DE2321901A1 - System zum erfassen von frequenzabweichungen eines unbekannten signals von einer nennfrequenz - Google Patents

Description

Patentanwalt

Dip· mg.

D-8023 /'/..'m.jie'- Pullach
Wiener5lr.2,T.Mchr..7<i30570,7931782

vI/Mü-Paris file: 4886-A 8023 Pullach, den 30. April 1973

THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan 48 075, USA

System zum Erfassen von Frequenzabweichungen eines unbekannten Signals von einer Nennfrequenz

Es existieren eine Reihe von Anwendungsfällen, bei denen es wünschenswert ist, eine unbekannte Frequenz mit einer bekannten Frequenz zu vergleichen und eine Ausgangsgröße vorzusehen, die eine Frequenzdifferenz zwischen dem unbekannten Signal und dem Signal der bekannten Frequenz wiedergibt. Eine Anwendungsmögliehkeit dieser Technik findet man bei Sonarsystemen, um Reflexionen besser unterscheiden zu können, die von in Bewegung befindlichen Objekten und die von stationären Objekten ausgehen. Typisch sendet ein Sonarsystem im Laufe der Echoortung oder Entfernungsmessung eine Reihe von Impulsen aus, die aus vielen Zyklen eines Hochfrequenzsignals bestehen. Ein Sonarimpuls kann daher in der Größenordnung von 30 Millisekunden in seiner Länge liegen, der aus einer ziemlichen Zahl von Zyklen einer Trägerfrequenz besteht, die in der Größenordnung von 10 KHz liegen kann. Wenn dieser Impuls von einem Gegenstand reflektiert wird und zum Sonarwandler zurückgelangt, können Schwariungen in der Trägerfrequenz erfasst werden, um eine unmittelbare Anzeige eines in Bewegung befindlichen Ortungsobjektes vorzusehen.

Bei einem bekannten System wird zum Erreichen dieses Ergebnisses

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ein Phasenabfallnetzwerk (phase slope network) mit einer Verzögerungsleitung verwendet, die aus einer Reihe von Resonanzkreisen besteht. Diese Verzögerungsleitung stellt eine vergleichsweise große schwere und kostspielige Komponente dar. In einem derartigen System wird das empfangene Signal zu dem Phasenatfallnetzwerk geführt, in welchem es eine feste Zeitperiode verzögert wird und dann mit sich selbst verglichen wird. Offensichtlich ist es wünschenswert, die Leitung so lang wie möglich vorzusehen, um also eine maximale Verzögerung und größere Empfindlichkeit zu erreichen, solange die Verzögerung merklich kürzer ist, als die Gesamtimpulslänge bzw. Impulsdauer, so daß der Vergleich stattfinden kann. Man kann daher sagen, daß, je länger die Verzögerung ist, um so besser die Frequenzfehlersignale sind, daß jedoch mit größer werdender Verzögerungsleitung auch die unangenehmen Eigenschaften, wie Größe, Gewicht und Kosten, zunehmen.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß je länger die Verzögerungsleitung ist, es umso mehr notwendig wird, daß die einzelnen Komponenten sehr stabil sind, und es wird desto schwieriger bei der Produktion Komponenten mit ausreichender Stabilität vorzusehen.

Ein weiterer Versuch oder Annäherung, der für diesen Anwendungsfall unternommen wurde, besteht in einer phasenstarren Schleife. Dies ist eine gut bekannte Technik, die mit relativ wenig Komponenten verwirklicht werden kann und bei der demnach einige der Machteile die Größe und Kosten der Verzögerungsleitung, wie dies zuvor dargelegt wurde, vermieden werden. Dieser Lösungsversuch ist jedoch ebenfalls der !Instabilität der Komponenten unterworfen und bietet geringen Vorteil hinsichtlich der Rausch-öder Geräuschdiskriminierung, so daß sowohl die Stabilität als auch das Rauschen bei der Anordnung mit der phasenstarren Schleife das Ganze fragwürdig machen.

Die dieser Technik anhaftenden Nachteile, die im wesentlichen

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analoge Techniken sind, können weitgehend beseitigt werden, indem man digitale Techniken anwendet, wodurch die Abhängigkeit von der extremen Stabilität der Komponenten herabgesetzt wird, Bei dem System nach der vorliegenden Erfindung wird das Eingangssignal , welches sowohl aus kurzen und langen Impulsen eines Trägers bestehen kann, der eine Frequenz aufweist, die entweder direkt oder durch Überlagerungsübersetzung von einer höheren Trägerfrequenz wie 2 KHz gewonnen wird und die Frequenzschwankungen, wie beispielsweise aufgrund des Dopplereffektes unterworfen wird, einer Schaltung zugeführt, die einen einzigen Ausgangsimpuls für jeden Zyklus des Eingangssignals vorsieht und diese Impulse werden dazu verwendet, einen Flip-Flop-Binärteiler zu treiben. Die Ausgangsgröße des Flip-Flops besteht aus einer Reihe von Impisen mit der Länge jedes Zykluses, die dazu verwendet werden, den Zeitsteuerzyklus zu steuern, während welchem die Impulse einer sehr viel höheren Bezugsfrequenz, wie beispielsweise 2 MHz gezählt und gespeichert werden. Wenn der nächste Eingangszyklus gezählt wird, werden die zuvor gespeicherten Zählschritte zum Ausgang geliefert, an den eine digitale Austrer— tevorrichtung oder ein Digital/Analogkonverter angeschlossen sein kann.

Bei einigen Anwendungsfällen ist es erforderlich, den Störgrößenoder Rauschen im Eingangssignal Beachtung zu schenken und es ist bekannt, daß keine verwertbare Eingangsinformation ausserhalb eines gegebenen Frequenzbereiches liegen kann. Für derartige Anwendungsfälle sind Mittel vorgesehen, um sämtliche Bezugszyklen auszulöschen, die unterhalb einer Frequenz liegen, von der man weis, daß sie die niedrigste Frequenz einer nützlichen Information darstellt, und diese Mittel dienen auch zum Auslöschen der Eingangsimpulse, die Zyklen mit einer Anzahl enthalten, die oberhalb derjenigen gelegen ist, die eine nützliche Information enthält, da diese Impulse zum größen Teil aus Störgrößen bestehen. Ein Hauptzähler wird veranlasst, nur diese Zählschritte zu speichern, die über einem Minimum liegen und zwar mit Hilfe

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der Verwendung von Einrichtungen wie einem Minimumzähler oder einem Multivibrator, der seinen Zustand beim Auftreten eines Miniraum-Zählschritt-es ändert, um zu bewirken, daß lediglich Zählschritte in dem Hauptzähler gespeichert werden, die oberhalb dem Minimum liegen, über-bereichszählschritte werden durch die Verwendung von Gattereinrichtungen ignoriert, die bewirken, daß der Zähler aufhört zu zählen, wenn der maximale Zählschritt erreicht ist und die dann die gespeicherte Zählung davon zurückhält oder abhält, daß diese zum Ausgang geschaltet wird, bis der ZälSLer auf Null zurückgestellt wird und zwar für eine neue Impulszählung.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sieh aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Frequenzmeßsystems

nach der Erfindung in seiner grundlegenden Form;

Fig» la eine Reihe von grafischen Darstellungen von WeI-. lenformen, die an verschiedenen Punkten in den

Vorrichtungen von Figuren 1 und 2 erscheinen;

Fig* 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des Frequenzmeßsystems nach der Erfindung mit Einrichtungen zur Begrenzung des Frequenzansprechverhaltens innerhalb bestimmter Grenzen;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer noch weiteren Ausführungsform des Frequenzmeßsystems nach der Erfindung, wobei die Ansprech-Begrenzungseinrichtung von Figur 2 zur Anwendung gelangt, jedoch in einer etwas vereinfachten Ausführung; und

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines vereinfachten analogen Auswertesystems, welches mit irgendeiner der Au3-führungsformen gemäß Figuren 2, 1 und 3 verwen-

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det werden kann.

In Figur 1 wird ein elektrisches Wechselstromsignal mit einer unbekannten Frequenz f , von der man jedoch xtfeis, daß sie zwisehen bestimmten definierten Grenzen gelegen ist, einem Nulldurchgangsdetektor 10 zugeführt, der einen scharfen Ausgangs-Impuls bei jedem positiven Nulldurchgang von f oder bei jeder Durchkreuzung der Nullspannungsachse erzeugt. Ein typisches Bhoortungssonargerät kann eine Reihe von Impulsen erzeugen und . senden, von denen jeder 30 Millisekunden lang ist oder dauert (siehe Figur IA, Kurve 1),welche aus einem Trägersignal von 2KHz (siehe Figur IA, Kurve 2) besteht. Wenn diese gesendeten Impulse auf einen in Bewegung befindlichen Reflektor auftreffen_s so wird der 2KHz-Träger in der Frequenz erhöht oder vermindert und zwar proportional zur relativen Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung zwischen den sendenden Wandler und dem Ortungsobjekt,wie dies von dem Dopplereffekt her bekannt ist. Wenn kein Geschwindigkeitsunterschied vorhanden ist, so ist die reflektierte Frequenz genau der ausgesendeten Frequenz und die Au3gangsgröße des Nulldurchgangsdetektors 10, wie dies in Figur 1A(3) gezeigt ist, besteht aus einer Reihe von scharfen Impulsen einer gegebenen Polarität mit einer Frequenz von 2KHz. Wenn eine Frequenzzunähme auftritt, aufgrund der Bewegung oder Geschwindigkeit des reflektierenden Gegenstandes, der sich in Richtung auf den empfangenden Wandler bewegt, so wird die Impulsfolge erhöht und der Intervall zwischen den Impulsen nimmt proportional ab. Sollte sich der reflektierende Gegenstand von dem Wandler weg bewegen, so nimmt die Impulsfolge ab und der Intervall zwischen den Impulsen nimmt zu. Daher ist der Intervall zwischen den Impulsen am Ausgang des Nulldurehgangsdetektors 10 proportional zur unbekannten Frequenz f .

Das Impulssignal aus dem Nulldurchgangsdetektor 10 wird einer Flip-Flop-Schaltung voiä"T" oder Kipptyp 12 zugeführt, die Ausgangsimpulse abwechselnd/Q und § erzeugt. Ein Impuls von Q wird

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einem UND-Gatter 10 zugeführt und gelangt zu einem Übertragungsgatter 16. Der andere Impuls 5, gelangt zu einem UND-Gatter 18 und zu einem Übertragungsgatter 20. Eine bekannte Bezugsfrequenz von einem Wert wie bei?±elsweise IMHz, wird so wohl dem Gatter 14 als auch dem Gatter l8 zugeführt und kann durch diese hindurch zu den Zählern 22 oder 24 nur dann gelangen, wenn der in Bereitschaft setzende Impuls von Q oder δ. ebenso vorhanden ist. Dies ist in Figur 1 A, Kurven 4 und 5 gezeigt, die jeweils die Ausgangssignale aus den Gattern 14 und l8 wiedergeben. Wenn daher ein Impuls vom Anschluß Q vorhanden ist, so zählt der Zähler 22 eine Kette von Impulsen mit der Bezugsfrequenz, während das Gatter 16 öffnet, um eine zuvor gespeicherte Zählung von Impulsen aus dem Zähler 24 zum digitalen Ausgang zu übertragen, wie dies veranschaulicht ist. Diese Impulsausgangsgröße, deren Zählung oder Zählschritt direkt zu der unbekannten Frequenz f proportio-

ist, kann einem digitalen Anzeigegerät oder einem digital -zuanalog-Konverter 26 zugeführt weitfen, der eine analoge Ausgangsgröße erzeugt, deren Spannung proportional zur Anzaü der in dem Zähler gespeicherten Zählschritte ist und damit zu f„. Wenn ein Impuls bei § vorhanden ist, überträgt das Gatter 18 Impulse mit der Bezugsfrequenz zum Zähler 24, der diese zählt und speichert, während das Übertragungsgatter 20 die in dem Zähler 22 vorhandene Zählung zum Ausgang hindurchlässt. Daher arbeiten die Zähler 22 und 24 derart, daß sie abwechselnd Impulse mit der Bezugsfrequenz in einem Ausmaß speichern, welches proportional zu f ist, und daß sie diese Impulse zum Ausgangabgeben.

Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild des Systems ähnlich demjenigen von Figur 1, wobei jedoch eine zusätzliche Einrichtung zur Begrenzung der Ausgangsgröße auf Werte innerhalb einem gegebenen Bereich vorgesehen ist. In einen Sonar-Anwendungsfall ist sehr viel Geräusch oder Rauschen in den empfangenen Signalen vorhanden und ein grolfer Teil davon liegt oberhalb oder unterhalb dem Frequenzbereich irgendeiner nützlichen Information. Ein zurückgekehrtes Signal eines 2KHz-Träsers würde eine 500 MikroSekundenperiode auf-

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weisen und würde Dopplerschwankungen unterworfen sein, die beispielsweise zwischen 450 Mikrosekunden und 550 MikroSekunden gelegen sind. Dieses Doppler-variable Signal wird mit Hilfe des sehr viel höher frequenten Bezugssignals gezählt und es können dann Prequenzdifferenzen über einen Bereich von 100 Zyklen der Bezugsfrequenz bestimmt werden. Es wird auf diese Weise möglich, alle gezählten Impulse unterhalb einer minimalen Menge, wie beispielsweise 450 Zyklen auszulöschen. Wenn die Takt- oder Bezugsfrequenz mit der empfangenen Frequenz verglichen wird, so besteht ein Bereich von Zählschritten oder ein Zählunterschied zwischen Null und 100. Diese Ausgangsgröße kann dann einem digitalzu-analog-Konverter in einer solchen Weise zugeführt werden, daß 0 durch -5 Volt dargestellt wird und 100 Zählschritte durch +5 Volt dargestellt werden. Die Ausgangsgröße durchfährt oder durchkreuzt bei 50 Zährschritten die Null Volt. Da Null Volt eine Dopplerverschiebung von / oder eine Geschwindigkeitsänderung

von / darstellen, kann eine einfache auf einen Schwellenwert ansprechende Schaltung Spannungen unterhalb einem gegebenen Wert eliminieren, die Geschwindigkeiten darstellen, die zu langsam sind, um von Interesse zu sein.

Wie im Falle der Figur 1 wird die unbekannte Frequenz f einem Nulldurchgangsdetektor 30 zugeführt, der einen Torsteuerimpuls für einen Flip-Flop 32 in der gleichen Weise wie bei der Vorrichtung von Figur 1 erzeugt. Die Ausgangsgröße des Flip-Flops 32 besteht wiederum aus einem Impuls, der entweder bei Q oder bei $ erscheint, dessen Dauer oder Länge durch die Frequenz des unbekannten Signals bestimmt ist. Dann werden Impulse von Q einem UND-Gatter 34 mit zwei Eingängen zugeführt, und ebenso einem UND-Gatter 36 mit drei Eingängen. Alternativ wird ein Impuls bei 5zu einem UND-Gatter 38 mit zwei Eingängen geschickt und ebenso zu einem UND-Gatter 40 mit drei Eingängen. Die Q- und C§- Impulse arbeiten in der gleichen zuvor beschriebenen Weise, um abwechselnde Ketten von Impulsen der Bezugsfrequenz für die Zähler 42 und 44 vorzusehen, die abwechselnd diese Im-pulse spei-

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ehern und ausgeben. Sollte eine übergroße oder über dem Bereich liegende Zählung auftreten, die einem der Zähler zugeführt wird, so wird ein Signal einer von Zwei R-S-Flip-Flop-Schaltungen 54 und 56 zugeführt und wird ebenso auf den Leitungen 46 oder 48 zu einem Inverter des Inverterpaares 50 und 52 zurückgeführt, der, nachdem er das Signal invertiert hat, es den Gattern 36 und 40 zuführt, wodurch diese Gatter veranlasst werden, die Abgabe der Bezugsfrequenz an die Zähler zu unterbrechen.

Die Zähler 42 und 44 unterscheiden sich auch von den Zählern 22 und 24 dahingehend, daß sie während ihres Zählzykluses Eingangsimpulse zur Zahl der Minimalzählung (450 Zyklen) am S-Anschluß eines der Plip-Plps 54 und 56 vorsehen, und diese Schaltungen sprechen auf diese Zählung an, indem sie eine Ausgangsgröße am Anschluß Q vorsehen, um dadurch ein in Bereitschaft setzendes Signal einem Anschluß der UND-Gatter 34 oder 38 vorzusehen. Diese Gatter bewirken zu diesem Zeitpunkt nicht, daß die Sperrkreise oder Schaltungen 58 oder 60 leiten, da nicht das am'"zweiten Eingang erforderliche Signal vorhanden ist. Wenn daher ein Signal vom Anschluß Q des Flip-Flops 54 vorgesehen wird, so wird dadurch das Gatter 38 nicht in den leitenden Zustand gebracht, da das §- Signal aus dem Flip-Flop 32 nicht vorhanden ist und nicht vorhanden sein wird, bis der Zähler 42 seine Zählung beendet hat. Wenn die Zählung innerhalb dem gewünschten Bereich liegt, speichern die Zähler 42 und 44 die Zählschritte oberhalb dem minimalen Wert, Wenn eine überberelchszählung festgestellt wird, so wird ein ^Signal auf der Leitung 46 rückgekoppelt und bewirkt, daß das Gatter 36 die Zufuhr der Impulse zum Zähler 42 unterbindet, wie dies bereits erläutert wurde. Der Zähler 42 hält dann die maximale Zählung fest, bis er für einen neuen Zyklus zurückgestellt wird. Das. Rückstellsignal kann von einer Reihe von Quellen stammen, die Ausgangsgröße des Nulldurchgangsdetektors 30 ist jedoch für

diesen Zweck sehr nützlich. Dieses bewirkt, daß die Überbereichszählung von dem System ignoriert wird.

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— y —

Während der Zeit, während welcher der Zähler 42 eine richtige oder gültige Zählung ansammelt, schaltet die Sperrschaltung 60, die beim vorangegangenen Zykluszähler 44 gespeicherte Zählung bzw. Zahl zum Digitalausgang oder zum Digital-zu-analog-Konverter 62 in im wesentlichen der gleichen Art und Weise, wie dies unter Hinweis auf die Ausführungsform gemäß Figur 1 beschrieben wurde. Damit die Sperrschaltung 60 leitend wird, muß diese durch das Gatter 34 eingeschaltet werden, welches lediglich auf beide Signale an den Anschlüssen Q des Flip-Flops 32 und 56, die gleichzeitig zugeführt werden müssen, anspricht.

Das System von Figur 3 weist im wesentlichen die gleichen Ausgangseigenschaften wie das System gemäß Figur 2 auf, kommt jedoch mit einer wesentlich herabgesetzten Zahl von Komponenten aus. Das unbekannte Signal f wird einem Nulldurchgangsdetektor 66 zugeführt, der einen Ausgangsimpuls, wie bereits beschrieben, zum S-Anschluß eines R-S-Typ Flip-Flops 68 erzeugt. Irgendein bei S empfangender Impuls führt zu einer Ausgangsgröße am Anschluß Q, die ein Gatter 70 veranlasst, die Impulse aus der Bezugsfrequenzquelle zum Minimumzähler 72 zuleiten. Wenn der Zähler 72 den minimalen Zählschritt erreicht hat, so erscheint eine Ausgangsgröße für ein Gatter 74, welches auch so geschaltet ist, daß es die Bezugsfrequenzimpulse empfangen kann. Die anfänglichen Zählschritte oberhalb dem Minimumzählschritt, veranlassen die Sperrschaltung 78, daß sie die im Hauptzähler 76 bestehende Zählung zum Ausgang leitet und daß der Hauptzähler 76 und der Minimumzähler 72 auf Null rückgestellt werden. Sie stellen ebenso ein Eingangssignal für den Anschluß I? des Flip-Flops 68 dar, der seine Ausgangsgröße von Q nach Q schaltet, wodurch ein Gatter 78* in Bereitschaft gesetzt wird, und der Hauptzähler 76 veranlaßt wird, mit.der Zählung und dem Speichern der Bezugsfrequenzimpulse zu beginnen. Diese Zählung wird in dem Zähler 76 gesammelt, bis die nächste Ausgangsgröße des Nulldurchgangsdetektors erscheint, wodurch der Flip-Flop 68 auf Q zurückgestellt wird und 5 ausgelöscht wird oder ausgeschaltet wird, wodurch der Zäh-

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ler 76 angehalten wird; oder, wenn eine Überbereichszählung erfasst wurde, setzt diese einen Haltedngang (hold input) in Bereitschaft und veranlasst den Zähler 76 bei dem maximalen Zählwert anzuhalten.

Bei einer minimalen Zählung bzw. Minimumzählung, nach dem nächsten Impuls aus dem föfcektor 66, schaltet die Ausgangsgröße des Gatters 7*1 die Sperrschaltung 78» um die Maximumzählung vom Hauptzähler 76 zum Ausgang zu übertragen. In diesem Fall wird das Überbereichssignal einfach auf dem Maximumwert gehalten und es wird ihm die Möglichkeit gegeben, zu passieren, so daß es also nicht wie bei dem System gemäß Figur 2 eliminiert wird. Sollte es gewünscht werden diese Gruppe von Impulsen zu eliminieren, so kann dies einfach durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Gatter Th durch ein Gatter mit drei Eingängen ersetzt werden, wie das in Figur 2 mit 36 oder 40 bezeichnete Gatter, welches dann in nahezu der gleichen Weise geschaltet bzw. verbunden wird, um das Steuersignal zu sperren, wenn ein Überbereichssignal vcphanden ist, so daß die volle Zählung in dem Zähler 76 auf Null zurückgestellt wird, bevor das nächste Sperrsignal auftritt. Es sei hervorgehoben, daß die beschriebenen Systeme eine Zählung vorsehen, die kennzeichnend für die Länge oder die Dauer je.des einzelnen Zykluses des Eingangssignals ist und zwar ungeachtet der Tatsache, ob dieses Eingangssignal kontinuierlich oder diskontinuierlich ist.

Wie tereits zuvor beschrieben wurde, besteht die Ausgangsgröße der Sperrschaltung 78 aus einem digitalen Signal, welches einem digital-zu-analog-Konverter 80 zugeführt, werdan kann, um eine analoge Ausgangsgröße vorzusehen. Diese kann ebenso einer digitalen Anzeigeeinrichtung und/oder Auswertevorrichtung zugeführt werden. Eine einfache analoge Ausgangsanordnung ist in Figur 4 veranschaulicht, wobei die analoge Ausgangsgröße aus dem Digital/ Analogkonverter 80 einem Tiefpaßfilter 82 zugeführt wird, um irgendwelche unerwünschten hochfrequenten Störgrößen oder Rau-

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sehen zu entfernen, und dann einer digitalen Anzeigevorrichtung 84 und einer Absolutwert-Schaltung 86 zugeführt wird, die alle Ausgangsimpulse in die gleiche effektive Polarität konvertiert. Dieses Absolutwert-Signal wird dann einer digitalen Vergleichsstufe 88 zugeführt, in welcher dieses Signal mit einem Bezugssignal verglichen wird, welches einen minimalen Dopplereffekt darstellt, der angezeigt oder dargestellt werden soll. Frequenzen, die oberhalb dieser Bezugsfrequenz liegen, werden dann zu einer Ausgangsvorrichtung, wie beispielsweise einem Videotor einer Kathodenstrahlröhrenschaltung geführt, um die Röhre zu erhellen.

Es sei hervorgehoben, daß eine Reihe von weiteren Auswerteanordnungen verwendet werden können. Auch lassen sich bei den beschriebenen Systemen Änderungen vornehmen, um diese an bestimmte Anwendungsfälle anzupasisen. Es kann wünschenswert sein, alle Minimalzählungen mit einzubeziehen und alle Zählungen oberhalb einer gegebenen Zahl auszuschliessen, oder alle Zählungen oberhalb einem Minimum mit einzubeziehen. Es kann auch wünschenswert sein, alle Zählungen oberhalb dem Minimum lediglich bis zur Grenze einer Minimumzählung mit einzubeziehen. Es kann auch die äussere Auswertevorrichtung, wie beispielsweise der Digital/Analog-Konverter so geeicht werden, daß er auf irgendeine Schwelle einer minimalen oder maximalen Zählung, die diesem zugeführt wird, anspricht. Alle derartigen Abwandlungen und Abänderungen fallen, wie der Fachmann erkennt, in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (7)

1. .- 12 -

   Patentansprüche

   Iy System zum Erfassen von Frequenzabweichungen eines unbekannten Signals von einer Nennfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Merkmale und Einrichtungen aufweist: Mittel zum Zuführen des unbekannten Signals (f„) zu einem Nulldurchgangsdetektor (10; 30; 66), um ein AusgangsäLgnal vorzusehen, dessen Periode mit der Frequenz eines vollständigen Zykluses des unbekannten Signals (f_Y) schwankt; Gattereinrichtungen (I4,l8; 36, 40; 70, 74, 78'), die ein Bezugsfrequenzssignal empfangen; elektrische Schaltmittel (12; 32; 68), die aus dem Ausgangssignal Signale erzeugen, um die Gattermittel (14,18; 36,40; 70,78') in Bereitschaft zu setzen, damit diese das Bezugsfrequenzsignal für die Periode leiten; Zählereinrichtungen (22, 24; 42,44; 72, 76), die auf das torgesteuerte Bezugssignal ansprechen und das Bezugsfrequenzsignal für die Perioden zählen und speichern und Mittel zum Rückstellen der Zähleinrichtungen (22,24; 42,44; 72, 76) am Ende jeder derartigen Periode; eine Ausgangsvorrichtung (26; 62; 80); und eine Torsteuereinrichtung (20, l6; 58,60; 78), die auf die elektrische Schaltermittel (12; 32; 68) anspricht , um wenigstens einen Teil der in der Zähleinrichtung (22,24; 42, ¹^J 76) gespeicherten Zählung bzw. Zählschritte zur Ausgangsvorri'chtung (26; 62; 80) derart zu übertragen, daß die Ausgangsvorrtchtung (26; 62; 80) eine Zählung erhält, die kennzeichnend für die Dauer oder die Länge jedes vollständigen Zykluses des unbekannten Signals (f ) ist.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsvorrichtung (26; 62; 80) einen digital-zu-an&og-Konverter aufweist.
3. 3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählung des unbekannten Signals ungeachtet der Tatsache erfolgt, ob das Eingangssignal kontinuierlich bzw. gleichförmig oder

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   diskontinuierlich ist.
4. 4. System nach Anspruch 1·, dadurch gekennzeichnet, daß die Gattereinrichtung ein erstes (36) und ein zweites (40) Gatter umfasst, welche das Bezugsfrequenzsignal empfangen, daß weiter die elektrische Schaltereinrichtung (32) auf das Ausgangssignal anspricht, um abwechselnd das erste (36) und das zweite (¹IO) Gatter in Bereitschaft zu setzen, so daß das Bezugsfrequenz-signal für die Periode wechselnder vollständiger Zyklen des unbekannten

   wird. Signals (f ) geleitet bzw. durchgelassen^ daß weiter die Zählereinrichtungen einen ersten (42) und einen zweiten (44) Zähler umfassen, die auf das torgesteuerte Bezugssignal ansprechen und dieses für die Periode der abwechselnden vollständigen Zyklen des unbekannten Signals (f) zählen und speichern, und daß wei-

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   ter die Torsteuereinrichtung ein drittes (38) und ein viertes (34) Gatter umfasst, die auf die in Bereitschaft setzenden Signale aus der elektrischen Schaltereinrichtung (32) ansprechen und den ersten (42) und den zweiten (44) Zähler so verbinden, daß, wenn der erste Zähler (42) Zyklen des Bezugssignals zählt, das dritte Gatter (38) den Ausgang des ersten Zählers (42) sperrt und das vierte Gatter (34) die in dem zweiten Zähler (44) angesammelte oder gespeicherte Zählung zur Ausgangsvorrichtung (62) leitet, wobei eine Zählung vorgenommen wird, die kennzeichnend für die Dauer oder Länge eines jeden vollständigen Zykluses des unbekannten Signals (f ) ist.
5. 5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Flip-Flop-Stufen (54, 56) vorgesehen sind, die an jeden der ersten und zweiten Zähler (42, 44) angeschlossen sind; dass ein fünftes (38) und ein sechstes (3*0 Gatter vorgesehen ist und daß diese Gatter so geschaltet sind, daß sie Signale von der ersten und der zweiten Flip-Flop-Stufe (5^,56) empfangen und daß sie in Bereitschaft setzende Signale von der elektrischen Schaltereinrichtung (32) empfangen, so daß,wenn sowohl die Signale

   auch aus der ersten und der zweiten Flip-Flop-Stufe (54,56) l/

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   in Bereitschaft setzenden Signale vorhanden sind, entweder das fünfte (38) oder das sechste (34) Gatter arbeitet, um die Zählung des ersten (42)'oder des zweiten Zählers (44) an die Ausgangsvorrichtung (62) abzugeben.
6. 6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Flip-Plop-Stufe(54,56) auf das Auftreten einer Zählung, die oberhalb' einer gegebenen Zahl gelegen ist, ansprechen/, um den ersten (42) oder zweiten Zähler (44) mit dem Sammeln von Zählschritten aufzuhalten und um die gespeicherte Zählung daran zu hindern, ' . ' vor dem Rückstellen des ersten (42) oder des zweiten Zählers (44) für den Empfang der.Zählung zur Ausgangsvorrichtung (62)zu gelangen.
7. 7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gattereinrichtung ein erstes (70) und ein zweites Gatter (78¹) aufweist, welches ein Bezugsfrequenzsignal empfängt, das die Zähleinrichtung einen Minimumzählschritt-Zähler (72) und einen Hauptzähl\er (76) enthält, daß weiter die elektrische Schaltereinrichtung (68) auf das Ausgangssignal anspricht, um eines der ersten (70) und zweiten Gatter (78^T) in Bereitschaft zu setzen, um das Bezugsfrequenzsignal zum Minimumzählschritt-Zähler zu leiten, und daß weiter ein drittes Gatter (74) vorgesehen ist, und an den Minimumzählschritt-Zähler (72) angeschlossen ist und auf das Auftreten einer Minimum-Zählung anspricht, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches die Schaltereinrichtung (68) von dem ersten Gatter (70) zu dem zweiten Gatter (78·) schaltet, so daß dadurch das zweite Gatter (78*) in Bereitschaft gesetzt wird, um das Bezugsfrequenzsignal zum Hauptzähler (76) zu leiten, und welches Gatter die bestehende Zählung in dem Hauptzähler (76) zur Ausgangsvorrichtung (80) schaltet und den Hauptzähler (76) auf Null zurückstellt.

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