DE2921792A1

DE2921792A1 - Anordnung zur auffindung der anwesenheit schmaler impulse in einem elektrischen signal

Info

Publication number: DE2921792A1
Application number: DE19792921792
Authority: DE
Inventors: John Howard Dawson
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1979-05-29
Publication date: 1979-12-06
Also published as: US4318047A; DE2921792C2; GB1599459A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Auffindung der Anwesenheit schmaler Impulse und insbesondere zur Erfassung von schmalen oder kurzen positiven Impulsen am Ausgang eines Empfängers mit begrenzter Bandbreite.

Der Ausgang eines Empfängers mit begrenzter Bandbreite, insbesondere eines solchen Empfängers, der mit einem optischen oder einem Infrarot-Abtastsystem benutzt wird, enthält normalerweise relativ schmale oder kurze positive Impulse zusammen mit breiteren oder längeren Impulsen und/oder Impulskanten und Zufalls-Rauschspannungen, deren Frequenzspektrum arinäherend umgekehrt proportional zur Frequenz ist, (= -Rauschen)

Die relativen schmalen oder kurzen positiven Impulse repräsentieren in diesem Fall kleine Ziele, die sich von einem groben Hintergrund abheben.

Durch die Erfindung soll eine verbesserte Anordnung zum Erfassen derartiger relativ schmaler oder kurzer Impulse geschaffen werden.

Erfindungsgemäß umfaßt eine Anordnung zum Erfassen der Anwesenheit oder des Vorkommens von schmalen oder kurzen Impulsen in einem elektrischen Signal eine Diskriminatoreinrichtung zur Aussonderung von Impulsen in dem elektrischen Signal, die nicht ein für die gesuchten schmalen Impulse charakteristisches Amplituden/Breitenverhältnis besitzen, eine Diskriminatoreinrichtung zur Aussonderung von Impulsen in dem elektrischen Signal, die nicht eine für die gesuchten schmalen Impulse charakteristische Breite oder Länge besitzen und eine Diskriminatoreinrichtung zur Aussonderung von Impulsen in dem elektrischen Signal, die nicht eine für die gesuchten schmalen Impulse charakteristische Symmetrieeigenschaft besitzen.

Vorzugsweise werden Einrichtungen vorgesehen, um das elektrische Signal der ersten und der zweiten Diskriminatoreinrichtung parallel zuzuführen und die Anordnung wird so ausgelegt, daß

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die dritte Diskriminatoreinrichtung auf Impulse in dem elektrischen Signal einwirkt, die nicht durch die erste und die zweite Diskriminatoreinrichtung ausgesondert sind.

Vorzugsweise ist ein erstes Differenzierglied vorgesehen, an das das elektrische Signal angelegt werden kann und es sind Einrichtungen vorgesehen, um die Impulse im Ausgangssignal des ersten Differenziergliedes auszusondern, die nicht von einem negativen Schwellwert zu einem positiven Schwellwert innerhalb einer vorbestimmten Zeit übergehen, entsprechend Impulsen in dem elektrischen Signal, die nicht das für die gesuchten schmalen oder kurzen Impulse charakteristische Amplituden/Breitenverhältnis besitzen.

Vorzugsweise umfaßt die eben genannte Einrichtung einen Positiv-Schwellwertdetektor und einen Negativ-Schwellwertdetektor, an denen beiden Eingangssignale vom Ausgang des ersten Differenziergliedes anliegen, wobei der Negativ-Schwellwertdetektor so geschaltet ist, daß er eine monostabile Schaltung triggert, deren Ausgangssignal an einem ersten Eingang eines ersten UND-Gliedes anliegt, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal des Positiv-Schwellwertdetektors anliegt, wodurch im Betrieb ein Erfassungsimpuls am Ausgang des ersten UND-Gliedes anliegt, wenn nach Triggerungder monostabilen Schaltung durch den Negativ-Schwellwertdetektor der Schwellwert des Positiv-Schwellwertdetektors vor dem Ablauf der monostabilen Schaltung überschritten wird.

Vorzugsweise wird das Ausgangssignal des ersten Differenziergliedes an den Eingang eines zweiten Differenziergliedes angelegt, dessen Ausgang mit einem Nulldurchgang-Detektor verbunden ist, dessen Ausgang zum Triggern einer monostabilen Schaltung und an den Eingang eines weiteren UND-Gliedes angelegt ist, wobei am zweiten Eingang des zweiten UND-

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Gliedes das Ausgangssignal der zweiten monostabilen Schaltung anliegt, wodurch ein Ausgangsimpuls am Ausgang des zweiten UND-Gliedes erscheint, wenn nach Triggerung der zweiten monostabilen Schaltung durch den Nulldurchgangs-Detektor das Ausgangssignal des Nulldurchgangs-Detektors vor dem Ablauf der zweiten monostabilen Schaltung zum hohen Wert zurückkehrt.

Vorzugsweise wird das Ausgangssignal des Nulldurchgang-Detektors zur Triggerung einer dritten monostabilen Schaltung gleichzeitig mit der zweiten monostabilen Schaltung benutzt, wobei der Ausgang der dritten monostabilen Schaltung mit einem Eingang eines dritten UND-Gliedes verbunden ist, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal des ersten UND-Gliedes anliegt, das Ausgangssignal des dritten UND-Gliedes wird dann zur Triggerung einer vierten monostabilen Schaltung verwendet, deren Ausgang mit einem Eingang eines vierten oder Abgabe-UND-Gliedes verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten, ein Eingangssignal vom Ausgang des Nulldurchgang-Detektors erhaltenden UND-Gliedes verbunden ist, wodurch immer dann ein Abgabeimpuls am Ausgang des vierten UND-Gliedes erscheint, wenn am Ausgang des mit dem Ausgang des Nulldurchgang-Detektors verbundenen zweiten UND-Gliedes vor dem Ablauf der vierten monostabilen Schaltung nach Triggerung durch das Ausgangssignal des dritten UND-Gliedes ein Ausgangsimpuls erscheint.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Erfassung relativ schmaler oder kurzer positiver Impulse bei Anwesenheit von breiteren Impulsen, Impulskanten und Zufalls-Rauschspannungen mit einem annäherend der Frequenz umgekehrt proportionalen Frequenzspektrum, und

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Fig. 2 die an entsprechend bezeichneten Punkten im Schaltbild nach Fig. 1 auftretenden Wellenzüge 2a bis 2m.

In Fig. 1 ist ein Empfänger 1 mit begrenzter Bandbreite vorgesehen, der über die Klemme 2 ein Eingangssignal von einem (nicht gezeigten) Infrarot-Abtastsystem erhält. Der Empfänger 1 mit begrenzter Bandbreite ist so ausgelegt, daß er ein etwa Gauß'sches Frequenzverhalten zeigt, so daß der durch das gesuchte kleine Ziel erzeugte Impuls einen Wellenzug ergibt, wie er in Fig. 2 als 2a dargestellt ist.

Der Ausgang des Empfängers 1 ist mit einem ersten Differenzierglied 3 verbunden, das auf den in Fig. 2 gezeigten Wellenzug 2a bei Erfassung eines kleinen Zieles den Wellenzug 2b ergibt.

Um das gesuchte kleine Ziel zu qualifizieren oder mit anderen Worten, um den Wellenzug als den gesuchten relativ schmalen oder kurzen Impuls zu qualifizieren, muß das Ausgangssignal 2b am Ausgang des Differenziergliedes 3 innerhalb einer vorbestimmten Zeit von einem negativen Schwellwert zu einem positiven Schwellwert übergehen. Das ergibt ein Maß der Amplitude des Ausgangssignals eines zweiten Differenziergliedes in der Nähe der Impulsmitte und dadurch ergibt sich eine optimale Erfassung bei einem —-Rauschspannungsspektrum, wie es an sich bekannt ist. Um eine Überprüfung dieser Erfassung zu ermöglichen, wird der Wellenzug 2b am Ausgang des Differenziergliedes 3 parallel an Eingänge eines Positiv-Schwellwertdetektors 4 und eines Negätiv-Schwellwertdetektors 5 angelegt. Das Ausgangssignal des Negativ-Schwellwertdetektors wird zur Steuerung des Startens oder des Triggerns einer monostabilen Schaltung 6 verwendet, deren Ausgang mit einem Eingang eines ersten UND-Gliedes 7 verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Positiv-Schwellwertdetektors 4 verbunden ist. Im Betrieb

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triggert oder startet die ins Negativegehende Kante des Ausgangssignales des Negativ-Schwellwertdetektors 5, Wellenzug 2c in Fig. 2, die monostabile Schaltung 6, deren Ausgangssignal als Wellenzug 2d in Fig. 2 aufgezeichnet ist. Wenn das Ausgangssignal 2e des positiven Schwellwertdetektors 4 vor dem Ablauf der monostabilen Schaltung 6 vorhanden ist, ergibt sich am Ausgang des ersten UND-Gliedes 7 ein Erfassungsimpuls 2f (Fig. 2).

Bei einer praktischen Ausführung sind die Schwellwerte des Positiv-Schwellwertdetektors 4 und des Negativ-Schwellwertdetektors 5 einstellbar, damit diese je nach einer typischen Falschalarm-Rate bei einem besonderen Fall eingestellt werden können. Wenn sie so eingestellt sind, können die Schwellwerte ziemlich häufig durch Rauschsignale überschritten werden, jedoch tritt nur sehr selten eine solche Kombination von Störoder Fehlerereignissen auf, daß ein Erfassungsimpuls 2f erzeugt wird.

Die Erfassungs- oder Diskriminatorschaltung, die aus den Baugruppen 4, 5, 6 und 7 besteht, ergibt schon eine Aussonderung von relativ breiten oder langen Impulsen, jedoch tritt noch eine weitere Aussonderung zusätzlich ein. Das Ausgangssignal 2b des ersten Differenziergliedes 3 wird an den Eingang eines zweiten Differenziergliedes 8 angelegt, das bei Anliegen eines Wellenzuges, wie er in Fig. 2 mit 2b bezeichnet ist, einen zweifach differenzierten Wellenzug 2g ergibt. Die Nulldurchgänge dieses zweifach differenzierten Wellenzuges 2g ergeben die Abweichungs- oder Kurvenänderungspunkte (Wendepunkte) des ursprünglichen Impulswellenzuges 2a.

Das Ausgangssignal des zweiten Differenziergliedes 8 wird an einen Nulldurchgang-Detektor 9 angelegt, der aus dem Wellenzug 2g den Wellenzug 2h in Fig. 2 erzeugt. Der Ausgang des NuIldurchgangs-Detektors ist mit einem monostabilen Schaltkreis 10 und mit einem Eingang eines zweiten UND-Gliedes 11 verbunden.

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Das UND-Glied 11 erhält an seinem zweiten Eingang direkt das Ausgangssignal des Nulldurchgang-Detektors 9. Die ins Negative gehende Kante des Ausgangswellenzuges 2h des Nulldurchgang-Detektors 9 startet oder startet neu die zweite monostabile Schaltung 10, so daß sich der'Wellenzug 2i in Fig. 2 ergibt. Wenn das Ausgangssignal 2h des Nulldurchgang-Detektors zum hohen Wert zurück begibt, bevor der Ablauf der monostabilen Schaltung 10 erreicht ist, wird ein kurzes oder schmales Ereignis am Ausgang des zweiten UND-Gliedes 11 aufgezeigt,siehe Wellenzug 2j in Fig. 1. Es werden jedoch Ausgangssignale dieser Art auch durch Rauschen erzeugt und deswegen ist die monostabile Schaltung 10 als wieder_startbare oder wieder_triggerbare Schaltung ausgelegt, so daß jeweils bei einem möglicherweise schmalen Impuls ein Start oder ein Triggern stattfinden kann.

Bis zu diesem Punkt wurde eine Erfassung durch die Schaltungselemente oder Schaltkreise 4, 5, 6 und 7 erreicht und eine Bestätigung des Vorliegens eines schmalen oder kurzen Impulses ergab sich durch die Schaltkreise 8, 9, 10 und 11.Es ist jedoch möglich, daß bestimmte Kombinationen aus Rausch- und Kantensignalen bisher durchgelaufen sind und so das Vorliegen der gesuchten schmalen oder kurzen Signale vortäuschen. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird ein weiterer Test, nämlich eine Symmetrieuntersuchung,vorgenommen, bei der die weiteren monostabilen Schaltkreise 12 und 13 verwendet werden.

Der dritte monostabile Schaltkreis 12 erhält ein Eingangssignal (Wellenzug 2h) vom Ausgang des Nulldurchgang-Detektors 9 und wird wiederum durch eine in negative Werte gehende Kante getriggert. Damit tritt diese Triggerung gleichzeitig mit der der monostabilen Schaltung 10 auf. Dadurch ergibt sich der Wellenzug 2k in Fig. .2 als Ausgangssignal der dritten monostabilen Schaltung 12. Dieses Ausgangssignal wird an einen Eingang eines dritten UND-Gliedes 14 angelegt, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal 2f des ersten UND-Gliedes 7

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Wie gezeigt, ist der Ausgang der monostabilen Schaltung 13 mit einem Eingang eines vierten UND-Gliedes 15 verbunden, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal 2j des UND-Gliedes 11 anliegt.

Durch das UND-Glied 14 wird erreicht, daß dann, wenn eine "Erfassung" (Wellenzug 2f am Ausgang des ersten UND-Gliedes 7) auftritt, bevor der Ablauf der dritten monostabilen Schaltung 12 (Ausgangswellenzug 2k) vollendet ist, die vierte monostabile Schaltung 13 durch das Ausgangssignal des UND-Gliedes 14 getriggert wird, so daß sich dort der Ausgangswellenzug 21 nach Fig. 2 ergibt.

Das vierte oder Abgabe-UND-Glied 15 gibt dann ein endgültiges Abgabesignal 2m ab, wenn eine Bestätigung eines schmalen oder kurzen Impulses durch den Ausgangswellenzug 2j am Ausgang des zweiten UND-Gliedes 11 vorhanden ist oder auftritt, bevor der Ablauf der vierten monostabilen Schaltung 13 (Wellenzug 21) vollendet ist.

Damit bestätigen die. Schaltungen 12, 13, 1-4 und 15, daß die Erfassung (Wellenzug 2f) in der Nähe der Mitte des Breiten-Meßimpulses (Wellenzug 2i) aufgetreten ist und daß die Symmetrieeigenschaft einer richtigen Erfassung vorhanden ist.

Die effektive Breite der Empfänger-Eingangsimpulse, die ein Ausgangssignal ergeben, erstreckt sich bis annähernd zur Ablaufdauer der zweiten monostabilen Schaltung 10. Diese kann bis zum Wert O,38B~ eingestellt werden, wobei B die 3 dß-Bandbreite des Empfängers ist. Die erste monostabile Schaltung 6 sollte dann typischerweise auf 0,1B~ eingestellt werden und die dritte und vierte monostabile Schaltung auf 0,2B-

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Claims

- Patentansprüche -

f 1J Anordnung zur Auffindung der Anwesenheit schmaler Impulse in einem elektrischen Signal, dadurch gekennzeichnet/ daß eine Diskriminatoreinrichtung (4/ 5, 6, 7) zur Aussonderung von nicht ein für die gesuchten schmalen Impulse charakteristisches Amplituden/ Breitenverhältnis aufweisenden Impulsen in dem elektrischen Signal vorgesehen ist, daß eine Diskriminatoreinrichtung (8, 9, 10, 11) zur Aussonderung von nicht eine für die gesuchten schmalen Impulse charakteristischen Breite aufweisenden Impulsen in dem elektrischen Signal vorgesehen ist und daß eine Diskriminatoreinrichtung

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^Ljc-hi -ττη no . one

(12, 13/ 14, 15) zur Aussonderung von nicht eine für die gesuchten schmalen Impulsen charakteristische Symmetrieeigenschaft aufweisenden Impulsen vorgesehen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um das elektrische Signal an die erste (4, 5, 6, 7) und die zweite (8, 9, 10, 11) Diskriminatoreinrichtung parallel anzulegen und daß die dritte Diskriminatoreinrichtung (12, 13, 14, 15) für nicht durch die erste und die zweite Diskriminatoreinrichtung ausgesonderte Impulse wirksam ist.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein erstes Differenzierglied (3) vorgesehen ist, an das das elektrische Signal angelegt werden kann und daß eine Diskriminatoreinrichtung zur Aussonderung von Impulsen im Ausgangssignal des ersten Differenziergliedes vorgesehen ist, die nicht von einem negativen Schwellwert zu einem positiven Schwellwert innerhalb einer vorbestimmten Zeit übergehen, entsprechend Impulsen in dem elektrischen Signal, die nicht ein für die gesuchten schmalen Impulse charakteristisches Amplituden/ Breitenverhältnis besitzen.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskriminatoreinrichtung einen Positiv-Schwellwertdetektor (4) und einen Negativ-Schwellwertdetektor (5) umfaßt, an denen beide Eingangssignale vom ersten Differenzierglied (3) anliegen, daß der Negativ-Schwellwertdetektor (5) so geschaltet ist, daß er einen monostabilen Multivibrator (6) triggert, dessen Ausgangssignal an einem UND-Glied (7) anliegt, dem als weiteres Eingangssignal das Ausgangssignal des Positiv-Schwellwertdetektors (4) zugeführt ist, wodurch im Betrieb ein Erfassungsimpuls

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^₁ ο

am Ausgang des UND-Gliedes (7) erscheint, wenn nach Triggerung des monostabilen Multivibrators (6) der eingestellte Schwellwert des Positiv-Schwellwertdetektors (4) vor dem Ablauf des monostabilen Multivibrators (6) überschritten ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des ersten Differenziergliedes (3) an den Eingang eines zweiten Differenziergliedes (8) angelegt ist, dessen Ausgangssignal an einem Nulldurchgangs-Detektor (9) anliegt, und daß der Ausgang des Nulldurchgang-Detektors (9) an dem Triggereingang eines weiteren monostabilen Multivibrators (10) und an den Eingang eines UND-Gliedes (11) angelegt ist, an dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal des weiteren monostabilen Multivibrators (10) angelegt ist, wodurch ein Ausgangsimpuls am Ausgang des weiteren UND-Gliedes

(11) erscheint, wenn nach der Triggerung des weiteren monostabilen Multivibrators (10) durch den Nulldurchgang-Detektor (9) das Ausgangssxgnal (2h) des Nulldurchgang-Detektors (9) vor dem Ablauf des weiteren monostabilen Multivibrators (10) zum Wert "Hoch" zurückkehrt .
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Nulldurchgang-Detektors (9) zur gleichzeitigen Triggerung eines dritten monostabilen Multivibrators (12) mit dem weiteren monostabilen Multivibrator (1O) geschaltet ist, dessen Ausgang mit einem Eingang eines dritten UND-Gliedes (14) verbunden ist, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssxgnal des ersten UND-Gliedes (7) anliegt, daß der Ausgang des dritten UND-Gliedes (14) zur Triggerung eines vierten monostabilen Multivibrators (13) geschaltet ist, dessen Ausgang mit einem Eingang eines vierten UND-Gliedes

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(15) verbunden ist, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal (2j) des zweiten UND-Gliedes (11) anliegt, wodurch am Ausgang des vierten UND-Gliedes (15) dann ein Ausgangsimpuls der Anordnung erscheint, wenn ein Ausgangsimpuls am Ausgang des mit dem Nulldurchgang-Detektor verbundenen zweiten UND-Gliedes (11) vor dem Ablauf des vierten monostabilen Multivibrators (13) nach Triggerung durch das Ausgangssignal des dritten UND-Gliedes (14) erscheint.

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