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Einrichtung zur Verringerung der Frequenzbandbreite eines durch periodische
Abtastung von rückstrahlenden Gegenständen mittels Hochfrequenz-Impulsen entstehenden
Bildfrequenzgemisches Zusatz zum Patent 1 000 068 Das Patent 1000 068 betrifft eine
Einrichtung zur Verringerung der Frequenzbandbreite eines durch periodische Abtastung
von rückstrahlenden Gegenständen mittels Hochfrequenz-Impulsen entstehenden Bildfrequenzgemisches,
bei der die Empfangsimpulsfolgen auf einem rotierenden magnetischen Träger fortlaufend
gespeichert und derart abgenommen werden, daß im Sinne einer Zusammenfassung mehrerer
vom jeweils gleichen Reflexionspunkt kommender Reflexionsimpulse eine Anzahl gespeicherter
Empfangsimpulsfolgen unter entsprechender Verringerung der weiterzuleitenden Impulsfolgen
addiert wird. Die Entnahme der in der Zahl verringerten Impulsfolgen kann dabei
z. B. so erfolgen, daß die addierten Reflexionsimpulse lückenlos und in zeitlich
richtiger Folge auf einen zweiten rotierenden magnetischen Träger aufgezeichnet
und mit einer Geschwindigkeit abgenommen werden, 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 betrifft eine andere Möglichkeit, um die Verringerung
der weiterzuleitenden Impulsfolgen bei der Einrichtung nach dem Hauptpatent zu erreichen.
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Sie besteht darin, daß aus dem vom rotierenden magnetischen Träger
abgenommenen Signal, das aus einer linearen Überlagerung vieler Impulsfolgen besteht,
durch Abfrageimpulse, deren zeitlicher Abstand der Dauer einer Radarimpulsfolge,
vermehrt um die Dauer eines Abfrageimpulses, entspricht, Impulse abzuleiten, die
den augenblicklichen Amplitudenwert der abgenommenen Impulsfolge wiedergeben.
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Durch das Impulsbefragungssystem wird das dem Speicher entnommene
phasengleich überlagerte Impulsspannungsbild stroboskopartig abgetastet. Die Methode
einer stroboskopartigen Ausmusterung von Radarsignalen zur Verringerung der Ubertragungsbandbreite
ist bereits bekannt. Das bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine große
Zahl von empfangenen Impulsen verlorengeht, da beim bekannten Verfahren die Ausmusterung
auf das ursprünglich empfangene Signal angewendet wird. Beim erfindungsgemäßen Vorschlag
wird jedoch die Ausmusterung auf das Signal erst nach linearer Addition vieler Impulsfolgen,
beispielsweise der während der Drehung der Antenne über ihren Strahlungswinkel gesendeten
Impulsfolgen, in einem Speicher angewendet. Dadurch wird ein Verlust an Signalen
vermieden.
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An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
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Fig. 1 veranschaulicht die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen
Vorschlags ; in Fig. la ist eine Serie von überlagerten Radarimpulsfolgen dargestellt,
die dem Magnetspeicher, der weiter
unten näher beschrieben werden soll, ausgangsseitig
ent nommen werden ; Fig. 1b zeigt eine Impulsfolge, die erfindungsgemäß zur Bildbefragung
verwendet wird.
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Der zeitliche Abstand dieser Abfrageimpulse entspricht der Dauer
einer überlagerten Radarimpulsfolge, vermehrt um die Dauer eines Abfrageimpulses.
Somit schließt sich der jeweils folgende Abfrageimpuls, bezogen auf die zu befragenden
Radarimpulsfolgen, lückenlos an den vorangegangenen Austastbereich an. Seine Breite
läßt sich zweckmäßigerweise aus der Anzahl ss der im Speicher überlagerten Impulsfolgen
und dem Entfernungsmeßbereich des Radargerätes bestimmen. Die zeitliche Dauer T'des
Abfrageimpulses errechnet sich dabei nach der Gleichung T'= Hierbei ist r der Entfernungsmeßbereich
des Radargerätes (Lichtgeschwindigkeit geteilt durch doppelte Impulsfolgefrequenz),
n die Anzahl der miteinander überlagerten Impulsfolgen und c die Lichtgeschwindigkeit.
Fig. I c zeigt die durch die Abfrageimpulse abgeleiteten Impulse. Die in Fig. Ic
dargestellten, den Signalamplitudenwerten entsprechenden Impulse werden darauf zweckmäßigerweise
bis zum Anschluß an die Lage des folgenden Abfrageimpulses verbreitert. Es entsteht
somit, wie in Fig. Id dargestellt, ein n-fach gedehntes Impulsbild, welches die
charakteristischen Merkmale der in Fig. la abgebildeten Impulsfolgen zeigt.
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Für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei die Bildübertragung
bei einem Panorama-Radargerät mit folgenden Daten zugrunde gelegt : y = Entfernungsmeßbereich
....... = 1, 5 # 105 m FR = Pulsfolgefrequenz ..................... = 103 Hz T =
Pulsdauer................ = 10-6 sec y = Seitenöffnungswinkel der Antennen..............
= 2° Fi = Bildfolgefrequenz.......... = 2 10-1 Hz Aus den vorgehend genannten Daten
läßt sich die Anzahl (Ijl) der möglichen Ortungen innerhalb des Antennenöffnungswinkels
g nach der Gleichung Fr # # In = FV # 360 bestimmen. Sie beträgt im vorliegenden
Fall etwa 28 Ortungen. Die Übertragungsbandbreite B beträgt etwa 1 MHz (B # 1/x).
Es ist nun grundsätzlich möglich, durch phasengleiche addition mehrerer Meßsektoren
innerhalb des Antennenöffnungswinkels p die Anzahl der zur Anzeige gelangenden Pulssignale
mit gleichem Faktor zu reduzieren und somit die Voraussetzungen für eine Bandbreitenerniedrigung
zu schaffen.
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In Fig. 2 ist schematisch eine Anordnung zur Durchführung des Erfindungsvorschlags
dargestellt. Der magnetische Speicher entspricht der dem Hauptpatent zugrunde liegenden
Anordnung. Mit 1 ist ein rotierender Aufzeichnungsträger aus magnetischem Werkstoff
bezeichnet, auf den die Signalimpulse aufgezeichnet werden. Als Speicher kann jedoch
auch ein Aufzeichnungsträger aus Draht, Folie oder in Form einer Scheibe dienen.
Diesem magnetischen Speicher 1 sind eine Anzahl Aufnahmeköpfe 2 zugeordnet. Die
Aufnahmeköpfe 2, im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel achtundzwanzig, sind
in gleichen Abständen am Umfang des Aufzeichnungsträgers angeordnet und elektrisch
parallel geschaltet. Der Abtastkopf 3 und der Löschkopf 4 besitzen ebenfalls gleichen
Abstand untereinander und zu den Aufnahmeköpfen. Die Aufzeichnung geschieht wie
folgt : Der magnetische Speicher rotiert mit einer derartigen Geschwindigkeit, daß
ein beliebiger Punkt des Speichers während der Zeit 1/FR (1/1000 Sekunde) genau
die Wegstrecke zurücklegt, um die die einzelnen Magnetköpfe längs des Umfanges auseinander
liegen. Der Löschkopf 4 ist ständig wirksam, so daß am Aufnahmekopf a der magnetische
Träger stets von Speicherzeichen frei ist. Der Löschspannungsgenerator ist mit 6
bezeichnet.
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Trifft eine Impulsfolge vom Radargerät ein, so schreiben sämtliche
Aufnahmeköpfe gleichzeitig die Impulsfolge auf eine oder mehrere Spulen auf. Die
nächstfolgende Impulsfolge wird im gleichen Sinne aufgezeichnet, jedoch hat sich
inzwischen der Speicher um den Abstand zweier Magnetköpfe gedreht, so daß mit Ausnahme
des Kopfes a alle übrigen Aufnahmeköpfe 2 den Speicher zum zweiten-
mal beaufschlagen.
Nach achtundzwanzig Impulsfolgen wird vom Abtastkopf 3 die Summe von achtundzwanzig
phasengleich übereinandergeschriebenen Impulsfolgen abgenommen und an den Abtastverstärker
5 weitergegeben.
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Die am Abtastkopf 3 des Speichers abgenommenen Impulsfolgen enthalten
stets die Summe aller Signalzeichen der fa letzten Eingangsimpulsfolgen. Die dem
Speichersystem entnommenen Impulsfolgen unterscheiden sich jedoch nicht in Zahl,
Reihenfolge und Bandbreitenbedarf von den eingehenden Impulsfolgen. Jede der am
Speicher abgenommenen Impulsfolgen reicht zur Übertragung aller Bildsignale aus.
Der Ausgang des Abtastverstärkers 5 ist mit der Abfragestufe 7 verbunden. Die Abfragestufe
7 erhält ans dem Impulserzeuger 8 eine Folge von Abfrageimpulsen (vgl. Fig. 1b),
die stroboskopartig das Signal abtasten. Die in der Abfragestufe 7 erhaltenen impulsförmigen
Amplitudenwerte (Fig. 1 c) werden in der Impulsdehnstufe 9 jeweils bis zum Beginii
des folgenden Impulses verlängert.
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Die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielbare obertragungsbandbreite
B'läßt sich wie folgt errechnen, wenn die Impulsdehnstufe mitberücksichtigt wird
:
Auf das obige Ausführungsbeispiel angewendet, würde sich die ursprüngliche Bandbreite
von 1 MHz auf eine Bandbreite von 966 Hz verringern.