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Einrichtung zur Verringerung der Frequenzbandbreite eines durch periodische
Abtastung von rückstrahlenden Gegenständen mittels Hochfrequenz-Impulsen entstehenden
Bildfrequenzgemisches Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die Frequenzbandbreite
von Bildfrequenzgemischen zu verringern, dile durch periodische Abtastung von Gegenständen
mittels Hochfrequenzimpulsen bei Radar- (Panorama-) Geräten entstehen. Diese Aufgabe
hat für den Einsatz von Radargeräten vor allem dann Bedeutung, wenn eine schmalbandige
Übertragung von Radarschirmbildern durch Funk oder über Draht möglich gemacht werden
soll.
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Für die Verringerung der Frequenzbandbreite derartiger Bildfrequenzgemische
sind verschiedene Vorschläge gemacht worden. So hat man z. B. vorgeschlagen, daß
man aus der von einem Radargerät empfangenen Folge von Reflexionsimpulsen zu bestimmten
Zeiten einzelne Impulse entnimmt und diese mit anderen herausgeholten zeitlich entsprechend
versetzten Reflexionsimpulsen zusammensetzt, wodurch sich ein strobeskopartig gedehntes
Bild ergibt. Dieser Vorschlag, der als »Ausmusterung« bekannt ist, schließt aber
einen Verzicht auf die Mehrzahl der Reflexionsimpulse ein und ist dadurch mit Nachteilen
verbunden.
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Ein weiterer Vorschlag sieht vor, die Reflexionsimpulse mit einer
Speichervorrichtung anzusammeln, wobei die Reflexionsimpulse mit hoher Geschwindigkeit
in den Speicher hineingeschickt und mit verringerter Geschwindigkeit aus ihm wieder
entnommen werden. Man benutzt dazu die Speicherwirkung eines phosphoreszierenden
Materials, beispielsweise des Leuchtschirms einer Braunschen Röhre oder einer Bildspeicherröhre.
Durch das unvermeidliche zwischenzeitliche Abklingen des Anregungszustandes in den
Pausen zwischen den Reflexionsimpulsen ist aber eine vollkommene Addition der Refiexionsimpulse
nicht möglich. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß schon sehr
früh eine Sättigung des Speicherstoffes eintritt, daß daher eine volle Summation
aller einem Reflexionspunkt zugeordneten Reflexionsimpulse nicht erreichbar ist.
Außerdem sind die für diese Vorschläge bekannt gewordenen konstruktiven Durcbhildungen
kompliziert und kostspielig.
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Die vorliegende Erfindung gibt Mittel an, deren Anwendung die genannten
Nachteile vermeidet.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verringerung der Frequenzbandbreite
eines durch perio dische Abtastung von rückstrahlenden Gegenständen mittels Hochfrequenz-Impulsen
entstehenden Bildfrequenzgemisches und ist durch die Mittel gekennzeichnet, um die
Empfangsimpulsfolgen auf einem rotierenden magnetischen Träger fortlaufend zu speichern
und derart abzunehmen, daß im Sinne einer Zusammenfassung mehrerer vom jeweils gleichen
Reflexionspunkt kommender Refiexionsimpulse eine An-
zahl gespeicherter Empfangsimpulsfolgen
unter ent sprechender Verringerung der weiterzuleitenden Impulsfolgen addiert wird.
Dabei sind gemäß weiterer Erfindung in Verbindung mit dem rotierenden magenetischen
Träger mehrere elektrisch parallel geschaltete Aufnahmeköpfe vorhanden. Die Zahl
der Aufnahmeköpfe kann entweder der Zahl der zusammenzufassenden Reflexionsimpulse
oder einem ganzzahligen Teil davon entsprechen.
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Es ist vorteilhaft, die Umlaufgeschwindigkeit des magnetischen Speichers
in ein bestimmtes Verhältnis zur Folgefrequenz der abgestrahlten Hochfrequenz-Impulse
zu setzen. Zum Beispiel kann die Umdrehungszeit des magnetischen Trägers der zusammenzufassenden
Zeit oder einem ganzzahligen Teil derselben entsprechen.
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In weiterer Erfindung haben die Aufnahmeköpfe einen solchen Abstand
voneinander, daß die erwünschte Addition in einem einzigen Abnahmekopf eintritt.
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Es ist möglich, sämtliche Aufnahmeköpfe auf die gleiche Spur des
magnetischen Trägers oder aber -vor allem zur Vermeidung von Übersteuerungen -auf
verschiedene Spuren arbeiten zu lassen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein (vorzugsweise
elektronischer) Schalter vorgesehen, der einen oder mehrere elektrisch parallel
geschaltete Abnahmeköpfe stets nur für die letzte
Impulsperiode
einer zusammenzufassenden Zeit oder die letzte Impulsperiode jedes ganzzahligen
Teils dieser Zeit anschaltet.
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Die Entnahme der zeitlich gedehnten Reflexionsimpulse kann im Rahmen
dieser Erfindung durch Nlittel erfolgen um die abgenommenen addierten Reflexionsimpulse
lückenlos und in zeitlich richtiger Folge auf einem zweiten rotierenden magnetischen
Träger aufzuzeichnen und diesen Träger mit einer Geschwindigkeit abzutasten, die
gegenüber der Aufzeichnungsgeschwindigkeit um einen Faktor kleiner ist, der der
Zahl der Impulse in einer zusammenzufassenden Zeit oder einem ganzzahligen Teil
davon entspricht.
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Die Erfindung soli im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert
werden, das sich mit an sich bekannten Mitteln weitgehend abändern läßt.
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Es wird ein Radar- (Panorama-) Gerät zugrunde gelegt, dessen Antenne
einen Öffnungswinkel von und eine Umlaufgeschwindigkeit von etwa 12 U/min hat. Wenn
die Impulsfolgefrequenz 1000 Hz beträgt, so werden bei jeder Antennenumdrehung 5000
Impulse ausgesandt. Auf jede Abtastzeit, die durch die Antennenbündelung von 2°
und die Umlaufgeschwindigkeit von I2 U/min gegeben ist, entfallen etwa achtundzwanzig
Impulse, d. h. jeder Reflexionspunkt wird etwa zumal abgetastet.
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Summiert man die zu einer Abtastzeit gehörigen achtundzwanzig Impulssektoren
und tastet man diese Summe in der 28fachen Zeit wieder ab, so ergibt sich eine Verringerung
der Frequenzbandbreite des Bildfrequenzgemisches von 28 : 1. Im Interesse der Genauigkeit
der Anzeige wird für das folgende Ausführungsbeispiel nur eine Verringerung der
Frequenzbandbreite von 14 : 1 angenommen.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführung für die erfindungsgemäße Einrichtung.
Mit 1 ist ein magnetischer Werkstoff in Kreisform angedeutet, auf dem die Reflexionsimpulse
aufgezeichnet werden. Der magnetische Werkstoff kann, je nach den konstruktiven
Gegebenheiten, als Draht, Folie oder Scheibe ausgebildet sein und wird durch eine
nicht gezeichnete Antriebsvorrichtung in Rotation versetzt. Diesem magnetischen
Speicher sind vierzehn Aufnahmeköpfe 2a bis 2o zugeordnet, die in gleichen Abständen
am Umfang angeordnet und elektrisch parallel geschaltet sind.
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Ferner besitzt die Anordnung noch einen Abnahmekopf 3 und einen Löschkopf
4 mit gleichem Abstand untereinander und zu den Aufnahmeköpfen hin.
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Der magnetische Speicher I hat die Aufgabe, die von dem Radargerät
kommenden Refiexionsimpulse aufzuzeichnen. Die Aufnahmeköpfe können gegenüber dem
ÄIagnetspeicher so angeordnet werden, daß sie alle in einer Ebene liegen und somit
alle auf die gleiche Spur des Magnetträgers arbeiten. Es ist aber auch möglich -
insbesondere zur Vermeidung von Übersteuerungen , die Anordnung der Aufnahmeköpfe
so zu wählen. daß sie unter Beibehaltung ihrer Zuordnung am Umfang zueinander seitlich
parallel zur Drehachse des Magnetträgers versetzt sind und somit verschiedene Aufzeichnungsspuren
beauf schlagen.
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Liegen sämtliche Aufnahmeköpfe in einer Ebene, so ist nur ein Abnahmekopf
3 und ein Löschkopf 4 in der gleichen Ebene vorgesehen. Liegen die Aufnahmeköpfe
gegeneinander versetzt, so daß also mehrere Spuren geschrieben werden, so sind ebenso
viele Abnahme- und Löschköpfe vorgesehen, wie Aufzeichnungsspuren vorhanden sind.
Die konstruktive Ausführung kann dabei so gewählt werden, daß die zu
den einzelnen
Spuren gehörenden Abnahme- bzw.
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Löschköpfe elektrisch parallel geschaltet sind oder daß an Stelle
der verschiedenen Köpfe jeweils ein Einzelkopf von so großer Breite vorgesehen ist,
daß sämtliche parallel laufende Spuren überdeckt werden.
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Der Vorgang der Speicherung und Addition der Reflexionsimpulse spielt
sich folgendermaßen ab: Der magnetische Speicher 1 rotiert mit einer solchen Geschwindigkeit,
daß ein beliebiger Punkt des Speichermaterials in 1 msec genau die Wegstrecke zurücklegt,
um die die einzelnen Aufnahmeköpfe auseinanderliegen. Der Löschkopf 4 ist dauernd
wirksam, so daß am Aufnahmekopf 2a stets ein nicht mit Refiexionsimpulsen beaufschlagtes
Speichermaterial vorbeiläuft. Treffen Reflexionsimpulse vom Radargerät ein, so schreiben
sämtliche Aufnahmeköpfe 2a bis 2o gleichzeitig diese Reflexionsimpulse auf. Die
nächsten Reflexionsimpulse werden in gleicher Weise auf dem Speicher aufgezeichnet,
jedoch hat sich inzwischen der Speicher um den Abstand zweier magnetischer Köpfe
weitergedreht. so daß mit Ausnahme des Kopfes 2a die übrigen Aufnahmeköpfe die auf
dem Speicher vorgesehene Aufzeichnungsspur zum zweiten Male beaufschlagen. Dieser
Vorgang setzt sich so lange fort, bis bei der vierzehnten Folge von Reflexionsimpulsen
der magnetische Speicher so weit gedreht ist, daß der Kopf 2a in der Fortsetzung
dieses Vorganges zum vierzehnten Male die Aufzeichnung durchführt. Nach Ablauf dieser
vierzehnten Aufzeichnung befinden sich am Abnahmekopf 3 die Summe von vierzehn aufeinandergeschriebenen
Folgen von Reflexionsimpulsen, die von diesem abgenommen und in den Verstärker 5
gegeben werden.
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Dieser Vorgang setzt sich kontinuierlich fort, so daß stets vierzehn
magnetische Folgen von Reflexionsimpulsen zum Abnahmekopf gelangen und von dort
abgenommen werden. Von diesen Folgen von Refiexionsimpulsen wird jeweils nur die
vierzehnte weitergeleitet. Diese Ausmusterung der jeweils vierzehnteln Folge von
Reflexionsimpulsen geschieht durch den elektronischen Schalter 6 in Verbindung mit
dem Rechtecl;generator 7.
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Wie oben bereits erwähnt, kann es auch zweckmäßig sein, auf verschiedenen
Spuren mit entsprechend versetzten Aufnahmeköpfen aufzuzeichnen.
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Die Summation der Refiexionsimpulse erfolgt dann nicht nur im Speichermaterial,
sondern auch im Ahnahmevorgang selbst.
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Die aus dem Abnahmekopf gewonnenen addierten Folgen von Reflexionsimpulsen
werden über einen Verstärker 5 einem elektronischen Schalter 6 zugeführt, der durch
eine Tastspannuiig aus dem Rechtecl;generator 7 gesteuert wird. Dieser Schalter
6 arbreitet in der Weise, daß nur jede vierzehn vq dem Abnahmekopf abgenommene Folge
von Reflexionsimpulsen weitergeleitet wird. Es findet also hierbei eine Ausmusterung
statt, ohne daß - wie bei den bisher bekannten Ausmusterungsverfahren - ein Verlust
an Signalzeichen eintritt.
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Die ausgemusterten Summen von Reflexionsimpulsen werden dann einem
zweiten Speicherungssystem 8 zugeführt, das ebenfalls aus rotierendem, magnetischem
Werkstoff besteht und das die Aufgabe hat. die ausgemusterten Folgen von Reflexionsimpulsen
aufzunehmen und lückenlos aneinanderzureihen. Dazu besitzt das Speichersystem 8
einen Aufnahmekopf g und einen Löschkopf I0, die beide unbeweglich angeordnet sind,
sowie einen beweglichen Abnahmekopf 1 1, der in gleicher Drehrichtung wie das Speichersystem,
jedoch mit einer etwas anderen
Drehgeschwindigkeit rotiert. Die
Drehgeschwindigkeit des Speichersystems 8 unterscheidet sich so von der Drehgeschwindigkeit
des Speichers 1, daß nach Aufzeichnung einer Folge von Reflexionsimpulsen durch
den Aufnahmekopf g der Speicher 8 um so viel mehr oder weniger weitergedreht ist,
daß die nächste Folge von Reflexionsimpulsen sich lückenlos anschließt.
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Durch geeignete Wahl der geometrischen Abmessungen und der Drehzahl
des Speichers 8 werden auf diese Weise vierzehn ausgemusterte Folgen von Reflexionsimpulsen
nacheinander auf dem Speicher 8 untergebracht. Während der Aufspeicherung der fünfzehnten
Folge von Reflexionsimpulsen wird jedoch die ursprüngliche erste Folge durch den
Löschkopf 10 wieder vernichtet. Dieser Löschkopf 10 erhält seine Erregung aus dem
Löschspannungsgenerator 12 über den elektronischen Schalter 6, da zwischen dem Ablauf
der Speicherung im Speicher I und der Löschung im Speicher 8 eine phasenmäßige und
synchrone Beziehung bestehen muß. Es wird dadurch erreicht, daß von dem Speicher
8 in den hintereinandergereihten Folgen von Reflexionsimpulsen die jeweils zeitlich
älteste gelöscht und an ihrer Stelle vor der nächsten Umdrehung die jeweils zeitlich
neueste aufgezeichnet wird. Der Speicher 8 enthält also die jeweils letzten vierzehn,
je I4fach addierten Folgen von Reflexionsimpulsen.
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Die auf dem Speicher 8 lückenlos hintereinander aufgezeichneten Folgen
von Reflexionsimpulsen werden durch einen rotierenden Abnahmekopf II mit einer solchen
Geschwindigkeit abgenommen, daß jede einzelne Folge von Reflexionsimpulsen, die
der Zeit einer Impulsperiode (in vorliegendem Beispiel I msec) entspricht, auf die
durch den Bündelungswinkel und die Drehzahl der Antenne gegebenen Abtastzeit bzw.
einen ganzzahligen Teil derselben (in vorliegendem Beispiel I: 2) gedehnt wird.
Der Dehnungsfaktor (in vorliegendem Beispiel I4) gibt dann die Verringerung der
Frequenzbandbreite an. Es erscheinen also am Ausgang des Speichers 8 und damit am
Eingang des Verstärkers I3 die Reflexionsimpulse mit einer im vorliegenden Beispiel
um 14 : 1 verringerten Frequenzbandbreite.
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In dem angeführten Beispiel wird die Umlaufgeschwindigkeit des Ahnahmekopfes,
der den gleichen Drehsinn wie der Speicher 8 hat, etwa so gewählt, daß er t8/l4
der Drehgeschwindigkeit des Speichers 8 besitzt. Die konstruktive Ausführung des
Speichers 8 wird hierbei so gewählt, daß die zu magnetisierende Spur beispielsweise
auf den äußeren Rand des zylindrischen Körpers durch den Aufnahmekopf g aufgezeichnet
wird und daß der Abnahmekopf an dem Innenrand des Zylinders vorbeidreht.
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Es sind aber auch andere Ausführungen möglich: Der Speicher 8 kann
z. B. als flache Scheibe ausgebildet werden, auf deren einer Seite der Aufnahmekopf
9 und der Löschkopf 8 liegen und an deren anderer Seite der Abnahmekopf II vorbeidreht.
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Es kann unter Umständen erwünscht sein, den Synchronisationsvorgang
für den Abnahmevorgang des Speichers I nicht aus einem besonderen synchronisierten
Rechteckgenerator herzuleiten. Ein Ausführungsbeispiel ohne Verwendung eines besonderen
Rechteckgenerator,s zeigt Fig. 2, in der für die gleichen Schaltelemente wie in
Fig. 1 die gleichen Bezeichnungen gewählt sind. Der rotierende magnetische Speicher
I ist in diesem Falle an seinem Umfang nur auf einem Absclmitt 14 mit magnetischem
Speicher material belegt, der dem Abstand zwischen zwei Auf-
nahmeköpfen entspricht.
Der Speichervorgang spielt sich in gleicher Weise wie oben beschrieben ab, nur mit
dem Unterschied, daß die Ausmusterung nicht mehr durch den elektronischen Schalter
6 in Verbindung mit dem Rechteckgenerator 7 erfolgt, sondern durch das Vorbeilaufen
des Speicherabschnittes 14 am Abnahmekopf 3.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführung kann dadurch erzielt werden,
daß man bei dem zweiten Speicher 8 der Fig. I den Abstand zwischen dem Abnahmekopf
g und dem Löschkopf 10 praktisch auf Null verringert, so daß der jeweils gelöschte
Abschnitt so klein wie nur möglich gemacht wird.
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Fig. 3 zeigt die Anordnung für eine derartige Ausführungsform, wobei
die gleichen Bezeichnungen wie in den Fig. 1 und 2 benutzt wurden. Der Vorteil dieser
Ausführung liegt darin, daß bei einer Schirmbildübertragung von Radargeräten bei
der B ildanzeige des fernen Tochtergerätes sämtliche überlagerten Sektorbilder ohne
jeweils gelöschten und damit toten Abschnitt aufgezeichnet werden.
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I'ATENTANSPR1TCHE I. Einrichtung zur Verringerung der Frequenzbandbreite
eines durch periodische Abtastung von rückstrahlenden Gegenständen mittels Hochfrequenz
- Impulsen entstehenden Bildfrequenzgemisches, gekennzeichnet durch Mittel, um die
Empfangsimpulsfolgen auf einem rotierenden magnetischen Träger fortlaufend zu speichern
und derart abzunehmen, daß im Sinne einer Zusammenfassung mehrerer vom jeweils gleichen
Reflexionspunkt kommender Reflexionsimpulse eine Anzahl gespeicherter Empfan;simpulsfolgen
unter entsprechender Verringerung der weiterzuleitenden Impulsfolgen addiert wird.