CH635695A5 - Detektor zur feststellung der anwesenheit mindestens eines elektrischen signals mit einer vorbestimmten charakteristik. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Detektor zur Feststellung der Anwesenheit mindestens eines elektrischen Signals mit vorbestimmten Charakteristiken, gekennzeichnet durch ein Merkmalstransformationsglied (1 ; 25) zur Gewinnung von n unabhängigen Schätzungswerten (mk ; Pk, fk bzw. Afk, 6k ; Pk, âk) von mindestens zwei charakteristischen Merkmalen (P, f,b; P, a) des elektrischen Signals (z; x) und durch ein Klassifikationsglied (2 ; 26) zur Einteilung der n Schätzungswerte in jeweils mindestens zwei Klassen (V-p, VQ; Fi, F2) und zur Abgabe eines Ja-Signals, wenn die Anzahl (kT) der Schätzungswerte innerhalb einer vorbestimmten Klasse (VT; Fi) eine vorbestimmte Anzahl (ks-r) überschreitet.

2. Detektor nach Anspruch 1 zur Feststellung der Anwesenheit eines Tonfrequenzsignals, dadurch gekennzeichnet, dass das Merkmalstransformationsglied ( 1 ) zur Erzeugung von jeweils n Schätzungswerten (mk ; Pk, fk bzw. Afk, 6k) von mindestens zwei der drei Merkmale Tonleistung (P), Tonfrequenz (f) und Tonschwankungen (b) eingerichtet ist.

3. Detektor nach Anspruch 1 zur Feststellung der Anwesenheit eines Gleichstromes oder einer Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet, dass das Merkmalstransformationsglied (25) zur Erzeugung von jeweils n Schätzungswerten von mindestens zwei der drei Merkmale

Leistung (P) des Eingangssignals (x),

Bandbreite (a) des Eingangssignals (x) und zeitliche Ableitung (x) des Eingangssignals (x)

eingerichtet ist.

4. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile des Merkmalstransformationsgliedes ( 1 ; 25) und das Klassifikationsglied (2; 26) durch einen Mikrocomputer gebildet sind.

5. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Merkmalstransformationsglied ( 1 ) zur Ermittlung der Tonfrequenz (f) aus dem Imaginärteil des Quotienten Z(t)/Z(t) sowie zur Ermittlung der Tonschwankungen (b) aus dem Realteil des Quotienten Z(t)/Z(t) eingerichtet ist, wobei Z(t) die komplexe Umhüllende des Tonfrequenzsignals (z) und Z(t) die zeitliche Ableitung der komplexen Umhüllenden bedeutet.

6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Merkmalstransformationsglied (1) zwei Multiplizierglieder (3,4; 21,22) aufweist, wobei das eine Multiplizierglied (3; 21) das Produkt aus dem Tonfrequenzsignal (z) und einem ersten sinusförmigen Referenzsignal (cos co^t) und das andere Multiplizierglied (4; 22) das Produkt aus dem Tonfrequenzsignal (2) und einem zweiten, gegenüber dem ersten Referenzsignal um 90° phasenverschobenen sinusförmigen Referenzsignal (sin co0t) bildet, und dass jedem Multiplizierglied (3,4; 21,22) ein Tiefpassfilter (7,8) oder Integrationsglied (23,24) nachgeschaltet ist.

7. Detektor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch digitale Multiplizierglieder (21,22) und durch einen digitalen Signalgenerator (20) zur Erzeugung der Referenzsignale.

8. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Feststellung der Anwesenheit und Unterscheidung von mindestens zwei elektrischen Signalen mit unterschiedlichen Charakteristiken, dadurch gekennzeichnet, dass das Klassifikationsglied (2; 26) zur Einteilung der n Schätzungswerte (mk ; Pk, fk bzw. Afk, 6,k ; Pk, âk) in verschiedene, je einem der zu unterscheidenden elektrischen Signale zugeordnete Klassen und zur Abgabe verschiedener, je einem der zu unterscheidenden elektrischen Signale zugeordneter Ja-Signale eingerichtet ist.

Stand der Technik

Detektoren zur Feststellung der Anwesenheit eines Tonfrequenzsignals, sog. Tondetektoren, weisen meistens ein auf die erwartete Tonfrequenz abgestimmtes Bandpassfilter auf. Mit einem dem Bandpassfilter nachgeschalteten Auswerteglied wird festgestellt, ob die Umhüllende des Tonfrequenzsignals am Ausgang des Bandpassfilters oberhalb oder unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt, und dementsprechend ein Ja-Signal oder ein Nein-Signal abgegeben. Solche Tondetektoren werden häufig in Fernsteuerempfängern verschiedenster Art eingesetzt, die über einen drahtgebundenen oder drahtlosen Übertragungskanal mit einem Fernsteuersender in Verbindung stehen. Sie arbeiten zufriedenstellend, solange an ihrem Eingang nur Störsignale auftreten, die aus weissem oder thermischem Rauschen bestehen. Eine zuverlässige Ja/Nein-Entscheidung ist jedoch nicht gewährleistet, wenn dem zu detektierenden Tonfrequenzsignal hohe Impulsstörsignale oderschmalbandige Interferenzstörsignale überlagert sind.

Es sind auch Detektoren zur Feststellung der Anwesenheit eines Gleichstromes oder einer Gleichspannung bekannt, die aus einem Integrator und einem Schwellenschalter bestehen. In Alarmanlagen dienen diese Detektoren zum Empfang von Alarmmeldungen, die durch einen Gleichstrom übertragen werden. Eine durch Störsignale verursachte Fehlmeldung eines solchen Detektors kann schwerwiegende Folgen nach sich ziehen.

Darstellung der Erfindung

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Detektor zur Feststellung der Anwesenheit eines elektrischen Signals mit vorbestimmten Charakteristiken zu schaffen, der sich durch eine sehr hohe Immunität gegen Störsignale (Störimpulse, Interferenzen usw.) auszeichnet und dessen Entscheidungskriterien auf einfache Weise an die zu erwartenden Störsignale angepasst werden können.

Mit dem Detektor nach der Erfindung ist es möglich, entsprechend den Charakteristiken des zu detektierenden Signals und den zu erwartenden Störsignalen Schätzungswerte von geeignet gewählten Merkmalen zu gewinnen, diese in Klassen einzuteilen und anhand der Anzahl der in die einzelnen Klassen fallenden Schätzungswerte eine zuverlässige Ja/Nein-Entscheidung zu treffen. Durch Festlegung der Grenzen der einzelnen Klassen hat man es in der Hand, die Entscheidungskriterien an die zu erwartenden Störsignale anzupassen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen :

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Detektors,

Fig. 2 eine dreidimensionale Merkmalsdarstellung, Fig. 3 eine Darstellung von Schätzungswerten,

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild eines Tondetektors,

Fig. 5 ein Schaltbild des Rechengliedes eines Merk-malstransformtionsgliedes,

Fig. 6 ein Flussdiagramm für ein Klassifikationsglied, Fig. 7 ein Schaltbild eines digitalen Teils eines Merkmalstransformationsgliedes,

Fig. 8 ein Prinzipschaltbild eines Gleichstromdetektors und Fig. 9 eine Darstellung von Schätzungswerten.

In der Fig. 1 bedeutet 1 ein Merkmalstransformationsglied zur Gewinnung von jeweils n unabhängigen Schätzungswerten von M > 2 charakteristischen Merkmalen eines zu detektierenden elektrischen Eingangssignals z (t). Im dargestellten Beispiel werden Schätzungswerte mi (t), 1112 (t), ..., mM(t) von M charakteristischen Merkmalen mi (t), mz (t), ..., mM(t) des Eingangssignals z (t) gewonnen ; diese Schätzungswerte stellen Merkmalsvektoren m(t) = [mi (t), 1Î12 (t), ..., mM(t)] dar. Das Symborbe-bezeichnet dabei den Schätzungswert. Wenn das Eingangssignal z (t) mit der Abtastfrequenz fT abgetastet wird, so werden der Beobachtungsdauer D insgesamt n = D • fT Merkmalsvektoren mk gewonnen mit k = 1,2,..., n. Es werden jedoch nicht die Augenblickswerte dieser n Merkmalsvektoren verwendet, sondern bei jeder Abtastung wird, z.B. mittels einer Integration über

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einen bestimmten Zeitbereich, der als Schätzungswert bezeich- Die Entscheidungsräume VT und Vo können entsprechend nete Mittelwert eines jeden der M charakteristischen Merkmale den Besonderheiten der Störsignale eine beliebige, beispiels-mi (t), m2 (t), ..., mM(t) des Eingangssignals z (t) ermittelt, so weise sphärische Form aufweisen. Im dargestellten Beispiel bil-dass n Schätzungswerte mk der Merkmalsvektoren mk entstehen, den sie aber parallel zu den Achsen P, Af und b orientierte Qua-In einem Klassifikationsglied 2 werden die n Schätzungswerte s der, was eine voneinander unabhängige Klassierung der Schät-der Merkmalsvektoren in mindestens zwei Klassen eingeteilt, zungswerte Pk, Afk und 6k sowie eine sehr einfache Realisierung und es wird geprüft, ob die Anzahl Merkmalsvektoren innerhalb ermöglicht.

einer vorbestimmten Klasse einen vorbestimmten Schwellen- In der Fig. 3 sind Messresultate für den Fall der Anwesenheit wert überschreitet. Zutreffendenfalls wird am Ausgang des eines Tonfrequenzsignals und für den Fall von weissem Rau-

Klassifikationsgliedes 2 ein Ja-Signal abgegeben, das die Anwe- io sehen abgebildet. Jeder abgebildete Punkt stellt einen Tonschät-senheit des erwarteten Eingangssignals z (t) anzeigt. Aufgrund zungspunkt Tk in den Ebenen P, Af (Fig. 3a), b, Af (Fig. 3b) und der Anzahl der in eine zweite Klasse fallenden Merkmalsvekto- P, b (Fig. 3c) dar. Es ist augenscheinlich, dass durch die ren kann eine Nein-Entscheidung getroffen werden. beschriebene statistische Auswertung eine sehr zuverlässige

Die Wahl der charakteristischen Merkmale richtet sich nach Detektion des Tonfrequenzsignals gewährleistet ist. Auch im der Art des zu detektierenden Eingangssignals z (t) und der Art 15 Falle von Impulsstörungen und Interferenzstörungen ergibt sich der zu erwartenden Störung, die in der Regel alle für sie charak- eine leicht feststellbare Gruppierung in der Umgebung des teristische physikalische Parameter besitzen, die als Merkmale Punktes T (Fig. 2). Die Grenzen der durch die Entscheidungs-bezeichnet werden. Anhand der Fig. 2 bis 7 wird dies am Bei- räume VT und Vo gegebenen Klassen können den jeweiligen spiel der Detektion eines Tonfrequenzsignals erläutert. Die Ton- Gegebenheiten angepasst werden, so dass in jedem Störungsfall detektion erfolgt vorzugsweise anhand der drei charakteristi- 20 eine optimale Entscheidung möglich ist. In der Fig. 3 sind als sehen Merkmale Beispiel eine untere Grenze Ps, sowie eine obere Grenze PS2 für

Tonleistung Po die Tonleistung, eine Grenze Afs für die Tonfrequenz und eine

Tonfrequenz fo Grenze bs für die Tonschwankungen eingetragen. Aus der Fig. 3

Tonschwankungen bo ist auch ersichtlich, dass es in einfacheren Fällen genügen kann,

Es können auch noch weitere Merkmale des Tonfrequenzsi- 25 nur zwei der drei Merkmale P, Af (bzw. f) und b auszuwerten, gnals berücksichtigt werden, wenn diese wesentlichen Charak- Zur Gewinnung der Schätzungswerte Pk, fk und bk im Mer-

teristiken des Tonfrequenzsignals entsprechen, beispielsweise kmalstransformationsglied 1 bieten sich verschiedene Möglichseine Zeitstelle und/oder seine Zeitdauer. keiten an. Im folgenden wird eine besonders vorteilhafte Mög-

Im Idealfall ist die Tonfrequenz fo bekannt und konstant und lichkeit beschrieben.

die Tonschwankungen bo - auch Bandbreite oder spektrale Kon- 30 Für das zu detektierende Tonfrequenzsignal z (t) gilt zentration genannt - sind null. Das Merkmalstransformationsglied 1 bildet innerhalb der Beobachtungsdauer D nacheinander z (t) = A (t) ■ cos (27ift + <p) ( 1 ) nunabhängige Schätzungswerte mk = (Bk,fk, Pk),k = 1 .. .nder

Merkmalsvektoren dieser drei Merkmalen. Jede Messung k wobei A die Amplitude, t die Zeit, f die Frequenz und (p den Pha-

ergibt einen Tonschätzungspunkt Tk (6k, fk, Pk) entsprechend 35 senwinkel bedeutet. Das Tonfrequenzsignal z (t) lässt sich durch dem Merkmalsvektor mk. die komplexe Umhüllende Z (t) des aus dem Tonfrequenzsignal

Wie die Fig. 2 zeigt, können die Tonschätzungspunkte Tk in und den Störsignalen bestehenden Eingangssignals beschrei-einem dreidimensionalen Raum mit den Achsen b, f und P dar- ben. Das Tonfrequenzsignal z (t) entspreche dem Realteile Re gestellt werden. In der Darstellung nach der Fig. 2 ist als des komplexen Signals Z (t) • e-K':

Ursprung 0 der f-Achse der Punkt f = fo gewählt. Für den Fall, 40 ^

dass keine Störsignale vorliegen und die Messung fehlerfrei . . f 7 f+) , ^ WQ U (2)

durchgeführt wird, ergibt die Tonschätzung einen Punkt T(0,0, z\w — T ' f

Po) auf der P-Achse. Eine Gruppierung der Tonschätzungs- t ^

punkte Tk in der Umgebung des Punktes T weist auf die Anwesenheit des erwarteten Tonfrequenzsignals hin und eine Grup- 45 w°bei eoo = 2;rfo ist. Mit Aco = 2n(f-fo) gilt dann für die kom-pierung in der Umgebung des Ursprungs 0 ist als Absenz des plexe Umhüllende Z(t) :

erwarteten Tonfrequenzsignals zu deuten.

Mit dem Klassifikationsglied 2 wird festgestellt, ob eine Z(t) = A(t) • e ^ (3)

Gruppierung in der Umgebung des Punktes T oder des —

Ursprungs 0 auftritt, und dementsprechend ein Ja-Signal bzw. 50

ein Nein-Signal abgegeben. Ein einfaches Ausführungsbeispiel Berechnet man die Grösse (t) zu für die Erkennung von Gruppierungen kann mittels eines Ent- ». ...

scheidungsraumes VT realisiert werden, der den Punkt T ein- d I 1 n Z ( t ) I Z(t)

schliesst. Hierbei wird die Anzahl kTderin diesen Entschei- « Y(t) = —— (4)

dungsraum VTfallendenTonschatzungspunkteTkgezahlt. IstkT 53 — _ , , x grösser als ein vorbestimmter Schwellenwert ksx, so wird dies als ézS '

Anwesenheit des erwarteten Tonfrequenzsignals interpretiert.

Auf die Absenz des erwarteten Tonfrequenzsignals kann s0 ergibt sich geschlossen werden, wenn kT < ksx ist. Ferner besteht die bevorzugte Möglichkeit, auch einen den Ursprung 0 einschliessenden 60 Ä(t) .» Ott'A-p Entscheidungsraum Vo zu definieren und auf die Absenz des = + JÛ10 = 2TTb + «ìtijììt erwarteten Tonfrequenzsignals zu schliessen, wenn die Anzahl A ( t ) ( 5 ) ko der in diesen Entscheidungsraum fallenden Tonschätzungspunkte Tk grösser als ein vorbestimmter Schwellenwertk ks„ ist.

Dies gestattet, einen Fehler im System, d.h. im Sender, im Über- 65 Die Tonschwankungen b lassen sich also aus dem Realteil tragungskanal oder im Detektor, zu erkennen, wenn sowohl kT der Grösse y, die Tonfrequenzabweichung Af aus dem Imagi-

als auch ko zu klein sind. närteil in der Grösse y und dieiTonleistung P aus der komplexen

Umhüllenden Z(t) wie folgt bestimmen :

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(8)

In der Fig. 4 besteht das Merkmalstransformationsglied 1 aus zwei Multipliziergliedern 3,4, zwei Referenzsignalquellen 5, 6, zwei Tiefpassfiltern 7,8, zwei von einer nicht dargestellten Steuerschaltung mit der Abtastfrequenz fTgesteuerten Schaltern 20 9,10, einem Analog/Digital-Wandler 11 und einem Rechenglied 12. Die Referenzsignalquelle 5 bzw. 6 erzeugt ein Referenzsignal cos cont bzw. sin cout, das im Multiplizierglied 3 bzw. 4 mit dem Tonfrequenzsignal z (t) multipliziert wird. Die den Multipliziergliedern 3,4 nachgeschalteten Tiefpassfilter eliminieren 25 die Doppelfrequenzterme der am Ausgang der Multiplizierglieder 3,4 entstehenden Signale, filtern hochfrequente Störsignale aus, welche die Zeitdifferentiation stören würden, und bestimmen die Anzahl n der unabhängigen Schätzungen innerhalb der Beobachtungsdauer D. Am Ausgang des Tiefpassfilters 7 bzw. 8 30 entsteht ein Signal oc(t) bzw. ß(t), das dem Realteil Re bzw. dem Imaginärteil Im der komplexen Umhüllenden Z(t) = a(t) + jß(t) entspricht. Über die von einem nicht gezeichneten Steuerglied gesteuerten Schalter 9,10 werden die Signale <x(t) und ß(t) in den Analog/Digital-Wandler 11 eingegeben und dort in digi- 35 tale Signale umgeformt. Das Rechenglied 12 berechnet aus den Digitalwerten der Signale cx(t) und ß(t) die zeitliche Abteilung Z(t) der komplexen Umhüllenden Z(t), nach Gleichung (4) die Grösse y (t) und schliesslich nach Gleichung (6), (7) und (8) die n unabhängigen Schätzungswerte bk, Afk und Pk. 40

Die Fig. 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Rechengliedes 12. Zwei digitale Differenzierglieder 13,14 bilden die zeitliche Ableitung cc(t) und ß(t). In einem Rechenblock 15 wird aus den Grössen a(t), ß(t), a(t) und ß(t) die Grösse y (t) nach Gleichung (4) berechnet. Die hierzu erforderliche komplexe Division erfolgt 45 nach bekannten Rechenregeln und wird daher hier nicht näher erläutert. Der Realteil der Grösse y (t) ergibt die n Schätzungswerte 6k und der Imaginärteil die n Schätzungswerte Afk. Ein Rechenblock 16 ermittelt aus den Grössen cc(t) und ß(t) die n Schätzungswerte Pk nach der Beziehung P = a2 + ß2 oder/F s | 50 a| + [ß|.

Zur Bildung der zeitlichen Ableitung cx(t) und ß(t) können anstelle der digitalen Differenzierglieder 13,14 auch analoge Differenzierglieder verwendet werden, die in der Anordnung nach der Fig. 4 an den Ausgang der Tiefpassfilter 7,8 anzu- 55 schliessen sind. Das Rechenglied 12 kann durch eine festverdrahtete Logik oder durch einen Digitalrechner gebildet sein. Vorzugsweise sind das Rechenglied 12 und allenfalls weitere Teile des Merkmalstransformationsgliedes 1 sowie das Klassifikationsglied 2 durch einen Mikrocomputer gebildet. eo

Anhand des Flussdiagramms der Fig. 6 wird die Arbeitsweise des Klassifikationsgliedes 2 für den Fall erläutert, dass der Entscheidungsraum VT quaderförmig ist, die Schätzungswerte für Pk, Afk und 6k also unabhängig klassiert werden können. Im Flussdiagramm steht der Buchstabe Y für «ja» und der Buch- 65 stabe N für «nein». Innerhalb der Beobachtungsdauer D wird in M Durchläufen jeder der n Tonschätzungspunkte Tk daraufhin geprüft, ob die Bedingungen

Ps, < Pk < PS2

-Afs < A < Afs

-bs < Bk < bs erfüllt sind und somit der betreffende Schätzungswert in die durch den Entscheidungsraum VT gegebene Klasse fällt oder nicht. Sodann wird festgestellt, ob die Anzahl kTder in den Entscheidungsraum VTfallenden Tonschätzungspunkte Tk den Schwellenwert kST überschreitet, und zutreffendenfalls ein Signal «Ton vorhanden» abgegeben.

Auf analoge, in der Fig. 6 nicht dargestellte Weise kann geprüft werden, ob die Anzahl ko der innerhalb des Entscheidungsraumes Vo liegenden Schätzungswerte den Schwellenwert kso überschreitet, und zutreffendenfalls ein Signal «kein Ton» erzeugt werden noch eine Entscheidung «kein Ton» getroffen, so ist dies als Rückweisungzu werten. Mit der Dimensionierung der Entscheidungsräume VTund Vo hat man es in der Hand, das Verhältnis der Rückweisungsrate zur Fehlentscheidungsrate zu optimieren. In einfachen Fällen kann es genügen, die Entscheidung «Ton vorhanden» bzw. «kein Ton» gemäss der Fig. 6 allein anhand des Entscheidungsraumes VTzu treffen.

Die anhand der Fig. 6 erläuterte Klassifikation und Zählung der Schätzungswerte und die Entscheidung aufgrund des Zählergebnisses kann mittels eines Mikrocomputers oder mittels einer festverdrahteten Logik erfolgen.

Anhand der Fig. 4 wurde die analoge Bildung der Grössen oc(t) und ß(t) beschrieben. Die Fig. 7 zeigt eine Anordnung zur digitalen Bildung dieser Grössen. Das Tonfrequenzsignal z (t) wird in einem Analog/Digital-Wandler 17 laufend in ein entsprechendes digitales Signal umgeformt. Ein aus einer Steuerschaltung 18 und einem Festwertspeicher (ROM) 19 bestehender Signalgenerator 20 erzeugt die Referenzsignale cos coot und sin (Dot in digitaler Form. Digitale Multiplizierglieder 21,22 bilden das Produkt aus dem digitalisierten Tonfrequenzsignal z(t) und dem Referenzsignal cos cüot bzw. sin coot. Digitale Akkumulatoren 23,24 erfüllen die Funktion der Tiefpassfilter 7,8 (Fig. 4) sowie der Differenzierglieder 13,14 (Fig. 5), indem sie die Ausgangssignale der Multiplizierglieder 21,22 einerseits zur Bildung der Grössen cc(t) und ß(t) während einer vorbestimmten Zeitdauer Ti und andererseits zur Bildung der Grössen oc(t) und ß(t) während einer vorbestimmten Zeitdauer T2 integrieren, wobei T2 < Ti ist.

Der Signalgenerator 20, die Multiplizierglieder 21,22 und die Akkumulatoren 23,24 können durch den gleichen Mikrocomputer gebildet sein, der auch das Rechenglied 12 (Fig. 4) und das Klassifikationsglied 2 bildet. Bei der Durchführung der Klassierung ist keine grosse Genauigkeit erforderlich, so dass bei der digitalen Darstellung der Schätzungswerte kurze Wortlängen möglich sind.

Die Wortlänge kann durch die Anwendung bekannter sto-chastischer Methoden weiter verkürzt werden, so dass die Datenverarbeitung im Grenzfall mit einer Wortlänge von einem einzigen Bit erfolgen kann. Im letztgenannten Fall kann das Tonfrequenzsignal z(t) auf bekannte Weise (z.B. IEEE Transactions on Communications, Vol. Com-24, No. 12, Dec. 1976, S. 1291-1300) dadurch in eine binäre Signalfolge umgewandelt werden, dass mit einem Addierglied zum Tonfrequenzsignal ein erstes Hilfssignal addiert, mit einem Vergleichsglied das Vorzeichen des Summensignals detektiert und mit einem Abtastglied das binäre Vorzeichensignal mit verhältnismässig hoher Frequenz abgetastet wird. Auf entsprechende Weise können aus den analogen Referenzsignalen cos coot und sin coot binäre Referenzsignalfolgen gewonnen werden, indem zu den Referenzsignalen jeweils ein zweites Hilfssignal addiert, das Vorzeichen der so erhaltenen Summensignale detektiert und die binären Vorzeichensignale abgetastet werden. Als erstes und zweites

Hilfssignal können sogenannte «random», «pseudo random» oder «shift invariant independent» Funktionen dienen. Anstatt die Werte der binären Referenzsignalfolgen laufend zu berechnen, können diese auch in einem Speicher(ROM) zur Verfügung gehalten werden. Die Multiplikation der dem Tonfrequenzsignal entsprechenden binären Signalfolge mit der binären Referenzsignalfolge kann jeweils mit Hilfe eines Exklusive-Oder-Gatters und die Integration mit Hilfe eines Vorwärts-Rück-wärts-Zählers erfolgen.

Für den beschriebenen Tondetektor eröffnen sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Er kann in drahtlosen und drahtgebundenen Fernsteuer- und Fernmesseinrichtungen, auf dem Gebiet der Telefonie usw. eingesetzt werden, wo es darum geht, ein elektrisches Tonfrequenzsignal auch bei hohem Störpegel, insbesondere bei Impuls-und Interferenzstörungen, zuverlässig zu detektieren. In Rundsteuerempfängern gewährleistet der beschriebene Tondetektor eine einwandfreie Trennung der Rundsteuersignale von Netzoberwellen und anderen Störgrös-sen. In der Telefonie eignet er sich vorzüglich in sog. Tasten-wahlempfängern nach dem Mehrfrequenzverfahren, bei denen zur Erzielung einer optimalen Sicherheit des Signalisationsver-fahrens sichergestellt werden soll, dass während derTastenbetä-tigungsdauerdas Nutzsignal nicht durch Störspannungen unterdrückt und während der Zeichenpause keine Zeichenimitation durch Raumgeräusche hervorgerufen wird. Weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Telefonie ergeben sich bei Taximpulszählern und bei Einrichtungen zur Identifikation der rufenden oder der benützten Sprechstelle durch aufmodulierte Tonfrequenzsignale.

Der Gleichstromdetektor nach Fig. 8 besteht aus einem Merkmalstransformationsglied 25 und einem Klassifikationsglied 26. Das Merkmalstransformationsglied 25 weist ein Differenzierglied 27, zwei von einer nicht gezeichneten Steuerschaltung mit der Abtastfrequenz fT gesteuerte Schalter 28,29, einen Analog/Digital-Wandler 30 und ein Rechenglied 31 auf.

Das Eingangssignal x(t) des Gleichstromdetektors und die im Differenzierglied 27 aus dem Eingangssignal gebildete zeitliche Ableitung x(t) gelangen über die Schalter 28,29 zum Analog/Digital-Wandler 30, wo sie in entsprechende digitale Signale umgeformt werden. Im Rechenglied 31 werden jeweils n Schätzungswerte mk = [Pk, âk] für die Leistung P und die Bandbreite a nach den Beziehungen

P(t) = x2(t)

m und a Çt ) =

x(t)

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gebildet. Im Klassifikationsglied 26 werden die Schätzungswerte Pk und âk in mindestens zwei Klassen eingeteilt, die gemäss der Fig. 9 durch rechteckförmige Flächen Fi und F2 oder durch Flächen beliebiger Form gebildet sein können. Die Schätzungswerte Tk, (âk, Pk) ergeben in der Fig. 9 einen Punkt T(0, Po) auf der P-Achse, wenn kein Störsignal vorliegt und die Messung fehlerfrei durchgeführt wird. Im Falle eines Störsignals ist bei vorhandenem Gleichstromsignal immer noch eine Gruppierung der Schätzungswerte um den Punkt T erkennbar. Liegt eine vorgegebene minimale Anzahl der Schätzungswerte Tk innerhalb der den Punkt T einschliessenden Fläche Fi, so wird am Ausgang des Klassifikationsgliedes 26 ein Ja-Signal abgegeben.

Es ist auch möglich, anstelle der Bandbreite a(t) die Grösse x(t) als charakteristisches Merkmal auszuwerten, wodurch das Rechenglied 31 einfacher wird. Das Rechenglied 31 und das Klassifikationglied 26 können wiederum durch einen Mikrocomputergebildet sein. Auch das Differenzierglied 27 kann in den digitalen Teil des Detektors verlegt werden. Ferner kann der Analog/Digital-Wandler 30 weggelassen und das Rechenglied 31 und das Klassifikationsglied 26 aus analog arbeitenden Bauteilen aufgebaut werden.

Der beschriebene Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsdetektor eignet sich vorzüglich zum Empfang von Meldungen z.B. in Alarmanlagen und anderen Nachrichtenübermittlungsanlagen, bei denen Meldungen durch Gleichstromsignale übermittelt werden und eine sichere Unterscheidung der Gleichstromsignale von Störsignalen gewährleistet sein muss.

Die beschriebenen Detektoren können auch derart weiter ausgestaltet werden, dass sie zur Feststellung der Anwesenheit und Unterscheidung von mindestens zwei verschiedenen elektrischen Signalen mit unterschiedlichen Charakteristiken eingesetzt werden können. Hierzu werden die Schätzungswerte im Klassifikationsglied 2 bzw. 26 in verschiedene, je einem der zu unterscheidenden elektrischen Signale zugeordnete Klassen eingeteilt. Für jedes der zu unterscheidenden elektrischen Signale wird ein Ja-Signal abgegeben, wenn die Anzahl der Schätzungswerte, welche in die dem betreffenden Signal zugeordnete Klasse fallen, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Beispielsweise können bei einem Tondetektor für einen Telefonie-Tastenwahlempfänger vier verschiedene Entscheidungsräume V-n bis VT4 festgelegt werden, was gestattet, vier verschiedene Tonfrequenzsignale, die sich durch ihre Frequenz voneinander unterscheiden, zu detektieren. Auf ähnliche Weise können z.B. auch Gleichstromsignale unterschiedlicher Stärke detektiert und voneinander unterschieden werden.

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3 Blatt Zeichnungen