispielsweise erhöht wird, und zwar um mehr als etwa 500Hz mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit. Der Schwellenverstärker 43 liefert nun eine Ausgangsspannung, die durch die Und-Schaltung 513 zu der Eingangsleitung 553 der Hauptmatrize 520 hindurchgelassen wird. Diese Matrize arbeitet jetzt, um die mit diesem neu erregten Eingang verbundenen Ausgangsleitungen zu erregen, so daß die Gesamtzahl der erregten Ausgangsleitungen die logische Verbindung sämtlicher den beiden Eingangsleitungen 552 und 553 zugeordneten Ausgänge ist. Der Durchlaßbereich des Filtersystems wird damit vorübergehend verbreitert, und diese Verbreiterung dauert für eine Zeit an, die von der den Detektoren 30 erteilten Zeitkonstante bestimmt wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß für einen gewissen Wert dieser Zeitkonstante die Dauer der Verbreiterung des Durchlaßbereichs im wesentlichen proportional zur Geschwindigkeit der Frequenzänderung während des auftretenden Einschwingvorgangs ist. Je schneller der Wechsel erfolgt, um so größer ist die Anzahl der Hauptmatrizeneingangsleitungen, die gleichzeitig erregt bleiben, und damit um so größer die Verbreiterung des Durchlaßbereichs des Systems.

Dies gewährleistet die richtige Übertragung schneller Einschwingvorgänge, während gleichzeitig der gewünschte Schutz gegen Streu- und Störsignale während der Einschwingzustände geboten wird.

Das logische Programm der von dem Netzwerk 5 ausgeführten Zwischenverbindungen kann in noch anderer Weise verändert werden. Als eine weitere vorteilhafte Möglichkeit ist in F i g. 1 ein Steuereingang 501 dargestellt, der mit dem Netzwerks verbunden ist, um das Programm der darin enthaltenen Eingangs-Ausgangs-Verbindungen in Abhängigkeit eines äußeren Faktors zu verändern. Ein solcher Faktor kann einen gewählten veränderlichen Zustand des Systems, von dem die Erfindung einen Teil bildet, und/oder einen von Hand einstellbaren Faktor einschließen. Der eine solche Änderung einführende Eingang 501 kann beispielsweise dazu dienen, um eine Erregerspannung anzulegen, die eine Vielzahl von Und-Schaltungen (nicht dargestellt) in Betrieb setzt, die in Reihe mit bestimmten Dioden einer Matrize der in F i g. 2 oder 3 dargestellten Art geschaltet sind, wodurch die Anzahl und das Programm der Ausgangsleitungen verändert werden, die tatsächlich mit jeder Eingangsleitung der Matrize verbunden werden können.

Mit der Erfindung ist ein verbessertes selbstabstimmendes Filtersystem geschaffen, das so wirkt, daß jederzeit die kleinsten erforderlichen Durchlaßbereiche für ein Eingangssignal ungeachtet dessen Frequenzabweichung oder anderer möglicher Abweichungen dessen Merkmale vorliegen. Das Filtersystem kann einen Selbstabstimmbereich aufweisen, der so breit (oder so schmal) wie gewünscht ist. Es kann gesteuert werden, um jede gewünschte Frequenzkomponente eines Eingangssignals durchzulassen, beispielsweise Modulationskomponenten beliebiger Art mit oder ohne Trägerfrequenz. Beispielsweise können Doppelerverschiebungskomponenten in dem empfangenen Signal eines Dopplerradarsystems ungeachtet der Schwankungen in den übrigen Frequenzeigenschaften des Signals durchgelassen werden. Das Filtersystem ist geeignet zur Verarbeitung von Eingangssignalen sich ständig ändernder Frequenzmerkmale, wie sie bei der Übertragung von Analoginformationen verwendet werden, sowie für Impulssignale, wie z. B. in Digitalsystemen, beispielsweise zur Fernmessung.

Die Verwendung einer Mehrzahl einfacher Resonanzkreise mit nur einer Polstelle, von denen jeder einen geringen Bruchteil des gesamten Energiegehalts des Signals überträgt und so angeordnet ist, daß das Ein- und Ausschalten der Kreise nur am Rande liegende Frequenzkanäle beeinflußt und demzufolge unter niedrigen Energieladungen erfolgt, gewährleistet, daß das Netzwerk im Betrieb nur sehr geringes Geräusch und wenig Verzerrungen auf Grund der Schaltvorgänge einbringt. Bisher dem Energiepegel des Eingangssignal auferlegte Begrenzungen werden damit vermieden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Selbstabstimmendes Filter system mit einer Anzahl von parallelgeschalteten Kanälen, denen ein gemeinsames Eingangssignal zugeführt wird, wobei jeder Kanal ein Filter aufweist, das einen entsprechenden Mittenfrequenzwert hat, wobei alle diese Mittenfrequenzwerte über einen vorbestimmten Frequenzbereich verteilt sind und wobei die Filterausgänge über Torschaltungen mit dem Ausgang des Systems verbunden sind und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um ein Tor zu öffnen, wenn die Stärke der Signalkomponente, die durch den entsprechenden Kanal hindurchgeht, einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, gekennzeichnet durch eine logische Verbindungsschaltung (5), die wahlweise ein Tor (60) oder gleichzeitig mehr als ein Tor (60) derart öffnet, daß das oder die Tore gemäß einem vorbestimmten festen oder variablen Programm in Abhängigkeit von dem speziellen Kanal (20, 30, 40), in welchem die Stärke einer Signalkomponente den Schwellwert überschritten hat, auswählbar ist oder sind.

2. Filtersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (20) der Kanäle Resonatoren mit nur einer Polstelle oder entsprechende Schaltungen sind, die einem dem Eingang zugeführten sinusförmigen Signal eine Phasenverschiebung erteilen, die den Wert von ±90° nicht übersteigt.

3. Filtersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertdetektorschaltung einen Gleichrichter (30), dessen Eingang mit dem Ausgang des entsprechenden Filters (20) verbunden ist und einen Verstärker (40) mit einstellbarem Schwellwert aufweist, der zwischen den Gleichrichter und den Eingang der logischen Schaltung (5) geschaltet ist.

4. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte automatische Verstärkungssteuerung (9-8-1), die zur Steuerung des Pegels des Eingangssignals gemäß dem Pegel des Ausgangssignals vorgesehen ist.

5. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verbindungsschaltung (5) derart ausgelegt ist, daß diese wenigstens ein Tor (60) in einem Kanal, dessen Frequenz kleiner ist als die Frequenz des Kanals, in dem die Stärke der Signalkomponente

den Schwellwert überschritten hat, und wenigstens ein Tor in einem Kanal öffnet, dessen Frequenz größer ist als die Frequenz des Kanals, in dem die Stärke der Signalkomponente den Signalwert überschritten hat. S

6. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verbindungsschaltung (5) derart ausgelegt ist, daß diese das Tor (60) in dem Kanal öffnet, in dem die Stärke der Signalkomponente den Schwellwert überschritten hat.

7. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verbindungsschaltung (5) in einer Richtung leitende Schaltelemente aufweist, um die Verbindüngen zwischen dem Schwellwertdetektor (30-40) jedes Kanals und den Steuereingängen der entsprechenden Tore (60) herzustellen.

8. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verbindungsschaltung (5) eine das Torauswahlprogramm in Abhängigkeit von einem äußeren Faktor, beispielsweise in Abhängigkeit von einem Befehl und/oder in Abhängigkeit von einem Merkmal des Eingangssignals, ändernde Schaltung (501 Fig. 1, 505 Fig. 4) aufweist.

9. Filtersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungsschaltung (505) derart ausgebildet ist, daß sie auf eine Frequenzveränderung des Eingangssignals durch Erhöhung der Zahl der Tore (60), die während dieser Veränderung geöffnet werden, anspricht.

10. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Schaltelemente (304, 305), die in dem Betrieb des Schwellwertdetektors (30-40) eine bestimmte Zeitkonstante einführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen