DE2529589A1

DE2529589A1 - Signaldetektorschaltung

Info

Publication number: DE2529589A1
Application number: DE19752529589
Authority: DE
Inventors: George Jay Lichtblau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-07-02
Filing date: 1975-07-02
Publication date: 1976-01-22
Also published as: CA1035442A; GB1514982A; IT1036405B; JPS5128499A; JPS551640B2; FR2277386A2; FR2277386B2; US3961322A; DE2529589C2

Description

MÜLLER-BORE -GROENTNG -DEUITEL · SCHÖN- HERTEL

PATENTANWÄLTE MÜNCHEN - BRAUNSCHWEIG - KÖLN

Juli tm

DR-W-MOLLER-EiORt - BRAUNSCHWEIG H.W GROCNlNG, DlPL-ING · MÖNCHEN

Hl/We-th - L 1076

George Jay Lichtblau

1o6 West Wooster Street
Danbury, Connecticut 0680I U.S.A.

Signaldetektorschaltung

Die Erfindung betrifft eine Signaldetektorschaltung und bezieht sich insbesondere auf eine Schaltung, welche dazu dient, beim Vorhandensein eines hohen. Hintergrundrauschpegels eine zuverlässige Echtzeiterkennung eines erwarteten Signals durchzuführen.

Es sind elektronische Sicherheitssysteme bekannt, welche dazu verwendet werden, eine unerlaubte Entnahme von Gegenständen aus einer geschützten Zone zu verhindern. Solche Systeme sind insbesondere zur Verwendung in Einzelhandelsgeschäften geeignet, um den Diebstahl von Gegenständen zu verhindern und um beträchtliche Verluste zu verhindern, welche durch Ladendiebstähle verursacht werden. Ein besonders wirksames System ist in der US-Patentschrift 3 810 147 sowie in der am 14. 6. 1972 hinterlegten UG-Patentanmeldung 262 465 beschrieben, bei welchem

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S MÜNCHEN 80 · SIEDEKTSTH. 4 · POB 860720 · ICABKI.: MUEBOPAT · TEL. (080) 471O79 · TELEX: 5-88009

eine Mehrfrequenz-Resonanzmarkierung an den Verkaufsgegenständen angebracht wird, welche verschiedene Frequenzen zur Abtastung und zur Abschaltung aufweist. Die Resonanzmarkierungsschaltung arbeitet mit einer ersten Frequenz, um das Vorhandensein der Markierung in einer geschützten Zone durch eine elektromagnetische Abfrage zu ermöglichen, und sie arbeitet weiterhin mit einer zweiten Frequenz, um eine Abschaltung durch ein angelegtes elektromagnetisches Feld zu ermöglichen, welche nämlich die Resonanzeigenschaft der Schaltung bei der Abtastfrequenz zerstört, Um falsche Alarme zu verhindern, welche durch die Ermittlung von Streusignalen ausgelöst werden könnten, die nicht von dem Vorhandensein einer Resonanzmarkierung in einer geschützten Zone herrühren, ist es erforderlich, wahre Signale von Rauschsignalen zu unterscheiden, und zwar unter Bedingungen, bei welchen der Rauschpegel in seiner Amplitude größer sein kann als die erwarteten Signale.

In der US-Patentanmeldung 262 4-65 ist eine Signaldiskriminatorschaltung beschrieben, welche in Reaktion auf solche empfangenen Signale ein Ausgangssignal liefert, die eine vorgegebene Amplitude, Impulsbreite, vorgegebene Impulsabstände sowie eine vorgegebene Polarität und Folge aufweisen, so daß nur dann Ausgangsimpulse geliefert werden, wenn wahre Signale von einer Resonanzmarkierung in der geschützten Zone hervorgerufen werden. Diese Ausgängssignale werden wiederum einer Rauschunterdrückungsschaltung zugeführt, welche auf eine vorgegebene Impulsfolgefrequenz anspricht, um einen Alarm auszulösen oder eine andere Verbrauchereinrichtung anzusteuern. Die am 20. 8. 1973 hinterlegte US-Patentanmeldung 589 728 beschreibt eine besonders wirksame Rauschunterdrückungsschaltung, welche in einem elektronischen Sicherheitssystem verwendet werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung gemäß der US-Patentanmeldung 262 465 weiter zu entwickeln, und zwar zur Verwendung in einer

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elektronischen Sicherheitsanordnung in Verbindung mit einer Rauschunterdrückungsschaltung, wie sie in der US-Patentanmeldung 389 728 beschrieben ist.

Gemäß der Erfindung wird eine Echtzeit-Signalerkennungsschaltung geschaffen, welche dazu geeignet ist, in einer Umgebung mit hohem Rauschpegel sich wiederholende oder sich nicht wiederholende Signale zu erkennen, beispielsweise solche Signale, welche von einer Resonanzmarkierung bzw. einem Resonanzkreis in einer geschützten Zone empfangen werden. Eine solche Schaltung findet Anwendung in einem elektronischen Sicherheitssystem, ■ welches bei einem hohen Rauschpegel arbeitet. Die empfangenen Signale werden in serieller Weise aktivierten Impulsbreiten- und Impulshöhen-Detektoren zugeführt, von denen jeder auf eine bestimmte Komponente einer erwarteten Signalwellenform anspricht. Wenn die erste Impulskomponente der erwarteten Signalwellenform empfangen wird, liefert ein erster Schwellendetektor ein Ausgangssignal an einen monostabilen Multivibrator und schaltet · einen Zähler fort. Der monostabile Multivibrator legt ein maximales Zeitintervall fest, in welchem alle Impulskomponenten des erwarteten Signals empfangen werden müssen, und stellt den Zähler am Ende dieses Intervalls zurück. Das Zählerausgangssignal wird dekodiert, um Aktivierungssignale für nachfolgende Schwellendetektoren in einer gewünschten zeitlichen Eolge zu liefern, und es wird ein Alarm gegeben, wenn alle Impulskomponenten des erwarteten Signals in einer vorgegebenen zeitlichen Folge empfangen werden.

Eine verbesserte Signalunterscheidung sowie eine größere Sicherheil gegen falschen Alarm können dadurch erreicht werden, daß ein oder mehrere Signalverarbeitungsmoduln vorgesehen werden, die jeweils eine Vielzahl von Schwellendetektoren haben, die gemäß der obigen

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Beschreibung miteinander verbunden sind, und zwar in einem Echtzeit-Signalunterscheidungssystem. Die empfangenen Signale werden parallel an zwei oder mehrere Filter gelegt, die verschiedene Kennlinien haben. Die Ausgangssignale der Signalverarbeitungsmoduln werden wiederum dazu verwendet, während eines vorgegebenen Zeitintervalls einen Zähler weiterzuschalten, wobei das Zeitintervall durch den Multivibrator festgelegt wird, der durch das erste empfangene Ausgangssignal eines Signalverarbeitungsmoduls gesetzt wird. Die Signalverarbeitungsmoduln werden in serieller Weise durch das dekodierte Ausgangssignal in zeitlicher Folge und entsprechender zeitlicher Beziehung aktiviert, wodurch den verschiedenen Verzögerungszeiten Rechnung getragen wird, die den einzelnen Filtern eigen sind. Ein Alarmauslöse- . signal wird nur dann von dem Zähler gegeben, wenn eine erforderliche Anzahl von Ausgangssignalen von den Signalverarbeitungsmoduln innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls empfangen werden, wodurch angezeigt wird, daß ein echtes erwartetes Signal empfangen wurde, welches die erwarteten Eigenschaften zeigt, wenn es einer Anzahl von verschiedenen Filtern zugeführt wird. Die erfindungsgemäße Echtzeit-Signaldiskriminatorschaltung kann vorteilhaft zusammen mit einer Rauschunterdrückungsschaltung eingesetzt werden, wie sie in der US-Patentanmeldung 589 728 beschrieben ist, welche eine Reihe von empfangenen Signalen vorgegebener Periodizität von einem Rauschsignal unterscheidet.

Weiterhin läßt sich die erfindungsgemäße Signaldiskriminatorschaltung vorteilhaft bei anderen Sicherheitssystemen anwenden, bei welchen nämlich Signale vorgegebener Wellenformkonfiguration bei einem Rauschpegel empfangen werden.

Gemäß der Erfindung wird somit eine Echtzeit-Signalerkennungsschaltung geschaffen, welche dazu geeignet ist, einen Resonanzkreis bzw. eine Resonanzmarkierung zu ermitteln, beispielsweise

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in einem elektronischen Sicherheitssystem. Wahre empfangene Signale v/erden beim Vorhandensein eines hohen Rauschpegels dadurch ermittelt, daß die empfangenen Signale einer Reihe von Impulshöhen- und Impulsbreiten-Schwellendetektoren zugeführt werden, die in einer gewünschten Folge aktiviert werden. Die Ermittlung einer Reihe von Impulskomponeriten, die eine erwartete Signalwellenform aufweisen, wobei vorgegebene Höhen und Breiten in einer gewünschten Folge und einer gewünschten zeitlichen Beziehung auftreten, liefert zum Auslösen eines Alarms. Eine Mehrzahl von parallelen Filtern können das Eingangssignal aufnehmen, um verschiedene Wellenformkonfigurationen zu liefern, um durch entsprechende Verarbeitung eine Koinzidenz festzustellen. Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht eine außerordentlich scharfe Signalunterscheidung, ohne daß Videoverzögerungsleitungen verwendet werden, wie sie in Kreuzkorrelationssystemen eingesetzt werden, und die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht weiterhin die Ermittlung von sich nicht wiederholenden Signalen im Echtzeitbetrieb mit großer Genauigkeit. _v

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines elektronischen Schaltungssystems, in welchem die Erfindung vorteilhaft anwendbar ist,

Fig. 2 eine grafische Darstellung von Signalen, welche zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß der Erfindung dienen,

Fig. 3 ein Blockdiagramm, welches einen steuerbaren Impulsdetektormodul darstellt,

Fig. 4 ein Blockdiagramm,welches einen Signalverarbeitungsmodul darstellt, und

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Fig. 5 ein Blockdiagramm, welches das Echtzeit-Signaldiskriminatorsystem gemäß der Erfindung darstellt.

Die Sxgnaldiskrxminatorschaltung gemäß der Erfindung zur Unterscheidung eines bekannten sich entweder wiederholenden oder sich nicht wiederholenden Signals von einem Hintergrundsignal mit außerordentlich hohem Rauschpegel kann in vorteilhafter Weise in einem elektronischen Schaltungssystem durchgeführt werden, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Dieses System weist einen Sender 10 auf, der mit einer Antenne 12 gekoppelt ist, und zwar typischerweise mit einer Hahmenantenne, welche in der V/eise arbeitet, daß sie ein elektromagnetisches Feld mit einer gewobbelten Frequenz innerhalb einer vorgegebenen Zone liefert, die überwacht werden soll. Eine Empfangsantenne 14, ebenfalls typischerweise eine Rahmenantenne, empfängt eine von der Antenne 12 ausgesandte Strahlung und ist derart angeordnet, daß sie das Vorhandensein einer Resonanzmarkierungsschaltung 15 ermittelt, die bei einer Frequenz in Resonanz ist, die innerhalb des gewobbelten Bereiches liegt, und zwar in der überwachten Zone. Die Antenne 14 speist die empfangene Energie in einen HF-Eingang ein, der zu einem HF-Bandpaßf ilter 16 und zu einem HF-Verstärker 18 führt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 18 wird einem Vollweggleichrichter 20 zugeführt, dessen Ausgangssignal wiederum einem Bandpaßfilter 22 zugeführt wird, um einen großen Teil des Hintergrundrauschens zu eliminieren. Das Ausgangssignal des Filters 22 wird über einen Videoverstärker 24 einer Signaläiskriminatorschaltung 26 zugeführt, welche Gegenstand der Erfindung ist. In alternativer Weise kann das Ausgangssignal des Vollweggleichrichters 20 direkt der Signaldi skriminat or schaltung 26 zugeführt werden.

Das Ausgangssignal der Diskriminatorschaltung 26 kann direkt einen Alarm auslösen oder kann in alternativer V/eise über eine

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Rauschunterdrückungsschaltung 28 dazu verwendet werden, eine Alarmeinrichtung 30 zu betätigen. Eine detailierte Beschreibung einer beispielsweise zur Verwendung in einem elektronischen Sicherheitssystem geeigneten Rauschunterdrückungsschaltung ist in der US-Fatentamneldung 589 728 von: 20. 8. 1973 niedergelegt.

Die Schaltung gemäß der Erfindung arbeitet in der Weise, daß sie eine erwartete Signalwellenforrn ermittelt, die eine vorgegebene Charakteristik aufweist und die annähernd durch eine Reihe von positiven und/oder negativen Impulsen mit bestimmten Höhen und Breiten dargestellt werden kann, unabhängig davon, ob sich diese Impulse wiederholen oder nicht. Gemäß i'ig. 2A erscheint die Wellenform eines typischen erv/arteten Signals, wie es von dem Vollweggleichrichter 20 (Fig. 1) empfangen wird, als ein Paar von bipolaren Impulsen 32 und 35 entgegengesetzter Polarität, welche anzeigen, daß die Resonanzabtastfrequenz der Markierungsschaltung von dem mit einer gewobbelten Frequenz übertragenen Signal durchlaufen wurde.

In einer typischen Ausführungsform wird das in der Fig. 2A dargestellte empfangene Signal einem Hochpaßfilter mit einer scharfen Grenzfrequenz zugeführt, um restliches Rauschen zu eliminieren, bevor das Signal der Signaldiskriminatorschaltung zugeführt wird. Anstatt eines Hochpaßfilters kann auch ein Bandpaßfilter verwendet werden, dies ist jedoch nicht notwendig, da der Spektralanteil des Rauschens mit höheren Frequenzen nicht so gro'ß ist, daß eine obere Grenzfrequenz erforderlich ist. Lediglich zur Veranschaulichung ist der Impuls 32 als die erwartete Signalwellenform dargestellt. Die tatsächliche erwartete Wellenform, die bei einer speziellen Ausführungsform empfangen wird, kann natürlich eine größere oder eine kleinere Anzahl von positiven oder negativen Impulsen aufweisen, von denen einige identisch sein können und in einer gewünschten zeitlichen Beziehung stehen können.

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Signalpegel an den Breiten-Schwellendetektor 42. Dieses Ausgangssignal dauert so lange an, wie die Amplitude des Eingangssignals die Höhenschwelle übersteigt. Wenn auf diese Weise sowohl durch das externe Aktivierungssignal als auch durch das von dem Höhen-Schwellendetektor 40 abgegebene Signal der Breiten-Schwellendetektor 42 aktiviert ist, liefert er einen Ausgangsimpuls, der den Empfang eines Signals von wenigstens der minimalen Schwellenamplitude für eine Mindestzeitdauer anzeigt. Der Ausgangsimpuls von dem Breiten-Schwellendetektor 42 kann über eine einstellbare Zeitverzögerungsschaltung 44 der nachgeschalteten Verbraucher- und Folgeschaltung zugeführt werden, die unten im einzelnen erläutert wird.

Das Maß der Zeitverzögerang t, welche durch die Verzögerungsschaltung 44 hervorgerufen wird, kann in einem beliebigen vorgegebenen, steuerbaren Impulsdetektormodul derart gewählt werden, daß es gleich Null oder größer als Null ist, was von der Impulskonfiguration des erwarteten Signals abhängt. Die Zeitverzögerung t wird derart gewählt, daß sie etwas geringer ist als der erwartete Zeitunterschied T zwischen ermittelten digitalen Schwellenwertnäherungen benachbarter Impulskotnponenten, um denjenigen Zeitverzögerungen Rechnung zu tragen, welche in der Aktivierungsschaltung vorhanden sind. Wenn keine Zeitverzögerung erforderlich ist, kann die Zeitverzögerungsschaltung 44 aus dem Impulsdetektormodul entfallen.

Es können auch alternative Ausführungsformen des steuerbaren Impulsdetektormoduls 38 verwendet werden, wobei die Ausgangssignale von einer Höhen- und einer Breiten-Schwellenstufe durch die logische Funktion UND miteinander verknüpft werden und dann der Zeitverzögerungsstufe 44 als ein Ausgangs.impuls zugeführt werden.

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Vie aus der Fig. 2B ersichtlich ist, wird der aus dem positiven Bereich in den negativen Bereich verlaufende bipolare Impuls 32 durch das Hochpaßfilter in entsprechende positive Komponenten 34 und 35 aufgelöst, welche durch die negative Impulskomponente 36 voneinander getrennt sind. In der Fig. 2C ist die Wellenform der Fig. 2B zur Veranschaulichung in größerem Maßstab dargestellt. Diese Wellenform wird gemäß der Erfindung in Übereinstimmung mit vorgegebenen Höhen- und Breitenparametern verarbeitet, wie es durch die gestrichelten Eechtecke 41, 43 und 45 in der Fig. 2C und ebenfalls in der Fig. 2D dargestellt ist. Wie aus der Fig. 2D ersichtlich ist, sind die Parameter, welche die Charakteristika des empfangenen Signals darstellen, in Form der Impulshöhe, der Impulsbreite und der seitlichen Beziehung zwischen diesen Impulskomponenten definiert.

Gemäß der Erfindung wird eine Schaltung geschaffen, um empfangene Signale zu ermitteln, welche Impulse aufweisen, die eine vorgegebene minimale Höhe und Breite haben, welche in einer gewünschten Folge und in einer entsprechenden zeitlichen Beziehung stehen, wobei weiterhin ein Ausgangssignal ausgesandt wird, um anzuzeigen, daß solche Impulse empfangen wurden. In der Fig. 3 ist ein steuerbarer Impulsdetektormodul 38 dargestellt, in welchem ein gefiltertes Eingangssignal, wie es in den Fig. 2B und 2C dargestellt ist, und welches typischerweise eine Frequenz im Videobereich aufweist, einem Höhen-Schwellendetektor 40 zugeführt wird, dessen Ausgangssignal wiederum einem Breiten-Schwellendetektor 42 zugeführt wird. Die Detektoren 40 und 42 empfangen gl-eichzeitig ein externes Aktivierungssignal von einer Schaltung, welche nachfolgend im einzelnen erläutert wird. Wenn der Höhen-Schwellendetektor durch ein Aktivierungssignal aktiviert ist, liefert er beim Empfang eines Eingangssignals mit einer Amplitude, welche größer ist als ein vorgegebener Schwellenpegel, ein Ausgangssignal mit einem ersten

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In einer "bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei v/elcher sich wiederholende oder sich nicht wiederholende Signale ermittelt werden, welche digitale Impulsnäherungen verschiedener Parameter haben, ist es erwünscht, eine -Mehrzahl von steuerbaren Impulsdetektormoduln vorzusehen, von denen jeder der Höhe und der Breite von wenigstens einer vorgegebenen Komponente des erwarteten EingangssignaIs angepaßt ist. Die steuerbaren Impttlsdetektormoduln sind derart ausgebildet, daß sie nacheinander arbeiten, um die verschiedenen Wellenformkomponenten des erwarteten Signals in einer vorgegebenen Folge und einer entsprechenden zeitlichen Beziehung zu liefern. Es kann auch ein Impulsdetektormodul verwendet werden, der bei einer Signalabtastfolge mehrfach eingesetzt wird, beispielsweise dann, wenn zwei Impulskomponenten eines erwarteten Signals in ihrer Höhe, ihrer Breite und der Zeitverzögerung gegenüber benachbarten Impulskomponenten identisch sind.

In der Fig. 4 ist ein Signalverarbeitungsmodul 46 dargestellt,'" der eine Mehrzahl von steuerbaren Impulsdetektormoduln 38 aufweist, die hintereinander angeordnet sind und mit PDM-1 ... PDM~n bezeichnet sind. Ein Eingangssignal, welches vom Verstärker 24 geliefert wird, wird über eine Schiene 48 dem Eingang Jedes Impulsdetektormoduls 38 zugeführt. Jeder Modul 38 empfängt auch ein entsprechendes externes Aktivierungssignal E--E , und zwar jeweils an seinem Aktivierungseingang. Die Ausgangsimpulse von den Moduln 38 werden über ein ODER-Gatter 50 einem monostabilen Multivibrator 52 und einem Zähler 5^ zugeführt. Jeder Ausgangsimpuls von einem Modul 38 über das ODER-Gatter 50 schaltet den Zähler 54- um eine Zählung weiter. Der monostabile Multivibrator 52 kann in der bevorzugten Ausführungsform nicht zurückgetriggert werden, und er liefert einen Ausgangsimpuls zur !Rückstellung des Zählers 54 zu einer vorgegebenen Zeit, nachdem eine Einstellung durch ein Auslösesignal von einem

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Modul 38 geliefert wurde, so daß dadurch die maximale Zeitperiode bestimmt wird, in welcher eine erforderliche Anzahl von Ausgangsimpulsen von den Moduln 38> welche den Empfang von entsprechenden Impulskomponenten des erwarteten Signals anzeigt, empfangen worden sein muß, um einen Alarm auszulösen. Die gemäß der dargestellten Ausführungsform durch den monostabilen Multivibrator 52 festgelegte Zeitperiode ist derart gewählt, daß sie die Summe aus den Breiten der Impulskomponenten des erwarteten Signals ist, welches der ersten empfangenen Komponente folgt, und zwar zusammen mit der erwartungsgemäß dazwischen liegenden Zeit.

Der Zähler 5^ ist ein Standard-Binärzähler, der ein aus mehreren parallelen Bits bestehendes Ausgangssignal einem Dekodierer 56 zuführt. Die Ausgangssignale des Dekodierers 56 werden den verschiedenen Impulsdetektormoduln 38 über ein ODER-Gatter 58 als Aktivierungssignale E^-E zugeführt. Diese Aktivierungssignale, welche die dekodierten Zählerausgangssignale darstel-. len, werden dazu verwendet, einen bestimmten Impulsdetektormodul in der gewünschten zeitlichen Folge zu aktivieren.

Im Betrieb würde bei Verwendung eines als Beispiel in den Fig. 2B und 2C dargestellten erwarteten Signals folgende Folge ablaufen: Gemäß Fig. 2D, 2E, 2F und 2G wird zu einer Zeit unmittelbar nachdem ein Ausgangsimpuls von dem monostabilen Multivibrator 52 den Zähler 54 zurückgestellt hat, der Impulsdetektormodul 38 (PDM-1) durch ein Aktivierungssignal E. akti- ' viert. Each dem Erkennen einer Eingangssignalkomponente der erforderlichen Höhe H. und Breite V. und nach einer vorgegebenen Zeit t., welche durch die Verzögerungsstufe 44 derart festgelegt ist, daß sie dem Zeitintervall T^, zwischen der ersten und der zweiten erwarteten Impulskomponente entspricht, liefert

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der Modul PDM— 1 einen Ausgangsimpuls 60 über das ODER-Gatter 50, welches den Zähler 54- um eine Zählung weiterschaltet und den Multivibrator 52 derart einstellt, daß das maximale Zeitintervall zur Ermittlung eines gesamten erwarteten Signals bestimmt wird- Der neue Status des Zählers 54· wird durch den Decodierer 56 dekodiert, was zur Beendigung des Aktivierungssignals E^ und zur Lieferung eines Aktivierungssignals Ep an einen zweiten Modul FISP1-2 führt, welcher derart eingestellt wird, daß eine zweite erwartete Impulskomponente ermittelt wird, welche eine Höhe Hp und eine Breite Wp hat. Wenn von dem Modul PDM-2 eine Impulskomponente ermittelt wird, welche die erforderliche Höhe und Breite hat, und nach einer Zeitverzögerung t~, welche durch, die Zeitverzögerungsstufe 44 des Moduls PDM-2 bestimmt ist, und weiterhin entsprechend der zeitlichen Trennung ^ zwischen der zweiten und der dritten erwarteten Impulskomponente wird ein Ausgangsiarpuls 62 durch den Modul PDM-2 über das ODER-Gatter 50 geliefert, um den Zähler 54 weiter fortzuschalten. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Multivibrator 52 _v durch diesen zweiten Impuls und irgendwelche nachfolgenden Impulse vor der Zählerrückstellung nicht zurückgestellt. Das dekodierte und neuerlich abgetastete Zählerausgangssignal beendet wiederum das Aktivierungssignal Ep zum Modul PDM-2 und aktiviert einen weiteren Impulsdetektormodul PDM-3.

Es ist ersichtlich, daß die Moduln 58 nacheinander in einer vorgegebenen Reihenfolge aktiviert werden, bis eines von zwei Ereignissen eintritt. Entweder werden alle erwarteten Signalkomponenten empfangen, bevor der Zähler 54 zurückgestellt wird, und es wird ein Ausgangssignal 66 von dem Zähler gegeben, welches zu einem Alarm führt, oder der Zähler 54 wird zurückgestellt, bevor alle erwarteten Impulskomponenten empfangen wurden. Im letzteren Falle wird der Zähler in seinen Anfangszustand zurückversetzt, und der Modul PDM-1 wird erneut aktiviert, um den

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Abtastzyklus zu beginnen. Im ersten Fall, wenn die letzte erwartete Impulskoinponente ermittelt wird und der Modul PDH-η ein Ausgangssignal an den Folgezähler 5^ liefert, liefert der Zähler 5^ eine Ausgangsanzeige, und zwar, an eine Alarmeinrichtung oder eine weitere Verarbeitungßsclialtung, wie es nachfolgend im einzelnen erläutert wird. Der Zähler 5^- v/ird beim Ablauf des Zeitzyklus des Multivibrators 52 automatisch rückgestellt. In alternativer Weise könnte der Zähler 54- zusammen mit dem monostabilen Multivibrator 52 durch das die Alarmeinrichtung aktivierende Ausgangssignal oder durch ein davon abgeleitetes Signal rückgestellt werden.

Bei dem in der Fig. 2 als Beispiel veranschaulichten Fall, bei welchem das erwartete Signal drei Inipulskomponenten aufweist, liefert der Modul PDM-3₅ welcher aus der Reihe der Impulskomponenten die letzte Komponente ermittelt, im wesentlichen keine Zeitverzögerung. Somit liefert sofort nach der Ermittlung der Impulskomponente 35 der Modul PDM-J einen Ausgangsimpuls 64-(Fig. 2E), der den Zähler 5^- fortschaltet, wodurch er in die Lage versetzt wird, ein Ausgangssignal 66 (Fig. 2G) zu liefern, welches einen Alarm auslöst, und zwar während der Zeitperiode 67, welche durch den Multivibrator 52 bestimmt ist (Fig. 2F).

Es ist offensichtlich, daß dann und nur dann, wenn Impulskomponenten der vorgegebenen Parameter in einer vorgegebenen Folge und in einer bestimmten jeweiligen Zeitbeziehung durch die Impulsdetektormoduln ermittelt werden, der Zähler auf die entsprechende Zählung geschaltet wird, um ein Signal abzugeben, welches einen Alarm auslöst, bevor er durch den Multivibrator 52 rückgestellt wird.

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Der in der Fig. 4 in seiner einfachsten Ausführungsform dargestellte Modul kann einen Impulsdetektormodul 38 und einen einstufigen Zähler 5^ aufweisen, welcher derart arbeitet, daß er zwei identische aufeinander folgende Impulse in einer vorgegebenen zeitlichen Beziehung ermittelt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein oder mehrere Signalverarbeitungsmoduln 46 in einem Echtzeitsignaldiskriminatorsystem gemäß Fig. 5 vorhanden.

Die Erfindung liefert ein System, welches dazu geeignet ist, im Echtzeitbetrieb den Empfang von Ausgangssignalen aus einer Vielzahl von Signalverarbeitungsmoduln zu korrelieren, von denen jeder verschieden gefilterte Signale empfängt. Die verschiedenen Spektralanteile der empfangenen Signale werden korreliert, um ein starkes Unterscheidungsmaß zwischen einem empfangenen Signal erwarteter Form einerseits und Störsignalen andererseits zu erreichen. Jeder der Moduln 46 liefert ein Ausgangssignal, wenn die gefilterte Version des empfangenen Signals, welches ihm zugeführt wird, die vorgegebenen Signalkriterien für diesen Modul erfüllt. Störsignale, welche einer gefilterten Version des erwarteten Signals gleichen könnten, werden jedoch nicht allgemein die vorgegebenen Signalkriterien aller Moduln 46 erfüllen und somit nicht zu einem Alarm aufgrund ν η Störsignalen führen.

Ein von dem Vollweggleichrichter 24 (Fig. 1) empfangenes Signal wird einer Vielzahl von Signalverarbeitungsmoduln 46 (SFM-1-SPM-n) über entsprechende Filter 80 (I¹X₁-F_n) zugeführt, die typischerweise bei Videofrequenzen betrieben werden. Die gefilterten Signale können zunächst durch entsprechende Verstärker 81 verstärkt werden, bevor sie den Moduln 46 zugeführt werden.

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Die Ausgangssignale von jedem der Filter 80 enthalten verschiedene Impulskomponenteri, und folglich wird jeder Signalverarbeitungsmodul 4-6, der einem bestimmten Filter zugeox^dnet ist, in der Weise programmiert, daß die Signalcharakteristika ermittelt werden, welche dem entsprechenden Filter zugeordnet sind- Da jeder Typ eines Filters unter Umständen mit einer verschiedenen Zeitverzögerung arbeiten kann, können die Ausgänge der verschiedenen Signalverarbeitungsmoduln koinzidente Ausgangsimpulse erzeugen. Um zu vermeiden, daß die Ausgangssignale von verschiedenen Signalverarbeitungsmoduln sich überlappen und somit zu einer Fehlzählung im Zähler 76 führen, wird jeder Signalverarbeitungsmodulausgang einer entsprechenden Verzögerungsschaltung

82 (T -T ) zugeführt, um eine ordnungsgemäße zeitliche Trennung a η

der einzelnen Ausgangssignale der Signalv erarbeitungsmoduln zu erreichen. Das zeitlich verzögerte Ausgangssignal wird über ein ODER-Gatter 72 einem nicht rücktriggerbaren monostabilen Multivibrator 74- und einem Zähler 76 in einer Anordnung zugeführt, welche ähnlich aufgebaut ist wie diejenige Anordnung, welche in der Schaltung der Moduln 46 gemäß Fig. 4 verwendet wird. Der Multivibrator 74- wird durch den ersten Impuls in einer Reihe von Impulsen über das ODER-Gatter 72 gesetzt und bleibt im gesetzten Status für ein vorgegebenes Zeitintervall, welches dem erwarteten Zeitintervall entspricht, innerhalb von welchem Ausgangssignale von allen signalverarbeitenden Moduln SFM-i SFM-n in Gegenwart eines erwarteten Signals erwartet werden. Der Multivibrator 74- stellt den Zähler 76 am Ende dieser vorgegebenen Periode zurück. Das Ausgangssignal des Zählers 76 wird durch den Dekodierer 78 dekodiert, und die einzelnen Ausgangskanäle von dem Dekodierer werden.als Aktivierungssignale

E-E den entsprechenden Moduln 46 zugeführt, a η

Bei der als Beispiel gewählten Arbeitsweise, bei welcher ein Eingangssignal 71 entlang einer Schiene 68 einer Vielzahl von

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Signalverartoeitrungsmoduln SHl-I - SFM-n über entsprechende Filter F_x, - F zugeführt wird, und zwar zu einer Zeit, zu welcher der Zähler 76 a^uf seinen Ausgangszustand eingestellt wird, wird der Modul SFM-I durch ein Aktivierungssignal E„

aktiviert. Bei der Ermittlung eines erwarteten Signals liefert der Modul SFM-1 ein Ausgangssignal an eine Zeitverzögerungsschaltung T , welche nach einem vorgegebenen Intervall ein Signal über das ODER-Gatter 72 dem gesetzten Multivibrator 7^ zuführt und weiterhin dem Folgezähler 76· Das Ausgangssignal des Zählers 76 wird durch den Dekodierer 78 dekodiert. Beim Empfang des ersten Ausgangsimpulses vom Zähler 76 wird das Aktivierungssignal E beendet, und es wird ein Aktivierungssignal E, erzeugt, um den Signalverarbeitungsmodul SFM-2 zu aktivieren. Wenn der Modul SFM-2 ein erwartetes Signal über das Filter Fp ermittelt, liefert er ein Ausgangssignal, welches um ein vorgegebenes Intervall T-. verzögert ist und über ein ODER-Gatter 72 dem Folgezähler 76 zugeführt wird. Das dekodierte Ausgangssignal vom Zähler 76 beendet das Aktivierungssignal E, und aktiviert weitere Signalverarbeitungsmoduln in ähnlicher Weise, wie es oben beschrieben wurde.

Der monostabile Multivibrator 74- legt ein maximales Zeitintervall fest, in welchem alle erforderlichen Ausgangsimpulse von den Moduln 46 im Zähler 76 empfangen werden müssen, um einen Alarm auszulösen. Das durch den Multivibrator 74- festgelegte Zeitintervall ist nicht notwendigerweise auf die Zeitdauer des erwarteten Signals selbst bezogen, sondern legt vielmehr ein Zeitintervall fest, in welchem die Reihe der Signalverarbeitungsmoduln, die jeweils mit einem Eingangssignal über ein anderes Filter nach getrennter Aktivierung versorgt werden, den Empfang eines erwarteten Signals haben sollen. Wenn eine erforderliche Anzahl von AusgangsSignalen vom Zähler 76 empfangen wurden, bevor er durch den monostabilen Multivibrator 74- rückgestellt wird, wird ein Alarmauslösesignal 80 entweder direkt einer

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Alarmverarbeitungsschaltung- oder einer weiteren Signalverarbeitungsschaltung wie einer Eausehunterdrückungsschaltung zugeführt, wie es in der US-Patentanmeldung 389 728 im einzelnen näher erläutert ist. Andernfalls wird der Zähler 76 zurückgestellt, und es wird kein Alarm gegeben.

Das oben beschriebene und in der Fig. 5 dargestellte Signaldiskriminatorsystem ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Systems, welches die Ausgangssignale einer Vielzahl von Signalverarb ei tungsmoduln 4-6 korreliert, die jeweils ein unterschiedlich gefiltertes Signal empfangen. Es kann auch eine gegenüber der beschriebenen Anordnung abgewandelte Korrelationsschaltung verwendet werden. Beispielsweise können das ODER-Gatter 72, der Kult!vibrator 74, der Zähler 76 und der Dekodierer 78 durch ein UND-Gatter ersetzt werden, um ein Koinzidenzausgangssignal zu liefern.

Das erfindungsgemäße Echtzeit-Signaldiskriminatorsystem liefert eine außerordentlich scharfe Signalunterscheidung, ohne daß Videoverzögerungsleitungen verwendet werden, und es ist insbesondere geeignet, zur Ermittlung von sich nicht wiederholenden Signalen im Echtzeitbetrieb. Dieses System läßt sich leicht in der V/eise programmieren, daß ein beliebiger ausgewählter Typ eines Signals ermittelt wird, welches aus einem Satz von Impulsen vorgegebener Polarität, Höhe und Breite in einer gewünschten Zeit und in einer entsprechenden Folge besteht.

- Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

!Signaldetektorschaltung mit einer Einrichtung, welche dazu dient, in einer Überwachungszone ein elektromagnetisches Feld einer Frequenz zu liefern, die innerhalb eines vorgegebenen Bereiches gewobbelt wird, und mit einer Einrichtung, welche dazu dient, das Vorhandensein einer Eesonanzciarkierungsschaltung zu erkennen, die eine Frequenz innerhalb des Bereiches hat, wobei weiterhin eine Schaltung vorhanden int, die dazu dient, eine Unterscheidung zwischen solchen Signalen, die das Vorhandensein einer gültigen Harkierungsschaltung in der Überwachungszone anzeigen, und Störsignalen zu treffen, dadurch gekenn z'eichn e t, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, erwartete Signale zu empfangen, die eine Vielzahl von Impulskomponenten mit vorgegebenen Parametern enthalten, die in einer vorgegebenen Folge und einer entsprechenden zeitlichen Beziehung auftreten und für die Ermittlung einer Markierungsschaltung in der Überwachungszone repräsentativ sind, daß weiterhin wenigstens ein steuerbarer Inpulsschwellendetektor vorhanden ist, welcher die Ermittlung einer Impulskomponente anzeigt, die eine vorgegebene Amplitude und Breite hat, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, in serieller Veise wenigstens einen steuerbaren Impulsschwellendetektor in einer vorgegebenen Folge und einer entsprechenden zeitlichen Beziehung zu aktivieren, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, ein vorgegebenes Zeitintervall zur Ermittlung eines echten Signals in Seaktion auf die Ermittlung einer ersten Impulskomponenten des Signals festzulegen, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche auf die Ermittlung aller Impulskomponenten anspricht,

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welche das erwartete Signal in einer vorgepj ebenen zeitlichen Folge und innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls enthalten, um einen Alarm auszulösen, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, die Schaltung am Ende des vorgegebenen Zeitintervalls zurückzustellen.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Festlegung eines vorgegebenen Zeitintervalls einen monostabilen Multivibrator aufweist, der durch einen ersten empfangenen Ausgangsimpuls von wenigstens einem steuerbaren Impulsschwellendetektor getriggert wird.
3· Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Impulsschwellendetektor einen Höhenschwellendetektor aufweist, welcher das empfangene Signal aufnimmt und in Betrieb gesetzt wird, wenn er aktiviert ist, daß er ein Ausgangssignal liefert, welches den gleichzeitigen Empfang eines Impulses anzeigt, das eine Impulshöhe hat, welche eine vorgegebene Schwelle überschreitet, und daß er weiterhin einen Breitenschwellendetektoi¹ aufweist, der das Ausgangssignal von dem Höhenschwellendetektor empfängt und in Betrieb gesetzt wird, wenn er aktiviert ist, um ein Ausgangssignal in Reaktion auf den Empfang des Ausgangssignals von dem Höhenschwellendetektor zu liefern, und zwar während einer vorgegebenen Periode, wodurch eine vorgegebene Impulsbreite bei dieser Höhenschwelle angezeigt wird.
4·.. Schaltung-nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Impulsschwellendetektor eine Zeitverzögerungseinrichtung aufweist, welche in Reaktion auf das Breitenschwellenausgangssignal in Betrieb gesetzt wird, um nach einem vorgegebenen Zeitintervall ein Ausgangssignal zu liefern.

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5· Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur seriellen Aktivierung von wenigstens einem Impulsschwellendetektor einen Zähler aufweist, der Ausgangsimpulse von wenigstens einem ImpulsSchwellendetektor empfängt, und daß weiterhin eine Dekodiereinrichtung vorgesehen ist, welche in Reaktion auf die Ausgangssignale von dem Zähler in Betrieb gesetzt wird, um Aktivierungssignale an wenigstens einen Impulsschwellendetektor zu liefern.
6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche zum Empfang von Signalen dient, zumindest eine erste und eine zweite !Filtereinrichtung auf v/eist, die jeweils das empfangene Signal aufnehmen und ein gefiltertes Ausgangssignal liefern.
7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine erste und eine zweite Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen sind, die jeweils ein entsprechendes gefüttertes Ausgangssignal von der wenigstens vorhandenen ersten und zweiten Filtereinrichtung aufnehmen und in Betrieb gesetzt werden, wenn sie aktiviert sind, um ein Ausgangssignal in Eeaktion auf die Ermittlung einer vorgegebenen entsprechenden Signalwellenform zu liefern.
8. Schaltung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, eine fehlende Koinzidenz der Ausgangssignale von der wenigstens vorhande-

. nen ersten und zweiten Signalverarbeitungseinrichtung sicherzustellen.

9· Schaltung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, die wenigstens vorhandene erste und zweite Signalverarbeitungseinrichtung jeweils in einer vorgegebenen zeitlichen Folge zu aktivieren.

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