DE2241859B2 - Anordnung zur erkennung diskreter frequenzen - Google Patents

Description

zeichnet, daß zur Erkennung mehrerer vorher bestimmter diskreter Frequenzen aus der Referenzsich dann mit den Zählerinhalten die Relation zwischen Periode und Frequenz ermitteln läßt. Es wird mit dieser

frequenz in einem Untersetzungsglied (U) mehrere 25 Schaltung mithin keine echte Frequenzerkennung Unterreferenzfrequenzen gewonnen werden, die
einer entsprechenden Anzahl von frequenzdiskriminierenden Anordnungen (12) nach Anspruch 1 oder
2 zugeführt werden, deren anderer Eingang mit der
zu prüfenden Eingangsfrequenz beaufschlagt wird.

durchgeführt sondern mit einem Hilfsoszillator der

Reziprokwert ermittelt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine

Anordnung zur Erkennung diskreter Frequenz zu schaffen, um das Vorhandensein einer bestimmten

Frequenz, z. B. in einem Spektrum, zu erkennen und hieraus ein Schaltsignal abzuleiten. Dabei soll die

Frequenzerkennung unabhängig von der Impulsform und Phasenlage sein.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine 35 Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs Anordnung zur Erkennung diskreter Frequenzen, bei beschriebenen Art w^:-d zur Lösung dieser Aufgabe der eine Referenzfrequenz und die zu erkennende erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß beide Frequenzen Frequenz in einem logischen Koinzidenzprüfglied ir digitalen Zärbrn gezählt und die Zählerstände in dem miteinander verglichen werden, an dessen Ausgang ein Koinzidenzprüfglied miteinander verglichen werden, Integrator angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal bei 40 wobei der Zähler der zu erkennenden Frequenz nach Frequenzgleichheit ein Maximum aufweist. Eine ähnli- Durchlaufen des Zählers der Referenzfrequenz von ehe Anordnung ditser Art ist aus der US- Patentschrift diesem auf Null gestellt wird, so daß die Zählbeginne der 36 86 565 bekannt, wobei jedoch das Koinzidenzprüf- Zähler synchron erfolgen.

glied aus einer logischen Schaltung besteht, die lediglich Es kann zweckmäßig sein, den Ablauf der Zähler zur

festzustellen hat, ob eine Abweichung der Frequenzen

vorliegt oder nicht. Es geht dabei um Impulsfolgefrequenzen, wobei ein Zeitzünderoszillator an Bord einer abzuschießenden Flugkörperwaffe mittels eines zur Bodeneinheit gehörenden Oszillators darauf geprüft Erreichung einer anderen scheinbaren Referenzfrequenz durch Programmierung zu verändern.

Zur Erkennung mehrerer vorher bestimmter diskreter Frequenzen können zweckmäßigerweise aus der Referenzfrequenz in einem Untersetzungsglied mehre-

wird, ob seine Impulsfolgefrequenz durch die Lagerung 5° re Unterreferenzfrequenzen gewonnen werden, die sich nicht geändert hat. Die Schaltungsanordnung
erlaubt dabei nur die Feststellung, ob die Sollfrequen?
innerhalb von 4% Genauigkeit erreicht wird oder nicht

Diese bekannte Ausbildung hat mithin einen sehr engen Anwendungsbereich, und es müssen von vornherein die Frequenzen der beiden Oszillatoren im gleichen Bereich liegen. Außerdem weHen einige Auswahlkriterien zusätzlich benötigt, um eine Kontrollschleife aufzubauen. Es werden dabei auch nur eine bestimmte Anzahl Flip-Flop-Ausgänge herangezogen, um die gewünschte Feststellung zu treffen.

Aus der Zeitschrift »Frequenz«, Band 12, 1958, Nummer 3, Seiten 82 bis 89, ist es bekannt, mittels eines Impulsschwebungsverfahrens zwei Frequenzen miteinander zu vergleichen. Bei diesem andersartigen Verfahren werden aus beiden Frequenzen nadeiförmige Impulse gewonnen, die in einer als Koinzidenzglied ansprechbaren Mischschaltung gemischt werden. Aneiner entsprechenden Anzahl von frequenzdiskriminierenden Anordnungen der vorgeschlagenen Art zugeführt werden, deren anderer Eingang mit der zu prüfenden Eingangsfrequenz beaufschlagt wird.

Beispiele für die Ausführung und Anwendung der Erfindung werden nachfolgend anhand der Abbildungen näher erläutert. Es zeigt

A b b. 1 Aufbauschema einer Anordnung zur Erkennung diskreter Frequenzen,

A b b. 2 Spannung am Ausgang des Integrators in Abhängigkeit von der Frequenz des Eingangssignals bei einer Referenzfrequenz von 43 kHz,

Abb.3 Aufbauschema einer Anordnung mit programmveränderlichem Zähler der Referenzfrequenz,

Abb.4 Prinzip einer Schaltung zur Erzeugung von Steuersignalen in vier Steuerkanälen,

A b b. 5 Spannungsverlauf an den vier Ausgängen der frequenzdiskriminierenden Anordnungen.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Erkennung einer diskreten Frequenz besteht in der Hauptsache aus iwei digitalen Zählern, einer Koinzidenzprüfschaltung „na einem Integrator.

. In A b b. 1 ist die Verschaltung der einzelnen Baugruppen gezeigt

Der Zähler 1 zählt die Perioden einer bekannten, z. B. einer quarzstabilisiert erzeugten RefereMzfrequenz. Zähler 2 zählt die Perioden der zu messenden Eingaigsfrequenz, die auf das Vorliegen einer bestimmten Frequenz zu prüfen ist Die Ausgänge der beiden Zähler 1 und 2 werden in der Koinzidenzprüfschaltung 3 verglichen. Diese gibt an ihrem Ausgang ein L-Signal ab, wenn die beiden Zählerstände übereinstimmen; ein O-Signal, wenn keine Übereinstimmung vorliegt. Über die Verbindung 4 werden die Zähler in gewissen Zeitabständen normiert (auf Null zurückgeschaltet), womit die Periode des Meßzyklus festgelegt wird.

Der Integrator 5 integriert die am Ausgang des Koinzidenzprüfgliedes 3 erscheinenden Koinzidenzimpulse über der Zeit und liefert an seinem Ausgang ein Signal, dessen Größe proportional zu der Zahl der Zählerkoinzidenzen pro Zeiteinheit ist.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist dabei folgende:

Zähler t und 2 seien z. B. zwei vierstellige Binärzähler. Wird nun der Zähler 1 mit einer Referenzfrequenz bestimmter Größe beaufschlagt und der Zähler 2 mit einer zu prüfenden Frequenz, die gleich de; Referenzfrequenz ist, so wird die Koinzidenzschaltung 3 dauernd Koinzidenzsignale liefern. Je näher beide Frequenzen beisammen liegen, desto langer laufen beide Zähler je Zählerpei iode parallel und desto langer ist Koinzidenz vorhanden. Je weiter die zu prüfende Frequenz von der Referenzfrequenz abweicht, desto seltener wird sich eine Koinzidenz der Zählerstände einstellen. Das Gleichspannungssignal am Ausgang des Integrators 5 wird demzufolge bei Übereinstimmung der Eingangsfrequenz an Zähler 2 und der Referenzfrequenz an Zähler 1 seinen Maximalwert haben und mit stärker werdender Abweichung der Frequenzen kleiner werden und bis gegen den Wert 0 gehen.

A b b. 2 zeigt den Spannungsverl&uf am Ausgang des Integrators 5 in Abhängigkeit von der Eingangsfrequenz bei einer Referenzfrequenz von 43 kH/.

Im vorstehenden Beispiel war vorausgesetzt, die Zähler 1 und 2 seien zwei vierstellige Binärzähler Je größer die Anzahl der verglichenen Zählerstellen ist, desto schärfer ausgeprägt wird das Maximum der Koinzidenzkurve sein und damit auch die Trennschärfe der Anordnung für eine bestimmte Frequenz.

Wesentlich ist, daß die Genauigkeit der Frequenzerkennung durch eventuelle im Eingangssignal des Zählers 2 enthaltene Störimpulse nicht beeinträchtigt wird.

Zunächst einmal werden solche Störimpulse so lange völlig unterdrückt, als sie nicht in der Lage sind, den Ansprechpegel des Zählers 2, der eventuell noch einstellbar sein kann, zu überschreiten.

Selbst wenn jedoch Störimpulse den Zähler 2 ansteuern, verhindern sie nicht die Erkennung einer bestimmten Frequenz. Sporadisch auftretende Störimpulse werden wegen ihrer statistischen Verteilung ebenso oft zur Erzeugung von unrichtigen Koinzidenzsignalen führen, wie sie richtige Koinzidenzsignale verhindern. Störsignale können also bei Anliegen einer Frequenz, die nicht der zu erkennenden Frequenz entspricht, zu einer unrichtig großen Koinzidenzrate

führen, ebenso wie sie bei Anliegen der zu erkennenden Frequenz am Zähler 2 zu einer unrichtig kleinen Koinzidenzrate führen können. Sie bewirken damit lediglich, daß die Koinzidenzkurve proportional zur Anzahl der Störimpulse flacher wird, verhindern jedoch nicht die sichere Frequenzerkennung. Sie verschieben insbesondere nicht das Maximum der Koinzidenzkurve auf der Abszisse. Für das Steuersignal am Ausgang des Integrators 5 hat das Auftreten von Störimpulsen nur zur Folge, daß der Signalhub kleiner wird

Es kann zweckmäßig sein, die Referenzfrequenz zu verändern und hierzu eine vorgegebene konstante Frequenz zu untersetzen bzw. den für die Referenzfrequenz verwendeten Zähler durch Programmierung im Zählablauf so zu ändern, daß sich eine andere scheinbare Referenzfrequenz ergibt. Hierzu wird z. B. ein bestimmter Zählerstand dekodiert und dazu verwendet, den Zähler 1 selbst an dem Eingang 9a neu voreinzustellen und gleichzeitig den Zähler 2 für das Eingangssignal zu normieren. In Abb. 3 ist eir. entsprechendes Ausführungsbeispiei gezeigt.

Der Zähler 2 für die zu prüfende Eingangsfrequenz besitzt einen Eingang 9, an dem er durch Anlegen eines L-Signals auf Null zurückgestellt werden kann.

Die Ausgänge 7 der verschiedenen Zählerstellen des Zählers 1 der Referenzfrequenz werden mit dem Verknüpfungsbaustein 6 verbunden, welcher aus dem Anliegen einer bestimmten Kombination an den Ausgängen 7 ein Steuersignal in Leitung 8 entsendet, das dem Eingang 9 des Zählers 2 zugeleitet wird.

Durch das Anlegen eines Steuersignals an den Programmierungseingang 10 des Zählers 1 kann dieser von der Betriebsart »binär zählen« auf einen anderen Zählmodus, z. B. »dezimal zählen« programmiert werden und damit auf die scheinbare Referenzfrequenz umgeschaltet werden.

Wie die bisher beschriebenen Schaltungen zur Ableitung von Steuersignalen bei Vorliegen einer bestimmten Frequenz zu verwenden sind, ist nachfolgend zu beschreiben. Als praktische Anwendungsfälle können dabei gedacht werden Funkfernsteuerungen, Ultraschall-Fernbedienungen oder Aufgaben der Telemetrie.

Abb.4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung einer Schaltung zur Erzeugung von Steuersignalen in vier Steuerkanälen 13. Die konstante Referenzfrequenz wird zunächst auf den Eingang eines Untersetzers 11 gegeben und an dessen Ausgängen, jeweils um einen bestimmten Faktor untersetzt wieder als Referenzfrequenz für die Frequenzdiskriminatoren 12 abgegeben. Jeder der Frequenzdiskriminatoren 12 enthält eine Schaltung entsprechend Abb. 1. Die zu prüfende Eingangsfrequenz wird dem zweiten Eingang jedes der Frequenzdiskriminatoren 12 zugeleitet.

Abb.5 zeigt die Spannungsverläufe ar den vier Ausgängen 13 der Frequenzdiskriminatoren 12. Für jeden Ausgangskanal 13 entsteht bei einer bestimmten Frequenz ein Steuersignal. Bei den in A b b. 5 dargestellten Meßkurven sind wiederum Zähler mit vier Stellen verwendet. Wie bereits ausgeführt, läßt sich die Trennschärfe zwischen den einzelnen Kanälen durch den Einsatz von Zählern mit mehr Stellen verbessern.

Für die erfindungsgemäße Anordnung ist es unwesentlich, in welchem Code die eingesetzten Zähler arbeiten.

Gegenüber einer herkömmlichen Frequenzdiskriminierung mit einem Resonanzkreis aus Spulen und Kondensatoren, wie einleitend erwähnt, bietet die

vorgeschlagene Anordnung wesentliche Vorteile, nämlich insbesondere gute Frequenzkonstanz für sämtliche Steuerkanäle, da die Referenzfrequenzen für alle Kanäle von einer, z. B. quarzstabilisierten, Grundfrequenz durch digitale Untersetzung gewonnen werden.

Hinzu kommt die sichere und leichte Einstellbarkeit der Referenzfrequenzen durch die einmalige Wahl des Untersetzungsverhältnisses.

Ein weiterer Vorteil ist die lntegrierbarkeit der

gesamten Schaltung in monolithischer Technik, d; keinerlei Reaktanzen zum Einsatz kommen. Weiter is zu erwähnen die Unempfindlichkeit gegen evtl. in der Eingangssignal vorhandene Störimpulse, wie die bereits weiter oben erläutert wurde. Schließlich ist di Schaltung gegen Temperaturschwankungen unempfinc lieh, und es kann kein Wandern der Kanäle gegeneinar der auftreten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erkennung diskreter Frequenzen, bei der eine Referenzfrequenz und die zu erkennende Frequenz in einem logischen Koinzidenzprüfglied miteinander verglichen werden, an dessen Ausgang ein Integrator angeschlossen ist dessen Ausgangssignal bei Frequenzgleichheit ein Maximum aufweist dadurch gekennzeichnet, daß beide Frequenzen in digitalen Zählern (1, 2) gezählt und die Zählerstände in dem Koinzidenzprüfglied (3) miteinander verglichen werden, wobei der Zähler (2) der zu erkennenden Frequenz nach schließend wird mit integrierender Wirkung verstärkt und gleichgerichtet Die Mischschaltung steilt hier praktisch eine Torschaltung dar, die nur eine momentane Koinzidenz feststellen kann, nicht jedoch entscheiden kann, in welchem Verhältnis die beiden Frequenzen zueinander stehen. Frequenzen, die sich um ein ganzzahliges Vielfaches unterscheiden, würden die gleichen Maxima ergeben und deshalb nicht voneinander unterschieden werden können. Bei Frequenzgleichheit und einer Phasenverschiebung von 180° wird bei dieser Anordnung überhaupt kein Ausgangssignal erzeugt

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 66 314 ist schließlich noch eine Anordnung bekannt, die mit zwei

Durchlaufen des Zählers (1) der Referenzfrequenz 15 Zählern und einer Koinzidenzüberwachungseinrichtung von diesem auf Null gestellt wird, so daß die Koinzidenzimpulse erzeugt. Beide Zähler erhalten hier Zählbeginne der Zähler (1,2) synchron erfolgen, i i

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

iht dß d Ablf d Zhl ihre Eingangsimpulse von einem gemeinsamen Taktgenerator, und zwar der erste Zähler unmittelbar und der zweite Zähler nach Untersetzung um den Faktor

einer anderen scheinbaren Referenzfrequenz durch 20 100, so daß beide Eingangsfrequenzen schon in einem Programmierung verändert wird. festen Verhältnis zueinander stehen. Die Meßmethode

3.^ Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekenn- liegt nun darin, daß die Torzeiten gesteuert werden und

zeichnet daß der Ablauf der Zähler zur Erreichung