DE1905680A1

DE1905680A1 - Anlage zur Signalverarbeitung

Info

Publication number: DE1905680A1
Application number: DE19691905680
Authority: DE
Inventors: Jean Bertheas
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1968-02-05
Filing date: 1969-02-05
Publication date: 1969-08-28
Also published as: FR1573029A; GB1225747A; NL6901843A; SE359933B; DE1905680B2; DE1905680C3; US3639695A

Description

Unser Zeichen: C 2632

THOMSON-CSP 101, Boulevard Murat, Paris l6e/Prankreich

Anlage zur Signalverarbeitung

Die Erfindung bezieht sich auf Anlagen zur geeigneten Filterung von frequenzmodulierten Signalen durch ein Analogverfahren.

Dieses "Impulskompression" genannte Verfahren geetattet die Verwirklichung von Radar- oder Sonaranlagen mit großer Reichweite, welche ein großes Auflösungsvermögen bei weiter Entfernung aufweisen.

Bu/ku

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19056B0

Es ist bekannt, zur Verarbeitung von elektrischen frequenzmodulierten Signalen dispersive Anlagen, wie elektrische Schaltungen, akustische Dispersionsleitungen und optische Beugungsanordnungen, zu verwenden. Diese Einrichtungen sind ungeeignet, wenn die zu komprimierenden Impulse eine Dauer in der Größenordnung von Sekunden und einen Frequenzmodulationsbereich von einigen hundert Hz aufweisen. Dieser Fall tritt insbesondere in der Unterwasserakustik auf, wenn man ein Unterwasserschallgerät (Sonar) oder ein Echolot mit hohem Wirkungsgrad zu verwirklichen sucht. Die angewandte Lösung besteht darin, daß man die empfangenen Signale einer Vorverarbeitung unterzieht, welche ihre Form nicht verändert, jedoch ihre Dauer wesentlich verkürzt.

Um die Eigenschaften der von einem Sonargerät empfangenen Impulse an die Eigenschaften einer Dispersionsanlage anzupassen, ist es bekannt, einen Speicher mit Magnetträger zu verwenden, welcher zwei unterschiedliche Ablaufgeschwindigkeiten aufweist. Diese Geschwindigkeiten dienen abwechselnd zur Aufzeichnung und zur Wiedergabe eier Signale. Die Verwendung einer Aufzeichnung^- und Wiedergabeanlage zur Vorverarbeitung der zu komprimierenden Signale ist nicht ohne llachteil. Einerseits ist dieses Verfahren nur anwendbar, wenn das Verhältnis der Ablaufgeschwindigkeiten des Informationsträgers gering ist, andererseits ist die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung kostspielig, empfindlich und platzraubend.

Die Erfindung schafft eine Anlage mit einer Dispersionsanordnung zum Komprimieren von frequenzmodulierten Signalen oder zum Dispergieren (laufzeitabhängige Verarbeitung) von kurzen Signalen sowie mit einer Anordnung zum Umsetzen dieser Signale in Signale, Vielehe bis auf einen Verstärkungs- oder Schwä

chungskoeffizienten 909835/1308

chungskoeffizieriten homothetische Signale im Zeitverhältnis K sind^ wobei diese Anlage dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umsetzeranordnung einen digitalen Ringspeicher zur Aufnahme einer Folge von aufeinanderfolgenden Proben oder Abtastungen der genannten Signale, eine Probennahme- oder Abtast- und Quantisierungsanordnung, welche die genannten Proben aufgrund der Signale erzeugt, und eine Schreibanordnung aufweist, welche die Probennahmeanordnung mit dem Speicher verbindet, so daß in denselben die Proben mit einer ersten Polgefrequenz eingeschrieben werden, wobei eine an den Speicher angeschlossene Leseanordnung die Proben mit einer zweiten Folgefrequenz empfängt, deren Verhältnis zur ersten Folgefrequenz gleich dem homothetischen Verhältnis K ist, eine Digital-Aniog-Umsetzeranordnung die Wiederherstellung der Signale ermöglicht und wobei eine Koinzidenzanordnung die Leseanordnung mit dem Ausgang der Anlage koppelt, so daß ein aufgegebenes Signal nur einem einzigen komprimierten oder dispergierten Signal entspricht.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein vereinfachtes Schaltbild der erfindungsgemäßen Anlage,

Figur 2 ein der Erläuterung dienendes Diagramm,

Figur 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Filteranlage,

Figuren k und 5 der Erläuterung dienende Diagramme, und

Figur 6 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßeη Anlage zur Erzeugung des Sendesignals.

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DIe erfindungsgemilße Anlage bewirkt die geeignete Filterung eines Signals S(—|-) in zwei getrennten Arbeitsschritten, welche nacheinander Signale S(t) und S'(t) entstehen lassen. Um diese Arbeltsschritte gut zu unterscheiden, sind Beis-pie-Ie für die Signale S(t) und S'(t) in Figur 2 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß S(t) und S'(t) für Signale kennzeichnend sind, welche man am Eingang und Ausgang einer bekannten Dis-

persionsanlage antrifft. Das Singal ^s(~v~) ^{ist in} Figur 2

nicht dargestellt, wobei vorausgesetzt wird, daß es sich vom Signal S(t) nur durch die Wahl eines anderen Zeltmaßstabes unterscheidet. Wenn man die Veränderliche t durch die Veränderli-

ehe —γ- ersetzt, wobei K eine Konstante ist, so sieht man, daß die Zeitdauern mit K multipliziert werden, während die Frequen_T zen durch K dividiert werden. Daher sind bis auf einen Verstär-

kungs- oder Schwächungskoeffizienten das Signal S(t) und dessen homologes Signal S(—-^-) im Verhältnis K homothetisch.

Im folgenden wird die Umwandlung S(t)<p=± ^s^~k~^ "homothetisch" genannt, um sie von der Umwandlung S(t)f=*S^f(t) zu unterscheiden, welche "dispersiv" genannt wird.

Aus Figur 1 ist eine Anlage ersichtlich, welche die geeignete Filtrierung von frequenzmodulierten elektrischen Signalen bewirkt. Die Anlage weist eine Dispersionsanordnung 1, welche die Umwandlung des Signals S(t) in das Signal S'(t) bewirkt, sowie eine Probenwandleranordnung auf, welche die homotheti-

sche Umwandlung des zu verarbeitenden Signals S(-~-) in das

XV

Signal S(t) bewirkt. Durch diese beiden Umwandlungen wird die

Dauer 909835/1308

■■-T-r-r

τ Dauer KT des zu komprimierenden Signals auf -^- verkürzt.

N ist ein Kennzeichen des Eingangssignals. N ist gleich dem Produkt der Dauer mit dem Frequenzmodulationsband des Signals S(-|-) oder S(t).

Die Umwandlung des Signals ^s(—ip) in ^d&s Signal S(t) wird mittels eines Ringspeichers 2 bewirkt, welcher beispielsweise aus einer geschlossenen Kette von K Zellen besteht, deren Inhalt nach und nach in einer regelmäßigen Folge umgespeichert wird. Ein in die Zelle A eingeschriebenes Informationselement läuft im Speicher 2 gemäß dem Pfeil um und befindet sich am Ende von K Umspelcherungen in der Ausgangszelle. Ein solcher Speicher kann durch eine Verzögerungsleitung oder durch ein Schieberegister gebildet werden, dessen Eingang und Ausgang

durch eine Schleife verbunden sind. Das Signal S( ) wird von

K einer Probenanordnung 3 empfangen, welche dasselbe in Proben E.zerteilt. Diese Proben E. werden nacheinander in die Zelle A

des Umlaufspeichers 2 mittels einer Schreibanordnung 4 derart eingeschrieben, daß die Probe E*₊₁» welche der Probe E. folgt, in die Zelle A eingeschrieben wird, wenn die Probe E. in der

Zelle U ankommt, nachdem der Speicherumlauf in Richtung des Pfeils durchgeführt ist. Ein Impulsgenerator 5 steuert die Anordnungen 3 und 4 derart, daß die Periode θ der Probendfoe des

t T*

Signals S(——·) sich um den Betrag —γ- von der Zeit fdes Um-

laufs der Proben im Speicher 2 unterscheidet; β = χ Χ.

Die mit dem Speicher 2 gekoppelte Leseanordnung 6 verteilt die

Proben, welche in der Zelle U in Zeitintervallen -^Js— aufein-

anderfolgen. 909835/130$

anderfolgen. Der Ausgang der Leseanordnung 6 gibt Folgen von K Proben ab, welche Teile des Signals ^s (-§--) darstellen, die den K letzten, von der Probennahmeanordnung J abgegebenen- Proben entsprechen. Wenn man eine Folge von K Proben am Ausgang der Leseahordnung 6 betrachtet, so sieht man, daß deren Inhalt sich teilweise in den K-I vorangehenden und folgenden Folgen wiederholt. Wenn man voraussetzt, daß jede Probe sich-K mal in Zeitintervallen '- wiederholt, so sind die von der Leseanordnung 6 abgegebenen Signale redundant und lassen nach Verarbeitung in der Anordnung 1 eine Mehrzahl von kurzen Impulsen entstehen, deren Amplituden während der Zelt K T linear ansteigen und sodann während der gleichen Zeit linear abfallen.

Tatsächlich kann einem gegebenen Signal S(-y-) nur eine Reihe von kurzen Impulsen entsprechen, deren Einhüllende die Autokorrelationsfunktion des Signals S(—p-) ist. . . .

Um diese Bedingung zu verwirklichen, wird erfindungsgemäß eine Koinzidenzanordnung 7 vorgesehen, welche vom Generator 5 gesteuert wird. Die Koinzidenzanordnung 7 empfängt die Mehrfachsignale S'(t), welche am Ausgang der Anordnung 1 verfügbar sind, und nimmt in Zeitintervallen θ Proben, deren Einhüllende

die Autokorrelationsfunktion des Signals, S(—s*—) erzeugt.

Indem man die Reihenfolge der Arbeitsschritte umkehrt, wird" die in Figur 1 schematisch dargestellte Anlage auch zur Umwandlung eines kurzen Impulses S'(t) in einen langen Impuls S(——)

,K geeignet. In diesem Fall muß man einen kurzen Impuls auf die Anordnung 1 geben, welche einen ersten gedehnten Impuls SCt) abgibt. Der Impuls S(t) wird sodann auf die Probennahmeanord-

nung 3 gegeben, welche Proben in ZeitIntervallen -γ- entnimmt.

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Die erhaltenen Proben werden sodann in den Speicher 2 mittels der Schreibanordnung 4 eingeschrieben und werden schließlich von der Leseanordnung 6 empfangen, welche das Lesen mit

einer Folgeperiode Θ' = ·% durchführt, wobei die Anordnung auf die Koinzidenzschaltung 7 ein Signal S(—ψ-) mit einer KN mal größeren Dauer als das Signal S'(t) gibt.

Die in Figur 1 gestrichelten Verbindungen entsprechen der umgekehrten Arbeitsweise der Anlage. Das zu dehnende Signal wird bei I aufgegeben und das gedehnte Signal ist bei 0 verfügbar.

Figur 3 zeigt ein ausführlicheres Schaltbild einer Filteranlage für frequenzmodulierte elektrische Signale. Damit die Beschreibung der Arbeitsweise dieser Anlage leichter verfolgt werden kann, sei das zu verarbeitende Signal beispielsweise von einem frequenzmodulierten Impuls gebildet, welcher eine rechteckige Einhüllende mit der Dauer KT gleich einer Sekunde, einer Mittenfrequenz f von 400 Hz und einem Modulationsbereich af von 200 Hz aufweist, das heißt H = KT&f = 200.

Der zu komprimierende Impuls wird von einem Bandpassfilter empfangen, welches denselben auf einen Probennehmer 9 Über- ^: trägt. Ein Impulsgenerator IO liefert Impulse mit einer Folgefrequenz von 1000 Hz auf den Probennehmer 9, damit er mit dieser Frequenz Proben enirlmmt. Die Proben werden von einem Analog-Digital-Umsetzer 11 empfangen, welcher dem algebraischen Wert der Proben entsprechende Gruppen von Binärsignalen erzeugt. Die am Ausgang des Umsetzers 11 auftretenden Gruppen von Binärsignalen werden in die Verzögerungsleitungen 14 mit Hilfe von Schreibanordnungen 15 eingeschrieben, deren Eingänge

Jeweils 909835/1308

jeweils mit den Ausgängen des Umsetzers 11 bzw. der Verzögerungsleitung Ik verbunden sind.

Infolge der so gebildeten Schleifen laufen die Proben in den Verzögerungsleitungen 14 mit einer Periode V um, welche sich von der Einschreibperiode θ der Proben um den Betrag -%- unterscheidet, wobei K die Anzahl von Proben ist, welche Jede der Verzögerungsleitungen l4 enthalten kann.

Die Anzahl der parallel geschalteten Verzögerungsleitungen ist gleich der Anzahl von Zeitpunkten oder Schritten der Quant is ierungs" anordnung.

Am Ausgang der Leitungen lh treten die Proben mit einer Folgefrequenz aus, welche K mal größer ist als die Probennahmefrequenz des zu komprimierenden Signals. Die Leitungen 14 speisen einen Digital-Analog-Umsetzer 16. Der Ausgang des Umsetzers l6 gibt Impulsfolgen mit der Dauer θ ab, welche verschieden lang dauernde Ausschnitte des zu dem zu verarbeitenden Signal homothetischen Signals S(t) enthalten, wobei dieses homothetische Signal durch eine Dauer T, eine Mittenfrequenz Kf und einen Frequenzmodulationsbereich KAf gekennzeichnet ist. Bei dem gewählten Beispiel, mit K = 1000, findet man T = 1 mS, Kf = 400 kHz und KAf = 200 kHz. Der homothetische Impuls weist die in Figur 2 dargestellte Art S(t) auf. Die geeignete Filterung der vom Umsetzer 16 abgegebenen Signale wird mittels einer dispersiven Verzögerungsleitung 19 bewirkt, wobei die Leitung 19 mit dem Umsetzer über ein Bandpassfilter 17 und eine Mischstufe 18 gekoppelt ist, damit die Signale in den Arbeitsbereich dieser Leitung umgesetzt werden. Man erhält am Auegang der Leitung 19 korn-

90983S/I30I ^prlmlerte

primierte Impulse ähnlich dem Signal S'(t) in Figur 2. Die Dauer dieser Impulse ändert sich als umgekehrte Funktion des Umfangs des Modulationsbereiches. Der Minimalwert die-

T
ser Dauer ist gleich —«- = 5

Die von der dispersiven Leitung 19 abgegebenen Impulse werden mittels des Amplitudendetektors 20 festgestellt und auf einen der Eingänge einer Koinzidenzschaltung 21 gegeben. Die Koinzidenzschaltung 21 wird vom Generator 10 gesteuert, damit nur die Signalteile mit einer Dauer im wesentlichen gleich ΐ

übertragen werden. Diese Teile werden in gleichen Zeitintervallen übertragen, welche der Einschreibperiode in die Speicher 14 entsprechen. Sie werdtn in ein Filter 22 gegeben, welches dieselben in die Form eines einzigen Impulses zusammenfaßt, der die Autokorrelationsfunktion des Signals S(—w-) wiedergibt. Bei dem genannten Beispiel kann diese Funktion durch ausgedrückt werdtn, wobei B = 200 Hz.

Die Figuren 4 und 5 lassen die verschiedenen Umwandlungen besser erkennen, welchen der zu verarbeitende Impuls im Verlauf seines Fortschreitens durch die Anlage gemäß Figur 3 unterworfen wird.

Figur 4 (a) zeigt einen Teil einer Sinuskurve, welcher einen kleinen Ausschnitt des zu verarbeitenden Signals darstellt. Die parallelen horizontalen Linien geben die Quantisierungsstufen des Analog-Digital-Umsetzers 11 an (hier beispielsweise l6 Stufen für vier Quantisierimgs Zeitpunkte), wobei die vertikalen Linien die Zeitpunkte Üer Probennahme angeben. In Figur 4(b) sind die vom Analog-Digital-Umsetzer 11 abgegebenen

Binärinformationen 909835/1308

ORIGINAL INSPECTED

- ίο -

Binärinformationen dargestellt, wobei jeder Probennahme eine Gruppe von vier Binärziffern entspricht, welche gleichzeitig in die vier Verzögerungsleitungen 1*1 anstelle von vier früheren Informationselementen, welche gelöscht v/erden, eingeschrieben werden.

Figur 4(c) zeigt die nacheinander in die Verzögerungsleitungen lh eingeschriebenen Proben. Diese Proben entsprechen den aufeinanderfolgenden Ausschnitten des Signals gemäß Ma) und sie wiederholen sich mit einer Periode X gleich der Verzögerungszeit der Leitungen 14.

Wenn die in den Leitungen 1*1 enthaltenen Binärinformationen auf den Digital-Analog-Umsetzer 16 gegeben werden, wird von diesem letzteren eine Folge von Signalausschnitten abgegeben, wie sie in Figur ²Kd) dargestellt ist. Durch Filterung dieser Ausschnitte mittels des Filters 17 werden Teile einer Sinuskurve wiederhergestellt, wie es Figur 4(e) zeigt.

Figur 5 ermöglicht eine Gesamtübersicht über das Kompressionsverfahren. Figur 5(a) zeigt einen frequenzmodulierten Impuls, welcher in 8 Ausschnitte B, C, D, E, F, G, H, K unterteilt ist.

Diese Ausschnitte werderafewischen dem Eingang des Filters 8 und dem Ausgang der Mischstufe 18 einer Verkürzung ihrer Dauer unterworfen. Die verkürzten Ausschnitte B¹, C^f, D', E', F¹, G¹, H¹ und K¹ sind in Figur 5(b) dargestellt.

Figur 5(b) zeigt ebenfalls, daß die verkürzten Ausschnitte sich derart wiederholen, daß immer vollständiger werdende Teile des zu komprimierenden Impulses gebildet werden. Wenn der zu

komprimierende 909835/1308

- li -

komprimierende Impuls vollständig in Proben zerteilt ist, werden die folgenden Teile mehr und mehr unvollständig. Indem die Teile b¹, B¹C, B¹C¹D¹, ... gemäß Figur 5(b) auf die dispersive Leitung 19 gegeben werden, erhält man am Ausgang des Detektors 20 die ih Figur 5(c) dargestellte Folge von komprimierten Impulsen. Die Höhe und die Breite der erhaltenen Impulse ist auf den Frequenzmodulationsbereich bezogen, welcher Jeden der Teile des in Figur 5Cb) dargestellten Signals kennzeichnet. Durch Vergleich der Figuren 5(a) und 5(c) sieht man, daß der anfängliche Impuls eine Mehrzahl von stark komprimierten Impulsen entstehen ließ. Tatsächlich sind nur die höchsten und schmälsten Impulse von Interesse, da die anderen Impulse der Verarbeitung von unvollständigen Signalen entsprechen. Es ist dann nur die Folge der Impulse gemäß Figur 5(c) einer derartigen Verarbeitung zu unterziehen, daß man die in Proben zerlegte

Autokorrelationsfunktion von S(-γ-) erhält. Zu diesem Zweck ist der Ausgang des Detektors 20 mit einer Schaltung 21 verbunden, welche das Produkt der Folge der Figur 5(c) mit einer Folge von in Figur 5(d) dargestellten isochronen Impulsen bildet. Das Produkt dieser beiden Folgen ist in Figur 5(e) dargestellt.

Die Impulse der Figur 5(d) haben eine Folgeperiode gleich der^: Dauer der Ausschnitte des zu komprimierenden Signals. Ihre Breite ist gleich derjenigen des schmälsten Impulses, welchen der Detektor 20 abgibt. Da sich die Folgeperiode der in Figur 5(c) dargestellten Impulse von der Folgeperiode der in Figur 5(d) dargestellten Impulse unterscheidet, läßt die Schaltung 21 nur eine geringe Mzahl von schmalen Impulsen mit großer Amplitude bestehen.

Die

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Die Figuren 3_S ** und 5 beziehen sich auf eine Anlage, welche die Durchführung einer Kompression eines frequenzmodulierten Impulses gestattet. Der zu komprimierende Impuls kann mittels bekannter Generatoren erzeugt sein, es ist jedoch von Interesse, denselben aufgrund eines kurzen Impulses zu erzeugen, indem man die oben beschriebene Kompressionsanordnung in umgekehrter Richtung arbeiten läßt. Diese letztere Verfahrensweise bietet den Vorteil, daß eine ausgezeichnete Korrelation zwischen dem zu komprimierenden Signal und den Einrichtungen erzielt wird, welche die Kompression durchführen.

Aus Figur 6 lsi; das Blockschaltbild einer Anlage ersichtlich, welche die Dehnung von frequenzmodulierten Signalen ermöglicht.

Das zu dehnende Signal 1st ein kurzer Impuls der Form ■

gleich dem Impuls S'(t) der Figur 2. Ein elektrischer Funktionsgenerator 25 erzeugt ein Signal, welches als Trägerfrequenz die Mittenfrequenz der dispersiven Leitung 26 aufweist und gemäß der Einhüllenden des Signals S'(t) amplitudenmoduliert 1st. Gleichzeitig gibt der Funktionsgenerator 25 einen Synchronisierimpuls auf die Synchronisierschaltung 24. Wenn der Impuls S'(t) auf den Eingang der dispersiven Leitung 26 gegeben wird, erhält man am Ausgang dieser Leitung ein Rechtecksignal mit der Dauer T, welches in einem Band Δ f linear frequenzmoduliert ist. Dieses Signal unterscheidet sich von demjenigen, welches der Verarbeitung in der dispersiven Leitung im Sinn · einer Frequenzmodulation unterworfen werden kann, es ist daher erforderlich, an diesem Signal eine Umkehr des Zeltmaßstabs gleichzeitig mit einer Ausdehnung im Verhältnis K vorzunehmen, um das Signal S(-^-) zu erhalten.

Am Ausgang der dispersiven Leitung 26 wird das Signal durch die

90 98 35/1308 Mischstufe

Mischstufe 27 frequenzumgesetzt, welche das überlagerungssignal der Schaltung 24 empfängt. Nach Eingabe in ein Bandpassfilter 28 werden die gedehnten und frequenzumgesetzten Impulse von einem Probennehmer 29 empfangen. Der Probennehmer 29 gibt Proben mit einer vom Generator 24 festgelegten Polgeperiode ab. Diese werden auf einen Analog-Digital-Umsetzer 30 gegeben, welcher dieselben in Kombinationen von Binärsignalen umwandelt. Schreibanordnungen 31 empfangen die Binärsignale und schreiben dieselben in Verzögerungsleitun<gen 32 mit der Polgefrequenz der Probennahme ein.

Die Leitungen 32 sind mit einer Schleife versehen, welche den Umlauf der Binärsignale gestattet. Diese treten am Ausgang dieser Leitungen am Ende eines Zeitintervalls wieder auf j welches K + 1 mal der Probennahmeperiode entspricht. Leseschaltungen 33,nehmen die Proben mit einer Folge Q gleich K mal der obigen Probennahmeperiode auf. Die Phase der von der Schaltung 24 gesteuerten Lesezeitpunkte gestattet die Entnahme der Proben in der umgekehrten Reihenfolge bezüglich der Schreibreihenfolge und daher die Umkehrung des Signals bezüglich der Zeitachse.

Die von den Leseschaltungen 33 gelieferten Binärsignale werden durch einen Digital-Analog-Umsetzer verarbeitet, welcher Proben mit der gleichen Amplitude wie die vom Probennehmer erzeugten wiederherstellt, jedoch mit einer K mal größeren Folgeperiode. Das vom Umsetzer 34 abgegebene Signal wird mittels des Filters 35 gefiltert. Eine an den Ausgang des Filters 35 angeschlossene Koinzidenzschaltung 36 schneidet einen Ausschnitt mit der Dauer KT aus dem gefilterten Signal. Dieser Ausschnitt stellt den KN mal gedehnten Impuls dar, welcher im Fall von Sonaranlagen derjenige Impuls ist, welcher ausgesendet und empfangen wird.

Beiapielsweise 909835/1308

Beispielsweise kann man einen Impuls von 1 Sekunde erhalten, welcher in einem Frequenzbereich £ f von 200 Hz um eine Mittenfrequenz f von 400 Hz moduliert ist, indem man die folgenden Eigenschaften annimmt: der vom Generator 25

erzeugte Impuls P hat eine Dauer -rp von 5 /aS und eine Mittenfrequenz von 2 MHz. Die dispersive Leitung 26 ist an die oben erwähnten Eigenschaften angepaßt. Sie läßt einen frequenzmodulierten Rechteckimpuls entstehen, dessen Dauer T gleich 1 ms ist, was einem Dehnungsgrad von 200 entspricht. Der gedehnte Impuls wird einer Frequenzänderung in der Mischstufe 27 unterzogen. Die Mischstufe 27, welche von einem Überlagerungssignal von 1,6 MHz erregt wird, liefert einen frequenzmodulierten Impuls zwischen 300 kHz und 500 kHz. Die am Ausgang des Filters 28 verfügbare Probennahme dieses Impulses wird mit der Frequenz 1 MHz durchgeführt. Die Verzögerungsleitungen 32 besitzen eine Verzögerungszeit Έ = 1001 yuS und können jeweils 1001 Binärsignale enthalten. Die Entnahme der Binärsignale erfolgt mit einer Foleperiode, welche sich um eine Mikrosekunde von der Verzögerungszeit'J' unterscheidet, das heißt θ = 1000 jiS. Die Übertragung der Binärsignale auf den Umsetzer 34 findet regelmäßig mit der Frequenz von 1 kHz statt. Der mittels der Koinzidenzschaltung 36 abgeschnittene Ausschnitt hat eine Dauer von 1 Sekunde.

Die oben angegebenen numerischen Daten und die vorangehende Beschreibung zeigen, daß man einen frequenzmodulier.ten Impuls dehnen kann, um ihn sodann zu komprimieren, indem das gleiche Verfahren und die meistenteils gleichen Teile verwendet werden. Eine ausgezeichnete Korrelation besteht zwischen den von der in Figur 6 gezeigten Anlage erzeugten Signalen und den Kompressionseigenschaften der in Figur 3 gezeigten Anlage. Die

Kombination 909835/1308

Kombination dieser beiden Anlagen gestattet nicht nur die Erzielung einer großen Wirtschaftlichkeit bei der Anzahl der vorzusehenden Teile, sondern auch die Gewährleistung eines hohen Korrelationsgrades infolge der Umkehrbarkeit der an den Signalen vorgenommenen Verarbeitungen. Die abwechselnde Arbeitsweise als Dehnungsaniage bei der Aussendung und als Kompressionsanlage beim Empfang wird vom elektrischen Funktionsgenerator 25 gesteuert.

Es fällt ebenfalls in den Rahmen dieser Erfindung, die Verzögerungsleitungen l4 und 32, welche den mit einer Schleife kurzgeschlossenen Speicher bilden, durch Schieberegister zu ersetzen. Die auf der Verwendung von Binärsignalen beruhende Arbeitsweise gestattet die Erzielung von hohen Kompressionsgraden. Der Amplitudenbereich ist umso größer, je mehr Quantisierungsstufen in den Umsetzern vorgesehen sind. Diese Stufen können je nach der Art der zu komprimierenden Signale gleiche Abstände besitzen oder nicht.

Der Koeffizient K der homothetischen Transformation kann eingestellt werden, indem man am Eingang jeder digitalen Verzögerungsleitung einen Pufferspeicher mit dem Passungsvermögen "P" anordnet. Indem man die Proben in Gruppen von "p" alle "q". Umläufe einschreibt, wird der Koeffizient K zu K' = -9- K.

Außerdem kann der Ringspeicher von einer einzigen Verzögerungsleitung gebildet werden, in welcher die Gruppen von Binärsignalen aufeinanderfolgen, welche jeder der Proben entsprechen. Bei dieser letzteren Möglichkeit wird der Ringspeicher zwischen Schieberegistern angeordnet, welche gleichzeitig die Binärsignale empfangen und dieselben nacheinander übertragen können oder umgekehrt. Schließlich kann die in Kaskade mit der homo-

thetischen 909835/1308

thetischen Kompressionsanordnung verwendete Dispersionsleitung eine beliebige Kennlinie haben₃ welche die Gruppenverzögerungszeit auf die Frequenz bezieht'. Sie kann durch eine geeignete elektrische Schaltung oder durch eine optische Beugungsanordnung ersetzt werden, welche die gleiche Wirkung auf die zu komprimierenden oder zu dehnenden Signale ausübt.

Patentansprüche 909835/1308

Claims

Patentansprüche

IJ Anlage zur Signalverarbeitung, welche die Veränderung der Dauer von durch eine Signalquelle gelieferten frequenzmodulierten Impulsen in zwei Schritten gestattet, gekennzeichnet durch eine Anordnung mit einem Eingangskanal und einem Ausgangskanal zur Umsetzung eines jedem dieser Impulse entsprechenden Signals in mindestens ein Signal, dessen Dauer im Verhältnis K geändert ist und dessen Wellenform unverändert bleibt, eine Koizidenzanordnung mit einem Signaleingang, welcher mit dem Ausgangskanal gekoppelt ist, und mit einem Steuereirrgang, eine mit der Umsetzeranordnung und dem Steuereingang gekoppelte Steueranordnung, wobei jeder zu verarbeitende Impuls einem einzigen der Signale mit veränderter Dauer entspricht, sowie durch eine dispersive Verzögerungsanordnung, welche in einen der genannten Kanäle geschaltet ist, um an jedem dieser Impulse eine andere Änderung der Dauer vorzunehmen.

2. Anlage nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Umsetzeranordnung aufweist: eine Probennahmeanordhung mit einem Eingang zur Aufnahme der Impulse und einem Ausgang, welcher eine Reihe von Proben für jeden dieser Impulse abgibt, eine Speicheranordnung, welche die Proben jeder Reihe empfängt und eine Folge von einzelnen Signalen liefert, wobei jedes derselben kontinuierlich aus einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Proben der Reihe gebildet ist, wobei eines derselben, welches das vollständige Signal genannt wird, alle Proben der

Reihe 909835/1308

Reihe enthält, die dispersive Verzögerungsanordnung einen Eingang'zur Aufnahme der einzelnen Signale und einen Ausgang zur Abgabe der entsprechenden komprimierten Signal© aufweist und die Koinzidenzanordnung das dem vollständigen Signal entsprechende komprimierte Signal auswählt»

3. Anlage nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die dispersive Verzögerungsanordnung in dem Eingangskanal angeordnet 1st, wobei die Umsetzeranordnung aufweist: eine Probennahmeeinrlchtung mit einem Eingang zur Aufnahme von Impulsen mit verlängerter Dauer» welche aus der disperslven Verzögerungsanordnung stammen, und mit einem Ausgang zur Abgabe einer Reihe von Proben für Jeden der Impulse mit verlängerter Dauer, sowie eine Speicheranordnung, welche die Proben jeder Reihe empfängt und ein Ausgangssignal abgibt, welches aus Proben mit vergrößerten Folgeintervallen gebildet lst_s wobei die Koinzidenzanordnung so gesteuert wird, daß sie das Ausgangssignal auswählt.

H Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzeranordnung eine Probennahmeanordnung mit einem mit dem Eingangskanal gekoppelten Eingang, einem mit der Steueranordnung gekoppelten Steuereingang und einem Ausgang sowie eine Speicheranordnung mit einem mit dem Ausgang der Probennahr.eanordnung gekoppelten Eingang, einem mit der Steueranordnung gekoppelten Steuereingang und einem mit dem Ausgangskanal rekoppelten Ausgang aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frobennahmeanordnung eine Quantisierungsanordnung aufweist, welche mit einer Analog-BInär-Umsetzeranordnung verbunden 1st, wobei der Ausgang der Probennahmeanordnung mit dein Au

kanal 909835/1308

BAD ORIGINAL

kanal über eine Binär-Analog-Umsetzeranordnung gekoppelt ist.

6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung eine Einschreibanordnung mit einem mit dem Ausgang, der Probennahmeanordnung gekoppelten Eingang, einem mit der Steueranordnung gekoppelten Steuereingang und einem Ausgang, einen Ringspeicher mit einem mit dem Ausgang der Einschreibanordnung gekoppelten Eingang und einem Ausgang sowie eine Leseanordnung mit einem mit dem Ausgang des Ringspeichers gekoppelten Eingang, einem mit der Steueranordnung gekoppelten Steuereingang und einem mit dem Ausgangskanal gekoppelten Ausgang aufweist.

\ Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspeicher wenigstens eine Verzögerungsleitung mit einem Eingang und einem Ausgang aufweist, welche miteinander über eine Rückkopplungsschleife gekoppelt sind.

& Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschreib- und Leseperioden der Speicheranordnung sich voneinander um eine Dauer gleich der Umlaufperiode in dem Ringspeicher unterscheiden. :

%. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein erstes Bandpassfilter, welches mit dem Eingang der Probennahmeanordnung gekoppelt ist, und durch ein zweites Bandpassfilter, welches zwischen dem Ausgang der Umsetzeranordnung und dem Eingang der dispersiven Verzögerungsanordnung angeordnet ist.

10. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Frequenzände■ rungsanordnung, welche zwischen dem Ausgang der Umsetzeranord-

nung 909835/1308

nung und dem Eingang der dispersiven Verzögerungsanordnung angeordnet ist.

LlT Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Tiefpass-• filter, welches mit dem Ausgang der Koinzidenzanordnung gekoppelt ist.

12. Anlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Generator zur Abgabe der Impulse am Eingang der dispersiven Verzögerungsanordnung.

U.Anlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Frequenz-

änderungsanordnung, welche zwischen dem Ausgang der Verzögerungsanordnung und dem Eingang der Probennahmeanordnung angeordnet 1st.

ft Anlage nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein Bandpassfilter, welches den Ausgang der Frequenzänderungsanordnung mit dem Eingang der Probennahmeanordnung koppelt.

H^, Anlage nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine Filteranordnung, welche zwischen der ümsetzeranordriung und der Koinzidenzanordnung angeordnet ist.

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