Mit Pendelrückkopplung arbeitende, kombinierte Sende- und Empfangsanordnung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pendelrückkopplungsanordnung, die insbesondere zur Verwendung in sogenannten Radaranlagen und Eehohöhenmesseinrichtun- gen bestimmt ist, aber aneh für andere Zwecke verwendet werden kann.
Eine für Flugzeuge bestimmte HöhemnelS- anlage bekannter Art umfasst einen Sender und einen gesonderten Empfänger. Ein vom Sender erzeugtes Signal wird von einer Richtantenne gegen eine Bodenfläche ausgesendet, von welcher es zum Empfänger zurückgeworfen wird. Eine Zeitmessvorrichtung misst die Zeitspanne zwischen der Aussendung des Signals und dem Empfang des reflektierten Signals. An Hand dieser Zeitmessung kann die Höhe des Flugzeuges in bezug auf die Bodenfläche leicht ermittelt werden. Solche Anlagen haben den Nachteil, dass sie infolge der Verwendung eines gesonderten Senders und Empfängers ziemlich teuer sind und einen verhältnismässig grossen Platzbedarf haben.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine kombinierte Anordnung zum Aussenden von Hochfrequenzsignalen und zum Empfangen der reflektierten Signale mittels eines in Pendelrückkopplung arbeitenden Schwingungskreises. Die Anordnung enthält Anzeigemittel, welche die momentane Empfindlichkeit des Kreises beim Empfang der reflektierten Signale anzeigt, sowie eine Zeitverschiebungsvorrichtung, durch welche den von der Pendelspannung bedingten Empfindlichkeits- maxima des Kreises bestimmte zeitliche Verschiebungen in bezug auf die eintreffenden reflektierten Signale erteilt werden können, so dass es möglich ist, durch das Eintreffen des maximalen Ansprechens des Kreises die Verzögerung der sekundären Signale zu ermitteln.
Die Erfindung wird an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Fig. 1, 3, 5 und 7 zeigen Schaltungsschemata verschiedener Ausführungsformen, die Fig. 2, 4, 6 und 8 stellen zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Ausführungsformen dienende Diagramme dar. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist eine für Flugzeuge bestimmte Höhenmessanlage. Die Anordnung enthält einen aus der Triode 10 und einen damit ver bundenen, durch die Spule 11 und den Kondensator 12 gebildeten Abstimmkreis bestehenden rückgekoppelten Empfangsschwingungskreis. Der Kondensator 12 ist mit ge strichelten Linien dargestellt, da er ganz oder zum Teil durch verteilte Kapazitäten der Spule 11, Röhrenkapazitäten der Röhre 10 und andern Streukapazitäten gebildet sein kann.
Der Abstimmkreis ist über die Kondensatoren 13 und 14 mit der Anode und dem Steuergitter der Röhre 10 verbunden.
Die Spule 11 ist mit einer über die Hochfrequenzdrossel 15 geerdeten Mittelanzap- fung versehen. Die Kathode der Röhre 10 ist über die Hochfrequenzdrossel 16 ebenfalls geerdet. Die Röhre erhält ihre Anodenspan- nung vom positiven Pol + einer Span- nungsquelle über einen Widerstand 17, die Sekundärwicklung eines Transformators 18 und eine Hockfrequenzdrossel 19. Dem Steuergitter der Röhre 10 wird von einer Vorspannungsquelle EG über einen regelbaren Widerstand 20 und eine Hochfrequenzdrossel 21 eine Vorspannung zugeführt.
Zwecks Erzeugung einer Pendelrückkopp- lung ist mit dem Empfangsschwingimgskreis ein Oszillator gekoppelt, der in der Colpitts Schaltung arbeitet. Der Oszillator besteht aus einer Elektroneirröhre 25 und einem Resonanzkreis, welcher die Primärwiekllmg des Transformators 18, einen einstellbaren Abstimmkondensator 26 und einen von den in Reihe geschalteten Kondensatoren 27 und 28 gebildeten kapazitiven Spannungsteiler umfasst. Die gemeinsame Klemme der Kondensatoren 27 und 28 ist geerdet, wodurch dieser Punkt mit der ebenfalls geerdeten Kathode der Röhre 25 verbunden ist.
Die Hoch- frequenz wird von der Anodenspannungsquelle +B durch eine Hochfrequenzdrossel 29 und die Anodengleichspannung vom Steuergitter durch einen Blockkondensator 30 ferngehalten. Mit dem Steuergitter der Röhre 25 ist über eine Drossel 31 ein Ableitwiderstand 32 verbunden.
Der Pendeloszillator liefert an den Anodenkathodenstromkreis der Empfangsschwingröhre 10 eine periodische Pendelspannung von einstellbarer Frequenz. Für diese Frequenz ist die Anodenstromquelle +'B B durch den Kondensator 33 überbrückt. Die Frequenz der Pendeispannung ist klein in bezug auf die Eigenfrequenz des Rückkopplungskreises 11, 12.
Die Röhre 10 erzeugt während jeder Pendelperiode einen Schwingungszug, und zwar in dem Zeitintervall, in welchem der Rück- kopplungskreis einen negativen Leitwert hat.
Die somit erzeugten Sehwingungszüge werden einer Dipolantenne 35 zugeführt, die vorzugsweise im brennpunkt eines Paraboloid Reflektors 36 angeordnet ist. Eine koaxiale Übertragungsleitung 37 verbindet die An tenne -35 mit einer Induktionsspule 38 und einem Abstimmkondensator 39. Die Spule 38 ist induktiv mit der Spule 11 gekoppelt. Die Richtantenne ist gegen eine Bodenfläche 40 gerichtet, bezüglich welcher eine Höhenangabe erwünscht ist. Die Spule 38 dient auch zur Übertragung der von der Antenne empfangenen reflektierten Schwingungen zum Rückkopplungskreis.
Die erwünschte Höhenangabe wird durch das Ansprechen der Anlage auf die reflektierten Signale erhalten. Zu diesem Zweck umfasst die Anlage auch Mittel, die das Ansprechen der Anlage auf diese sekundären Signale anzeigen. Die Amplitude der im Empfangsschwingungskreis erzeugten Schwingungen ist direkt von der Zeitbeziehung der Empfindlichkeitsmaxima des Kreises zu dem Empfang der reflektierten Signale abhängig und das Ansprechen der Anlage wird durch das Amplitudenmessgerät 44 angezeigt-. Die im Empfangsschwingungskreis erzeugten Schwingungen werden dem Messgerät 44 über eine Diode 45 zugeführt, die über einen Kondensator 46 mit dem Empfangsschwingungskreis gekoppelt ist.
Der Ausgangskreis der Diode 45 besteht aus einer Hochfrequenzdrossel 47 und einem durch einen Kondensator 49 über brückten Belastungswiderstand 48. Die sich am Widerstand 48 ergebenden Signalspannungen werden dem Messgerät 44 über eine Verstärkerröhre 50 zugeführt, an deren Arbeitswiderstand 51 das Messgerät angeseNos- sen ist.
Da nun die sich an dem Widerstand 51 ergebende Spannung direkt von der Amplitude der im Empfangsschwingungskreis erzeugten Schwingungen abhängig ist, kann diese Spannung verwendet werden, um eine gewünschte Regelung der Entdämpfung des Empfangsschwingungskreises zu bewirken. Zu diesem Zwecke ist am Widerstand 51 eine einstellbare Anzapfung vorgesehen, von wel cher über den Widerstand 52 dem Steuergitter der Empfangsschwingröhre 10 eine Steuerspannung aufgedrückt werden kann.
Ein geeichtes Frequenzsteuergerät 55 dient in Verbindung mit dem veränderlichen Kondensator 26 des Pendelfrequenzoszillators dazu, die Pendelfrequenz einzustellen und somit das Auftreten der maximalen Empfindlichkeitswerte des Einpfangsschwingungskrci- ses bezüglieh der Zeit zu steuern, in welcher reflektierte Signale empfangen werden.
Es werde nun angenommen, dass das mit der Höhenmessanlage ausgerüstete Flugzeug bezüglich der Bodenfläche 40 auf unveränderter Höhe gehalten wird. Um die graphische Darstellung der Wirkungsweise der Anlage zu vereinfachen, sei ferner angenommen, dass die vom Oszillator gelieferte Pendelspannung reehteekige Wellenform habe.
Das Frequenzsteuergerät 55 wird zweckmässig so eingestellt, dass die Pendelfrequenz einen niedrigen Anfangswert hat. Die Wirkungsweise der Anlage wird an Hand der Kurven der Fig. 2 näher erläutert.
Der Leitwert des Empfangsschwingungs- kreises nimmt unter dem Einfluss der Pendelspannung in jeder Pendelperiode abwechselnd positive und negative Werte an. Die negativen und positiven IJeitwertintervalle sind an der Leitwertkennlinie #1 mit t1 bzw. t2 bezeichnet; ihre Summe t3 entspricht der Pendelperiode. Die Empfindlichkeitskennlinie des Empfangsschwingungskreises, welche durch die Kurve B1 veransehaulieht ist, besitzt in jeder Pendelperiode einen Maximalwert, der zeitlich etwa mit dem Vorzeichenwechsel des Leitwertes zusammenfällt.
Das Wechseln des Leitwertes zwischen seinen positiven und negativen Werten erfolgt in Wirklichkeit nicht so plötzlich, wie dies die schematische Kurve Al veranschaulicht, so dass die Empfindlichkeit des Empfangsschwingungskreises schon anzusteigen beginnt, wenn der Leitwert noeh abnehmende positive Werte hat.
Wenn dem Empfangsschwingungskreis kein Signal zugeführt wird, werden während des ersten negativen Leitwertintervalls von den Rauschspannungen des Sehwingtmgskrcises Schwingungen erzeugt, welche während des ganzen ersten negativen Leitwertintervalles exponentiell zunehmen und in dem Augenblick ihre maximale Amplitude erreichen, in welchem der Leitwert des Empfangsschwingungskreise:i von seinem negativen Wert zum positiven Wert binüberwechselt. Während dem anschliessenden positiven Leitwertintervall werden die erzeugten Schwingungen gedämpft.
Die in der ersten Pendelperiode erzeugten, durch den Teil Yt, der Kurve C1 wiedergegebenen Schwino'nngen werden also vor dem Beginn der nächsten Pendelperiode vollständig unterdrückt.
Die erzeugten Schwingungen, die der Antennenanlage 35 über die miteinander induktiv gekoppelten Spulen 11 und 38 zugeführt werden, werden direkt gegen die Bodenfläche 40 ausgestrahlt, wie dies durch die Pfeile 41 veranschaulicht ist. Das ausgestrahlte Signal wird an der Bodenfläche zurückgeworfen und zur Antennenanlage 35 zurückgestrahlt, wie dies die Pfeile 42 andenten. Das zurückgestrahlte sekundäre Signal wird infolge der Dämpfung auf dem durch lauienen Weg beträchtlich schwächer sein als das ausgestrahlte Signal, doch wird es in- folge des Richtvermögens der Antennenanlage dennoch meist mit einem den Geräuschpegel des Empfangsschwingungskreises wesentlich übersteigenden Wert empfangen werden.
Die Zeit. die zwischen dem Ausstrahlen des Signals und dem Empfangen des reflektierten Signals vergeht, ist proportional der Höhe des Fhigzeiigcs über der Bodenfläche. Das reflektierte Signal ist durch den gegenüber dem Teil Y0 der Kurve C1 um die Zeit t,j verzögerten Teil X1 der Kurve C1 dargestellt.
Die Empfindlichkeit des Empfangssehwin- gungskreises im Zeitpunkt des Eintreffens des reflektierten Signals Yt sehr gering, und das reflektierte Signal hat infolgedessen geringe oder keine Wirkung auf die im nächstfolgenden Intervall negativen Leitwertes er -zeugten Schwingungen Y1. Daher ist der Amplitudenverlauf der Schwingungen r, fast gleich demjenigen der Schwingungen Y0. Die Anordnung ist derart eingestellt, dass die Amplitnde dieser Schwingungen stets unterhalb eines festen, vorbestimmten Wertes liegt.
Es sei nun angenommen, dass das Fre quenzsteuergerät 55 so umgestellt werde, dass eine Erhöhung der Pendelfrequenz eintritt.
Diese Änderung der Pendelfrequenz ändert die Leitwertkennlinie, die Empfindlichkeitskennlinie und das Ansprechen des Empfangsschwingungskreises auf die reflektierten Signale, wie dies die Kurven A21, B2 bzw. C zeigen. Bei unveränderter Höhe des Flug- zeuges bleibt der Zeitnnterschied td zwischen der Sendung des direkten Signals und dem Empfang des reflektierten Signals unverändert. Mit der Erhöhung der Pendelfrequenz ändert sich daher die Zeitbeziehung zwischen dem Empfindlichkeitsmaximum des Empfangsschwingungskreises und dem Eintreffen des reflektierten Signals, so dass das Empfindlichkeitsmaximum näher an das reflektierte Signal heranrückt.
Infolgedessen setzen nun die im folgenden Intervall negativen Leitwertes erzeugten Schwingungen im Emp fangsschwingiingskreis im Anschluss an den Empfang eines reflektierten Signals X1 ein, dessen Stärke den Geräuschpegel übersteigt, so dass die jetzt erzeugten Schwingungen Y einen erhöhten Maximalwert haben. Diese Schwingimgen rufen ihrerseits wiederum stärkere reflektierte Schwingungen X hervor, welche die Maximalamplitude der durch sie erregten Schwingungen Y3 noch weiter erhöhen.
Bei einer noch weiteren Erhöhung der Pendelfrequenz, welche die Kennlinien des Leitvermögens, der Empfindlichkeit und des Ansprechens des Empfängers in der durch die Kurven A3, B3 bzw. C3 dargestellten Weise ändert, werden die durch die ausgesandten Schwingungen Y3 hervorgerufenen reflektierten Schwingimgen X3 im Augenblick der maximalen Empfindlichkeit im Empfangsschwingungskreise empfangen. Wenn dabei die Gesamtentdämpfung der Anlage positiv ist, das heisst die Entdämpfung des Empfängers grösser ist, als die Dämpfung der reflektierten Signale auf ihrem Wege vom Flugzeug zur Bodenfläche und zurück, kann dieser äusserst empfindliche Betriebszustand eine Überlastung des Empfangsschwingungskreises verursachen.
Dadurch kann der Empfangsschwingungskreis in eine logarithmische Betriebsweise geraten, bei welcher die erzeugten Schwingungen Y4 im Anfangsstadium jedes Intervalles negativen Leitwertes ihren Sätti gungswert erreichen.
Die Diode 45 bewirkt eine fortlaufende Gleichrichtung der im Empfangsschwingungskreis erzeugten Schwingungen und führt daher dem Messgerät 44 eine Spannung zu, welche sich entsprechend den Kurven Y,, Y ;, Y2, Y3 und Y4 ändert. Das Messgerät liefert die maximale Anzeige für die Schwingungen Y4 und bezeichnet damit das maximale Ansprechen des Empfängers auf die reflektierten Schwingungen. Diese Anzeige gibt daher einen Anhaltspunkt für die Höhe des Flugzeuges über der Bodenfläche. Sie ergibt sich bei der jenigen Einstellung des Frequenzsteuergerätes 55, bei welcher der Zeitunterschied ta etwa gleich der Dauer t' des Intervalles positiven Leitwertes ist.
Da derjenige Abschnitt jeder Pendelperiode, in welchem der Leitwert des Empfangsschwingungskreises negativ ist, ohne weiteres bestimmt werden kann, kann die Skala des Frequenzstcuergerätes 55 so ausgebildet werden, dass man an ihr die Höhe direkt ablesen kann.
Falls der Wert der Glesamtentdämpfung der Höhenmessanlage grösser als eins ist, kann die durch die Kurve C3 dargestellte Art und Weise des Ansprechens bereits erreicht werden, wenn die Augenblicke des Eintreffens der reflektierten Signale nahe bei denjenigen maximaler Empfindlichkeit des Emp fangsschwingungskreises liegen, aber mit ihnen nicht zusammenfallen. Dies bedeutet, dass diejenige Einstellung des Frequenzsteuergerätes 55, welche ein maximales Ansprechen gemäss der Kurve C3 ergibt, mehrdeutig sein und einen Bereich von mehreren Pendelfrequenzen einschliessen kann. Diese Mehrdeutig- keit wird durch die an der einstellbaren Abgreifstelle des Widerstandes 51 des Verstärkers 50 abgegriffene, zur Steuerung der Entdämpfung dienende Steuerspannung vermieden.
Die Steuerspannung wird dem Steuergitter der Röhre 10 mit negativer Polarität aufgedrückt und steuert mit der Vorspan nung Ee zusammen die Entdämpfung und die
Empfindlichkeit des Empfängers derart, dass der durch die Ansprechkurve C3 wiedergege bene Überlastungszustand verhütet wird. Der Abgriff am Widerstand 51 wird so eingestellt, dass die am Steuergitter der Röhre 10 wirksame Steuerspannung beim Eintreffen der reflektierten Signale in den Augenblicken maximaler Empfindlichkeit des Empfangsschwingungskreises den erwünschten linearen Betrieb des Empfangsschwingungskreises auf rechterhält. In diesem Fall erfolgt das Ansprechen des Empfangsschwingungskreises auf die reflektierten Schwingungen in der durch die Kurve (f4 dargestellten Weise.
Dieses Ansprechen ist in eindeutiger Weise von der Einstellung des Frequenzsteuergerätes 55 abhängig. Bei Erhöhung der Pendelfrequenz, ausgehend von dem zu ihrem durch die Kurve Al wiedergegebenen Anfangswert, nimmt die Empfindlichkeit des Empfangsschwingungskreises für die reflektierten Schwingungen stetig zu, bis der durch die Kurven A3, B: und C4 dargestellte Zustand maximaler Empfindlichkeit erreicht ist. Jede weitere Erhöhung der Pendel frequenz bewirkt, dass die Augenblicke der maximalen Empfindlichkeit des Empfangsschwingungskreises zeitlich dem Empfang der reflektierten Signale vorangehen, so dass die Empfindlichkeit des Empfangsschwingungskreises für die reflektierten Schwingungen abnimmt.
Die Kurven A5, B5 und (J85 stellen Leitwert-, Empfindliehkeits- und Ansprechkennlinien des Höhenmessers bei einer solchen Einstellung des Frequenzsteuergerätes 55 dar, welche eine starke Erhöhung der Pendelfrequenz gegenüber ihrem zu den Kurven A3, B3 und C3 gehörigen Wert zur Folge hat. In diesem Fall ist die Pendelfrequenz so hoch, dass das reflektierte Signal erst im Augenblick der maximalen Empfindlichkeit der übernächsten Pendelperiode eintrifft. Auch dies ist ein Zustand maximalen Ansprechens, aus welchem die gesuchte Höhenangabe hergeleitet werden kann, wenn die Dauer der Intervalle negativen und positiven Leitwertes jeder Pendelperiode bekannt ist.
Die Kurve (85 zeigt die in einer bestimmten Pendelperiode erzeugten Schwingungen Y6 und die reflektierten Schwingungen X6.
Es ist offenbar, dass noch weitere Einstel langen des Frequenzsteuergerätes 55 Pendelfrequenzen ergeben können, welche ein maximales Ansprechen des Empfangsschwingungskreises auf die reflektierten Signale zur Folge haben. Diese Pendelfrequenzen sind annä hernd ganzzahlige Vielfache der niedrigsten Pendelfrequenz, bei welcher das maximale Ansprechen eintritt. Zwischen aufeinanderfolgenden Einstellungen dieser Art variiert das Ansprechen des Empfangsschwingungs- kreises von einem Maximum zu einem Minimum und dann wieder zu einem Maximum.
Die beschriebene Arbeitsweise setzt eine den Leitwertkennlinien A1, A2, A3 und A5 entsprechende Löschspannung von annähernd rechteckiger Wellenform voraus. Bei Verwendung einer sinusförmig verlaufenden Lösehspannung haben die Leitwertkennlinien etwa Trapezform, da der Wechsel des Leitwertes eine gewisse Zeit benötigt. Hierbei haben die Empfindlichkeits- und Anspreehkennlinien weniger spitze Maxima, ausserdem hat eine Änderung der Pendelfrequenz auch eine Änderung der Dauer sowohl der positiven als auch der negativen Abschnitte der Leitwertkennlinie zur Folge.
Bei der Höhenmessanlage nach Fig. 3 ist als Pendelfrequenzoszillator ein Multivibra- tor verwendet, der den Empfangssehwin- gungskreis derart steuert, dass dessen Leitwertkennlinie bei allen Pendelfrequenzen einen negativen Abschnitt von konstanter Dauer aufweist. Der Muftivibrator besteht aus zwei Vakuumröhren 60 und 61, die kreuzweise miteinander gekoppelt sind, indem das Steuergitter der Röhre 60 mit der Anode der Röhre 61 verbunden ist und das Steuergitter der Röhre 61 über den Kondensator 62 mit der Anode der Röhre 60 in Verbindung steht.
Die Röhre 60 erhält ihre Anodenspannung von der Anodenspannungsquelle + B über einen Widerstand 63. Die Kathode der Röhre 60 und diejenige der Empfangsschwingungs- röhre 10 ist über einen gemeinsamen Wider stand 64 geerdet. Der Röhre 61 wird die Anodenspannimg über einen Widerstand 65 zugeführt. Das Steuergitter dieser Röhre erhält über einen Widerstand 66 eine Vorspannung Ec. Im Nebenschluss zum Widerstand 66 sind Widerstände 67, 68 vorgesehen, über welche die Spannungsquelle + B den Kondensator 62 auflädt.
Das Anzeigegerät besteht hier aus einer loathodenstrahlröhre 70 mit vertikalen Ablenkelektroden 71, 72 und horizontalen Ab lenkelektroden 73, 74. Die vertikale Ablenk- spannung wird von einem aus dem Widerstand 81, der gasgefüllten Entladungsröhre 82 und einem Kondensator 80 bestehenden Kippgenerator erzeugt und über den Kondensator 83 den Eletroden 71 und 72 zugeführt.
Diese Ablenkspannung liegt auch im Gitterkreis einer Steuerröhre 85, welche einem Teil des Ladestromkreises des Kondensators 62 parallel geschaltet ist. Den horizontalen Ablenkelektroden 73, 74 wird die Ausgangsspan- nung des Verstärkers 50 über den Kondensator 86 und den Widerstand 87 zugeführt.
Zwecks Erläuterung der Wirklmgsweise des Multivibrators sei zunächst angenommen, dass die Röhre 60 durchlässig und die Röhre 61 gesperrt ist. Der Kondensator 62 wird aufgeladen und erhöht nach einer gewissen Zeit die Spannung des Steuergitters der Röhre 61 so weit, dass diese Röhre durchlässig wird. Infolge der kreuzweisen Kopplung der Röhren 60, 61 wird nun die Röhre 60 gesperrt und der Kondensator wird über den Widerstand 63 sowie über die Gitterkathodenstrecke der Röhre 61 entladen. Infolge der Sperrung der Röhre 60 hört die während der Durchlässigkeit dieser Röhre am Widerstand 64 erzeugte Sperrspannung. für die Empfangsschwingröhre 10 auf; diese Röhre wird damit durchlässig und macht den Leitwert des Empfangsschwingungskreises negativ.
Infolge der Entladung des Kondensators 62 wird die Röhre 60 wieder durchlässig, während die Röhre 61 gesperrt wird, und im Kathodenstromkreis der Röhre 10 entsteht wieder eine Sperrspannung, wodurch-der Leitwert des Empfangsschwingungskreiscs positiv wird.
Hierauf wird der Kondensator 62 wieder aufgeladen, und das Spiel beginnt von neuem.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass die Intervalle positiven und negativen Leitwertes des Empfangsschwingungskreises durch das Aufladen bzw. Entladen des Kondensators 62 bestimmt werden. Durch Veränderung der Grösse der Widerstände 66, 67 und 68 oder der Ladespannungen kann die Aufla dungsperiode des Kondensators verändert werden. Da jedoch die Entladung des Kondensators 62 von diesen Änderungen nicht beeinflusst wird, hat die Änderung der Intervalle positiven Leitwertes keinen Einfluss auf die Intervalle negativen Leitwertes. Somit bleiben also die Intervalle negativen Leitwertes bei einer Änderung der Pendelfrequenz unveränderlich.
Die Änderung der Pendelfrequenz vollzieht die Steuerröhre 85 unter der Einwir klmg der durch den Kondensator 80 erzeugten Ablenkspannung. Wenn der Kondensator 80 des Kippgcnerators keine Ladung hat, ergibt sich die geringste Nebensehlusswirkung der Röhre 85 auf den Ladestromkreis des Kondensators 62. Hierbei hat der Multivibra- tor seine höchste Betriebsfrequenz. Sobald der Kondensator 80 über den Widerstand 81 aufgeladen wird, nimmt das Leitvermögen der Röhre 85 zu, und die Betriebsfrequenz des Multivibrators sinkt. Bei voller Aufladung des Kondensators 80 hat daher der Multivibrator seine niedrigste Betriebsfrequenz.
Die Zeitkonstante der Aufladung des Kondensators 80 wird zweckmässig so gross gewählt, dass die Frequenz, mit der die Pendelfre quenzänderungen stattfinden, klein im Verhältnis zur niedrigsten Pendelfrequenz ist.
Fig. 4 stellt die der Kathodenstrahlröhre 70 aufgedrückte Kippspannung und damit die synchronen Änderungen der Pendelfrequenz als Funktion der Zeit dar. Da die Pendelfrequenz mit zunehmender Kippspannung abnimmt, bezeichnet der höchste Punkt der vertikalen Frequenzskala in Fig. 4 den niedrigsten Frequenzwert.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen derjenigen der Anordnung nach Fig. 1. Die Pendelfrequenz ändert sich fortlaufend, wobei sie periodisch Werte annimmt, welche ein maximales Ansprechen des Empfangsschwingungskreises auf die reflektierten Signale zur Folge haben.
Für diese Werte hat die den horizontalen Ab lenkelektroden 73, 74 zugeführte Spannung ihren Maximalwert und bewirkt daher die maximale horizontale Ablenkung des Katho denstrahles der Röhre 70. Das auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre erscheinende Bild weist daher horizontale, seitlich gerichtete Vorsprünge oder Zacken 90 auf, deren Spitzen solchen Werten der Pendelfrequenz entsprechen, bei welchen maximales Anspre chen auf die reflektierten Signale vorliegt.
Die Vertikal-Ablenkspannung wird der Röhre 70 mit solcher Polarität zugeführt, dass der Kathodenstrahl auf dem Schirm dann in seiner obersten Lage erscheint, wenn die Pendelfrequenz den tiefsten Wert hat. Aus diesem Grunde entspricht die oberste Zacke 90 auf dem Schirm der niedrigsten pendelfrequenz, bei welcher ein maximales Ansprechen des Empfangsschwingungskreises eintritt. Der Multivibrator wird so bemessen, dass dieser niedrigsten Pendelfrequenz die durch die Kurven (73 oder C4 der Fig. 2 dargestellten Betriebszustände entsprechen. In diesem Fall kann die Höhenanzeige vom Bildschirm der Kathodenstrahlröhre direkt abgelesen werden.
Fig. 5 zeigt eine Anordnung mit selbstpen delndem Empfangsschwingungskreis. Hier ist an das Gitter der Empfangsröhre 10 eine Spannungsquelle +BI über einen Widerstand 95 und eine Hochfrequenzdrossel 96 angeschlossen. Im Kathodenkreis der Röhre 10 liegt ein Kondensator 97, welcher durch den die Röhre 10 durchfliessenden Strom aufge laden rund über eine gasgefüllte EJntladungs- röhre 98 entladen wird. Der Kondensator 97 ist so bemessen, dass die Frequenz, mit welcher die Pendelfrequenz den erwünschten Frequenzbereich überstreicht, klein im Ver hältnis zur Pendelfrequenz selbst ist.
Das Anzeigegerät besteht aus einer Kathoden strahlröhre 100 mit vertikalen Ablenkelektro den 101, 102 und horizontalen Ablenkelektroden 103, 104. Der Kathodenstrahl wird so abgelenkt und seine Gesehwindigkeit wircl so moduliert, dass er synchron mit den Änderun- gen der Pendeltrequenz eine Linie beschreibt, deren Lichtstärke das Mass des Ansprechens des Empfangsschwingungskreises auf reflektierte Signale anzeigt. Zu diesem Zwecke wird der Ablenkelelitrode 101 über eine aus dem <RTI ID=7.27 densator 106 entwickelten Spannung.
Bezüg lich der Erde hat sie ihren geringsten positiven Wert bei der höchsten Pendelfrequenz und ändert sich in der durch die Sägezahnkurve der Fig. 6 dargestellten Weise. Diese Kurve zeigt auch die entsprechenden Ände rungen der Pendelfrequenz, wobei die Fre qucnzskala derjenigen in Fig. 4 ähnlich ist.
Die Ablenkspannung hat ihren grössten negativen Wert, wenn die Pendelfrequenz am grössten ist. Dies tritt ein, wenn der Kondensator 97 nicht aufgeladen ist. Sobald der Kondensator 97 geladen wird, nimmt die Ab lenkspannung in positiver Richtung zu und die Pendelfrequenz nimmt ab. Schliesslich wird die Ladung des Kondensators 97 so gross, dass die gasgefüllte Entladungsröhre 98 gezündet und der Kondensator entladen wird, wobei die Kathode der Röhre 10 auf : Erd- potential kommt und der Zyklus der Änderungen der Ablenkspannung und der Pendelfrequenz von neuem beginnt.
Obzwar das Aufladen des Kondensators 97 schrittweise vor sich geht, zeigt die Kurve der Fig. 6 eine lineare Änderung der Ablenkspanomg und der Pendelfrequenz, da der schrittweise Vorgang entsprechend der Pendelfrequenz erfolgt, welche viel grösser ist, als die Frequenz der Änderungen der Pendelfrequenz und der Ablenkspannnng.
Infolge der durch den Kondensator 97 verursachten Änderungen der Ablenkspannung wird der Kathodenstrahl in vertikaler Richtung abgelenkt. Die Vertikalablenkung ist ähnlich derjenigen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3, das heisst der Strahl befindet sieh dann am obersten Punkt seiner Ablenkbahn, wenn die Pendelfrequenz ihren Mindestwert aufweist. Wenn man also von der Wirkung der reflektierten Signale absieht, zeichnet der sich synchron mit den Änderungen der Pendelfrequenz bewegende Kathodenstrahl eine vertikale Linie gleichmässiger Lichtstärke auf dem Schirm der Röhre 100.
Wenn dem selbstsperrenden Oszillator gemäss Fig. 5 ein Signal aufgedrückt wird, wird die Geschwindigkeit des Aufsehaukelus der im Empfangsschwingungskreis in einer gegebenen Pendelperiode erzeugten Schwingungen gesteigert. Das Mass dieser Steigerung hängt in der durch die Kurven C1 bis C4 der Fig. 2 dargestellten Weise von der Zeitbeziehung zwischen der maximalen Empfindlichkeit des Empfangsschwingungskreiscs und dem Eintreffen des Signals ab. Infolge der Steigerung der Aufschaukelgcschwindigkeit wird diejenige Amplitude, bei welcher das Sperren der Röhre 10 infolge Gittergleich- richtung einsetzt, früher erreicht.
Dies hat zur Folge, dass die Änderungen der Pendelfrequenz und der Ablcnkspannung jetzt entsprechend dem gestrichelten Teil der Kurven gemäss Fig. 6 erfolgen. Hierbei ergibt sich also in jeder einzelnen Ablenkperiode, in welcher die Pendelfrequenz einmal ihren ganzen Variationsbereich überstreicht, nur ein einziger Zustand maximalen Ansprechens auf die reflektierten Signale. Der flache Teil F der gestrichelt gezeichneten Kurve zeigt an, dass die der Kathodenstrahlröhre 100 aufgedrückte Vertikalablenkspannung eine Gcschwindigkeitsmodulation der vertikalen Strahlenablenkung während des maximalen Ansprechens auf die reflektierten Signale bewirkt.
Daher ist die auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre erscheinende vertikale Linie nicht mehr gleichmässig hell, sondern es erscheint ein hellerer Punkt o, der das maximale Ansprechen auf die reflektierten Signale anzeigt. Aus der Lage dieses leuchtenden Punktes kann die gesuchte Höhe bestimmt werden.
Die Fig. 6 gibt nur ein schematisches Bild der Änderungen der Ablenkspannung und Pendelfrequenz. In Wirklichkeit werden diese Änderungen nicht so gradlinig verlaufen, wie dargestellt. Ausserdem können während jeder Änderungsperiode der Pendelfrequenz auch mehrere Zustände maximalen Ansprechens eintreten. In diesem Fall weist die durch den Kathodenstrahl aufgezeichnete vertikale Linie mehrere leuchtende Stellen auf. Hierbei entspricht die oberste leuchtende Stelle der niedrigsten Pendelfrequenz, welche maximales Ansprechen hervorruft, so dass diese für die Höhenmessung ausgewertet werden kann.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung zum Anzeigen der Anpasssungsverhältnisse zwischen einer Übertragungsleitung 110 von gegebener Länge und einer an das eine Ende dieser Leitung angeschlossenen, einstellbaren Abschlussimpedanz 111. Die Anordnung umfasst einen Pendel rückkopplungs-Empfänger 112, dessen Ausgangskreis mittels zwei Klemmen 113 mit dem freien Ende der Leitung 110 verbunden ist. Ein Pendeloszillator 114 mit veränderlicher Frequenz ist mit dem Empfangssehwingungskreis gekoppelt, um dessen Leitwert und Empfindlichkeit zu steuern.
An den Empfangsschwingungskreis ist ein Messgerät 115 angeschlossen, welches die Amplitude der erzeugten Schwingungen und damit das Ansprechen des Empfangssehwin- gungskreises auf reflektierte Signale anzeigt.
Die Geräte 112, 114 und 115 können nach irgendeinem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet sein. Es ist jedoch zweckmässig, wenn der Pendeloszillator 114 so ausgebildet wird, dass die Pendelfrequenz keine periodischen Änderungen erfährt. Weiterhin soll der Oszillator 114 im Hinblick auf die Leitung 110 so bemessen sei, dass bei passender Einstellung der Pen delirequenz von der Abschlussimpedanz 111 reflektierte Schwingungen im Moment maximaler Empfindlichkeit des Empfangsschwin- gungskreises empfangen werden können.
Bei der Durchführung der Messung wird die Betriebsfrequenz des Oszillators 114 von einem Minimalwert ausgehend, allmählich gesteigert, bis am Messgerät 115 ein maximaler Ausschlag erhalten wird. Dieser Ausschlag zeigt an, dass die von der Abschlussiinpedanz 111 reflektierten Schwingungen im Intervall des maximalen Ansprechens des Empfangs sehwingungskreises empfangen werden und dass am Ende der Leitung 110 keine Anpassung vorliegt. Naeh der erfolgten Einstellung der Pendelfrequenz auf diesem maximalen Wert wird die Abschlussimpedanz 111 so lange geändert, bis sieh am Messgerät 115 der kleinste Ausschlag ergibt. Bei diesem Wert der Abschlussimpedanz 111 ist die bestmögliche Anpassung erreicht.
Für die meisten Zwecke wird der Genauigkeitsgrad dieser Messung ausreichen. Wenn ein höherer Genauigkeitsgrad erwünscht ist, kann ein I-loehtrequenz-Hiltsoszillator 116 verwendet werden, um dem Empfänger 112 über einen Schalter 117 ein Hilfssignal aufzudrücken, dessen Frequenz über einen be züglich der Betriebsfrequenz des Empfängers 112 symmetrischen Frequenzbereich veränder lich ist. Bei der Durchführung der Messung mit dieser Anordnung geht man zunächst in der vorhin beschriebenen Weise vor. Dann wird der Schalter 117 geschlossen, und die Betriebsfrequenz des Hilfsoszillators 116 wird über seinen Frequenzbereich variiert, wobei sieh am Messgerät 115 die Frequenzcharakteristik des Empfängers 112 ergibt.
Wenn dabei infolge der unvollkommenen Anpassung am Ende der Leitung 110 von diesem Ende reflektierte Schwhigungen in den Empfangsschwingungskreis gelangen, weist die Frequenzkurve eine der Pendelfrequenz entspregehende iliräuselung auf, wie sie durch die Kurve G der Fig. 8 wiedergegeben ist. Die Amplitude der überlagerten Kräuselwellen ist dem Grad der mangelnden Anpassung direkt proportional und ergibt eine äusserst emp- findliche Anzeige der Anpassungsverhältnisse .
Die Grösse der Impedanz 111 wird nun so lange geändert, bis man die glatte Frequenzkurve II erhält. Diese zeigt an, dass die Leitung 110 mit vollkommener Anpassung abgeschlossen ist.
PATTNTANSPRU(1H:
Mit Pendelrückkopplung arbeitende kombinierte Sende- und Empfangsanordnung zum Anssenden von Hockfrequenzsignalen und zum Empfangen der reflektierten Signale, gekennzeichnet durch ein Anzeigeorgan zum Anzeigen der momentanen Empfindlichkeit des Pendelrückkopplungskrciscs beim Eintreffen der reflektierten Signale sowie durch eine Vorrichtung zum zeitlichen Versehieben der von der Pendelspannung abhängigen Empfindlichkeitsmaxima des Pendelrückkopplungskreises für reflektierte Signale.
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