DE1084791B - Schaltungsanordnung zur automatischen fortlaufenden Entfernungsmessung nach dem Abfrageverfahren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei manchen Funknavigationssystemen werden von einem Sender, beispielsweise an Bord eines Flugzeuges, zur Bestimmung der Entfernung von einem der Lage nach bekannten Funkfeuer in bekannter Weise codierte Gruppen von Abfrageimpulsen ausgesendet, die auf der Bodenstation von einer Empfänger-Sender-Kombination (Transponder) aufgenommen und wieder ausgesendet werden. Die zurückgesendeten Impulssignale oder die Antwortimpulse auf die Abfrageimpulse werden von der Bordstation empfangen, und es wird das Zeitintervall zwischen der Aussendung der Abfrageimpulse und dem Empfang der Antwortimpulse gemessen. Damit ist auch die Entfernung zwischen der Bordstation und dem der Lage nach bekannten Funkfeuer festgelegt. Die Bordstation muß auch, da die Entfernung vom Funkfeuer bei Beginn der Ausseudung der Abfrageimpulse nicht einmal annähernd bekannt ist, eine Sucheinrichtung besitzen. Wenn diese erst einmal die codierten Antwortimpulse aufgenommen hat, muß das Gerät diese Signale fortlaufend empfangen und den infolge der Bewegung des Flugzeuges vom oder zum Funkfeuer sich dauernd ändernden Zeitunterschied bzw. die sich ändernde Entfernung anzeigen.

Derartige Einrichtungen zur Entfernungsmessung sind an sich bekannt.

Eine bekannte halbautomatische Entfernungsmeßeinrichtung arbeitet in der Weise, daß ein von Hand verstellbarer Verzögerungsmultivibrator einen hinsichtlich des zeitlichen Auftretens seiner Hinterflanke veränderlichen Rechteckimpuls erzeugt, aus dessen hinterer Flanke ein erster Meßimpuls und aus diesem wiederum mittels einer Verzögerungsleitung ein zweiter Meßimpuls erzeugt wird. Die beiden Meßimpulse werden in zwei Koinzidenzschaltungen mit dem Empfangsimpuls verglichen. Das Kriterium für die richtig eingestellte Entfernung ist ein Amplitudenvergleich der Ausgangsspannungen der Koinzidenzschaltungen, der mittels eines Röhrenvoltmeters angezeigt wird. Die Entfernung kann auf einer Skala am Verzögerungsmultivibrator abgelesen werden. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist auch bereits eine elektronische Nachlaufsteuerung für die Meßimpulse vorgesehen, derart, daß die verstärkte Ausgangsspannung der Koinzidenzschaltungen die Vorspannung des Verzögerungsmultivibrators beeinflußt. Diese Nachsteuerung arbeitet jedoch nur innerhalb eines sehr kleinen Bereiches, während nämlich bereits Koinzidenz zwischen, einem Meßimpuls und dem Empfangsimpuls herrscht. Ein automatisches Suchen und fortlaufendes Messen der Entfernung innerhalb des ganzen Meßbereiches läßt sich mit dieser Einrichtung jedoch nicht durchführen, es ist vielmehr eine ungefähr richtige

Schaltungsanordnung zur automatischen

fortlaufenden Entfernungsmessung

nach dem Abfrageverfahren

Anmelder:
International

Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
V. St, v. Amerika vom 29. August 1955

Sven H. M. Dodington, Nutley, N. J.,

und Benjamin B. Mahler, Paramus, N. J. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

Einstellung der Entfernung von Hand immer notwendig.

Es ist weiterhin in Verbindung mit einem Impuls-Radargerät eine pjitfernungsmeßeinrichtung bekannt, die sowohl eine elektronische Sucheinrichtung für ein bestimmtes Ziel als auch eine Nachlaufsteuerung für den Meßimpuls besitzt, so daß dieser immer innerhalb eines einstellbaren Bereiches mit dem zeitlich auswandernden Empfangsimpuls in Koinzidenz gebracht werden kann. Das Gerät arbeitet in der Weise, daß der Tastimpuls für den Radarsender in der Entfernungsmeßeinrichtung einen bistabilen Multivibrator sowie einen Verzögerungsmultivibrator steuert. In der einen stabilen Lage des bistabilen Multivibrators wird an geeigneter Stelle, beispielsweise an der Anode der einen Röhre, eine Spannung entnommen, mit der über einen Widerstand ein Kondensator aufgeladen wird. Die Höhe seiner Gleichspannung ist am Ende ein Maß für die Entfernung des Zieles. Die Spannung dieses Kondensators wird auch dem Verzögerungsmultivibrator eingegeben, so daß dieser in Verbindung mit dem steuernden Tastimpuls einen

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zeitlich veränderlichen Rechteckimpuls erzeugt, aus dessen hinterer Flanke, ein schmaler Meßimpuls erzeugt wird, der mit dem Empfangsimpuls in einer Koinzidenzschaltung zeitlich verglichen wird. Die Ausgangsspannung der Koinzidenzschaltung wird als zweite S teuer spannung dem bistabilen Multivibrator zugeführt, wodurch dieser in seine zweite stabile Lage kippt. Die Folge davon ist, daß sich der Kondensator zu entladen beginnt, wodurch wiederum die hintere Flanke des Rechteckimpulses verschoben wird und der aus ihm erzeugte Meßimpuls nicht mehr in Koinzidenz mit dem Empfangsimpuls ist. Ein folgender Tastimpuls stellt die erste stabile Lage des Multivibrators wieder her, wodurch eine Wechselwirkung zwischen den Stellungen »Suchen« und »Messen« erzielt wird.

Wenngleich bei diesem System, bei dem nur ein einzelner Meßimpuls verwendet wird, die periodische Verschiebung des Meßimpulses jeweils innerhalb eines kleinen Zeitintervalls um den Empfangsimpuls herum bereits als eine automatische Umschaltung von der Stellung »Suchen« auf Stellung »Messen« betrachtet werden kann, so erfolgt doch die eigentliche unmittelbare Bestimmung der Entfernung durch die Messung der Höhe einer Gleichspannung mittels eines geeigneten Voltmeters. Amplitudenmessungen bringen aber bekanntlich einen Unsicherheitsfaktor in ein System.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Entfernungsmeßeinrichtung mit einem elektronischen Suchgerät zu erstellen, das mit einem die Entfernungsanzeige unmittelbar einstellenden mechanischen Servosystem gekuppelt ist, durch deren beider Zusammenarbeiten ein automatisches »Suchen« und »Messen« der Entfernung innerhalb des gesamten von vornherein festgelegten Meßbereiches ermöglicht werden kann.

Die Erfindung betrifft also eine Schaltungsanordnung zur automatischen fortlaufenden Entfernungsmessung nach dem Abfrageverfahren durch Bestimmung der Laufzeit zwischen Aussenden und Wiederempfangen von Hochfrequenzimpulsen in Verbindung mit einem automatisch arbeitenden Servosystem, das mit einem die Entfernung anzeigenden Organ, zweckmäßigerweise einem Zählwerk, gekuppelt ist, bei der in einer Kippschaltung ein hinsichtlich des Auftrittszeitpunktes seiner Hinterflanke von der jeweiligen Stellung des Servomotors abhängiger Rechteckimpuls erzeugt wird, aus dessen hinterer Flanke zwei zeitlich aneinander anschließende Meßimpulse (erster und zweiter Meßimpuls) hergeleitet werden, deren zeitliches Auftreten mit dem der zu messenden Entfernung entsprechenden zeitlichen Auftreten des wiederempfangenen Impulses in Koinzidenzschaltungen verglichen wird, deren Ausgangsspannungen die Steuerung des Servosystems ermöglichen. Hierbei sind erfindungsgemäß Mittel vorgesehen, um das Servosystem in einer vorgegebenen Richtung so lange zu drehen (Stellung »Suchen«), bis beide Meßimpulse teilweise mit einem Empfangsimpuls koinzidieren, und in dieser Stellung anzuhalten (Stellung »Messen«), und es sind weiterhin Mittel vorgesehen, um das Servosystem, falls der Empfangsimpuls bis zur Vollkoinzidenz mit nur einem Meßimpuls aus dieser Meßstellung ausgewandert ist, in einer derartigen Richtung zu drehen, daß die Meßstellung auf kürzestem Wege erzwungen bzw. wiederhergestellt wird.

Im Zusammenhang mit der Umsteuerung des Servosystems von Stellung »Messen« auf Stellung »Suchen« ist in weiterer Ausbildung der Erfindung die Schaltungsanordnung so getroffen, daß bei nur kurzzeitigem Ausfall der Antwortimpulse auf die ausgesendeten Abfrageimpulse die Entfernungsmeßeinrichtung erst nach Ablauf einer bestimmten vorgegebenen Zeit auf Stellung »Suchen« geschaltet wird. Die Erfindung wird an Hand von Figuren und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführung

ίο der Entfernungsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild der Entfernungsmeßeinrichtung in ihren Einzelheiten.

Die in Fig. 1 dargestellte Entfernungsmeßeinrichtung (Bordgerät) enthält einen Impulsgenerator I₁ der codierte Abfrageimpulse einem Sender 2 zuleitet, dessen Ausgangsleistung durch eine Antenne 3 ausgestrahlt wird. Die von der Antenne 3 ausgestrahlten Abfrageimpulse werden durch eine der Lage nach bekannte Bodenstation empfangen, verstärkt und modulieren dann eine Sendeeinrichtung, welche Antwortimpulse mit demselben Code aussendet, wie ihn zuerst die Antenne 3 ausgesendet hat. Diese Antwortimpulse werden von der Antenne 3 empfangen und mittels eines üblichen Empfängers 4, Zwischenfrequenzstufen 5 und Diskriminator 6 einem Decoder 7 zugeführt. In diesem werden die codierten Impulse als die eigenen erkannt und dann einer Begrenzerschaltung 8 zugeführt.

Gleichzeitig mit der Zuführung der codierten Abfrageimpulse aus dem Impulsgenerator 1 zum Sender 2 werden diese auch einer Klemmschaltung 9 zugeführt, deren Ausgangsspannung eine Kippschaltung 10 steuert. Diese erzeugt einen Tastimpuls, dessen zeitliches Auftreten von der Ausgangsspannung der Klemmschaltung 9 abhängig ist. Dieser Tastimpuls wird einer ersten Torschaltung 11 zugeführt. Die hintere Flanke des Tastimpulses der Kippschaltung 10 erzeugt in der ersten Torschaltung 11 einen ersten Meßimpuls, der einer mit der ersten Torschaltung in Verbindung stehenden ersten Koinzidenzschaltung 12 zugeführt wird.

Der erste Meßimpuls wird gleichzeitig auch einer zweiten Torschaltung 11 α zugeführt, wo seine hintere Flanke einen zweiten Meßimpuls erzeugt, welcher einer zweiten Koinzidenzschaltung 13 zugeführt wird. Die codierten Antwortimpulse, d. h. die Ausgangsspannung des Begrenzers 8, werden ebenfalls den beiden Koinzidenzschaltungen 12 bzw. 13 zugeführt.

Wenn ein Antwortsignal zur selben Zeit mit den Meßimpulsen aus der ersten oder der zweiten Torschaltung eintrifft, wird entweder aus der ersten Koinzidenzschaltung 12 oder der zweiten Koinzidenzschaltung 13 ein Impulssignal an die Verstärker 14 bzw. 15 für die Motorsteuerung weitergeleitet. Die Ausgangsspannung der Motorsteuerverstärker 14 bzw. 15 betätigt Relais 16 bzw. 17, so daß der Motor 18 entweder in der einen oder anderen Richtung gedreht wird, je nachdem, ob der Motorsteuerverstärker 14 oder der Motorsteuerverstärker 15 eine Spannung durchläßt. Die Drehachse des Motors 18 ist über ein Getriebe 19 mit einem Entfernungsanzeiger bzw. einem Zählwerk 20 gekuppelt. Gleichzeitig bewegt der Motor 18 über das mechanische Getriebe 21 ein Potentiometer 22, welches die Vorspannung für die Klemmschaltung 9 auf einen bestimmten Wert einregelt. Auf diese Weise wird die Tastimpulserzeugung in der Kippschaltung 10 entsprechend beschleunigt oder verzögert, wodurch wiederum die Meßimpulse der ersten bzw. der zweiten Torschaltung 11 und 11 a

beeinflußt werden, bis die Antwortimpulse mit einem der Meßimpulse koinzidieren.

Wenn die Koinzidenzschaltung 12 oder 13 ein Ausgangsimpulssignal erzeugt, so wird dies mittels der Leitung 23 einem Summen verstärker 24 zugeführt. Erzeugt der Summenverstärker 24 eine Ausgangsspannung, so wird diese einer Speicheranordnung 25 zugeführt, deren Ausgangsspannung wiederum über die Leitung 26 die Aufrechterhaltung der Anzeige für eine bestimmte Zeit gewährleistet, wenn die Antwortimpulse kurzzeitig ausfallen.

Die Ausgangsspanimng des Summenverstärkers 24 wird außerdem einer Suchschaltung 27 zugeführt, deren Ausgangsspannung in Stellung »Suchen« dem Motor 18 eine Spannung vermittelt, wodurch dieser sich dauernd dreht und auf diese Weise die Stellung des Potentiometers 22 ständig verändert, wodurch wiederum die Impulserzeugung in der Kippschaltung 10 infolge der sich fortlaufend ändernden Vorspannung der Klemmschaltung 9 zeitlich verändert wird. Wenn ein Antwortsignal aufgenommen worden ist und so eine Eingangsspannung am Verstärker 24 erzeugt wird, verursacht die Ausgangsspannung des Summenverstärkers 24, welcher mit der Suchanordnung 27 gekoppelt ist, eine Betätigung der Relais 16 und 17 von der Stellung »Suchen« in die Stellung »Messen«.

Die oben beschriebene Arbeitsweise wird an Hand der Fig. 2 näher erläutert.

Die Ausgangsspannung des Impulsgenerators 1 der Fig. 1 ist über die Leitung 28 'und den Koppelkondensator 29 mit der Kathode der Röhre 30 der Klemmschaltung 9 verbunden. Die Anodenspannung der Röhre 30 wird dem Anodenkreis der Kippröhre 31 zugeführt. Die Ausgangsspannung der Kippröhre am zweiten Gitter ·—- wie dies durch den Impuls 32 angedeutet ist — wird über den Koppelkondensator 33 dem Gitter der Röhre 34 der ersten Torschaltung 11 zugeführt. Die Ausgangsspannung der Röhre 34 (erster Meßimpuls 35) wird über einen Koppelkondensator 36 dem zweiten Gitter der Koinzidenzröhre

37 der ersten Koinzidenzschaltung einerseits und über den Koppelkondensator 36 α dem Gitter der Röhre 38 der zweiten Torschaltung andererseits zugeführt. Die Kathoden der Röhren 34 und 38 sind direkt miteinander verbunden. Der zweite Meßimpuls 39 aus der zweiten Torschaltung wird von der Anode der Röhre

38 über den Koppelkondensator 40 dem Gitter der Röhre 41 der zweiten Koinzidenzschaltung 13 zugeführt.

Die aufgenommenen Antwortimpulse aus dem Begrenzer 8 der Fig. 1 werden über die Leitung 8 α und den Kondensator 43 als zweite Spannung jeder der Koinzidenzröhren 37 und 41 zugeführt. Vorausgesetzt, daß ein Antwortimpuls und ein Meßimpuls gleichzeitig an einer der Koinzidenzröhren 37 oder 41 liegen, wird eine Ausgangsspannung von einer oder der anderen Anode über den Transformator 42 bzw. 42 a· ausgekoppelt. Die den Primärwicklungen der Transformatoren 42 bzw. 42 a zugeführten Spannungen erzeugen in den Sekundärwicklungen je ein Impulssignal, welches dem Gitter der Röhren 44 bzw. 45 der Motorsteuerverstärker zugeführt wird. Normalerweise sind die Röhren 44 und 45 der Motorsteuerverstärker leitend, und es fließt in den Relaisspulen 46 und 47 Strom, d. h., die Relais werden betätigt, und die Kontakte 46 a, 46 b, 4:7 a, 47 δ sind in Arbeitsstellung, wie dies in der Fig. 2 gezeichnet ist. Wenn ein Impulssignal in den Koinzidenzröhren 37 oder 41 erzeugt und über die Transformatoren 42 oder 42 a den Motorsteuerverstärkern, d. h. den Gittern der Röhren 44 oder 45, zugeführt wird, hört der Anodenstromfltiß und somit der Stromfluß durch die Relaisspulen 46 oder 47 auf. Dadurch werden die Kontaktfedern in die Runestellung geführt.

Wenn ein Signal an die Primärwicklung der Transformatoren 42 oder 42 a gelangt, wird auch ein Impulssignal über die Leitung 48 und den Koppelkondensator 49 an das Gitter der Röhre 50 des

ίο Summenverstärkers gekoppelt. Wenn ein Signal am Gitter der Röhre 50 auftritt, entsteht auch ein solches an der Sekundärwicklung des Transformators 51, welches dann über die Koppelkondensatoren 52 und 53 den Gittern der Röhre 54 der Suchschaltung bzw. der Speicherröhre 55 zugeführt wird. Ebenso wie die Motorsteuerverstärker mit den Röhren 44 und 45 führen auch die Röhre 54 der Suchschaltung und die Röhre 55 der Speicherschaltung normalerweise Anodenstrom, und es werden die .Relais 56 und 57 von Strom durchflossen, wodurch die Kontaktsätze 56 a und 57 a in Arbeitsstellung gelegt sind (gezeichnete Stellung). Wenn nun ein Signal über den Transformator 51 und über die Koppelkondensatoren 52 und 53 den Gittern der Röhren 54 und 55 zugeführt wird, werden diese Röhren verriegelt, und der Anodenstrom hört auf zu fließen. Dadurch werden die Kontaktsätze 56 a und 57 a in Ruhestellung geschaltet. Es soll hier noch hervorgehoben werden, daß die Zeitkonstante der Kapazität 52 und des Wider-Standes 58 sehr verschieden ist von der Zeitkonstante der Kombination des Kondensators 53 und des Widerstandes 59. Die große Zeitkonstante vom Kondensator 53 und Widerstand 59 im Gitterkreis der Speicherröhre 55 bewirkt, daß das Impulssignal über den Transformator 51 das Gitter der Speicherröhre 55 sehr langsam entlädt. Auf diese Weise dauert es bedeutend länger, den Anodenstromfluß in der Speicherröhre 55 zu unterbrechen, während die Röhre 54 der Suchschaltung bedeutend schneller keinen Anodenstrom mehr führt. Wenn also ein Impulssignal über den Transformator 51 und den Koppelkondensator 52 und weiterhin über den Koppelkondensator 53 der Röhren 54 bzw. 55 an den Gittern wirksam wird, schalten sich zuerst die Kontaktsätze 56 a in Ruhestellung und eine gewisse Zeit später erst die Kontaktsätze 57 a.

Die Arbeitsweise der soeben beschriebenen Schaltung wird noch klarer hervortreten durch folgende Erklärung: Angenommen, das Flugzeug mit der Entfernungsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung nähert sich einem Funkfeuer und sendet Abfrageimpulse aus, die von dem Funkfeuer beantwortet werden, und das Antwortsignal wird im Flugzeug empfangen, wie vorher auseinandergesetzt wurde. Die dem Sender zugeführte Impuls-Tastspannung wird auch über die Leitung 28 und den Koppelkondensator 29 an die Kathode der Röhre 30 der Klemmschaltung gelegt, deren Ausgangsspannung die Erzeugung der Tastimpulse 32 in der Kippröhre 31 steuert. Der Tastimpuls 32 bewirkt die Erzeugung eines ersten Meßimpulses 35 in der ersten Torschaltung, und zwar bewirkt dies seine hintere Flanke. In gleicher Weise bewirkt die hintere Flanke des ersten Meßimpulses aus der ersten Torschaltung die Erzeugung eines zweiten Meßimpulses in der zweiten Torschaltung. So ist die hintere Flanke des ersten Meßimpulses und die vordere Flanke des zweiten Meßimpulses in zeitlicher Koinzidenz. Zu Beginn der Entfernungsmessung wird ein Abfrageimpuls ausgesandt, jedoch wird kein Antwortimpuls empfangen, und es kann also auch kein Impuls über die Lei-

tung 8 α und den Kondensator 43 den Koinzidenzschaltungen 37 oder 41 zugeführt werden.

Wird nur je ein einziger Eingangsimpuls den Koinzidenzröhren 37 und 41 zugeführt, so entsteht im Anodenkreis der Koinzidenzröhren 37 oder 41 kein Impulssignal, der Summenverstärker 50 hat also keinen Eingangsimpuls, die Röhre 54 der Suchschaltung und die Speicherröhre 55 haben an ihren Gittern ebenfalls keine Steuerspannung aus der Röhre 50, die Röhren sind also alle leitend und bewirken, daß die Relais 56 und 57 in Arbeitsstellung stehen (gezeichnete Stellung). Wenn kein Impulssignal an den Anoden der Koinzidenzröhren 37 und 41 auftritt, kann auch kein Sperrsignal über die Transformatoren 42 und 42 a den Gittern der Röhren 44 oder 45 der Motorsteuerverstärker zugeführt werden. Die Folge davon ist, daß die Relais 46 und 47 in ihrer Arbeitsstellung verharren (gezeichnete Stellung).

Infolge der Abwesenheit eines Sperrimpulses an den Gittern der Röhren 44 oder 45 der Motorsteuerverstärker, in deren Anodenkreisen die Relais liegen, ist also die Entfernungsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung auf Stellung »Suchen« geschaltet. Bei der Stellung »Suchen« wird die positive Spannung über die Leitung 60 der Klemme 61 α des Motors 61 mittels des Kontaktes 46 c und der Kontaktfeder 46 & von + V her zugeführt, während die andere Klemme 61 b des Motors 61 über die Leitung 62, Kontaktfeder 56 a und den Kontakt 56 b, Leitung 63, Kontakt 57 b und Kontaktfeder 57 a mit Erde verbunden ist. Die positive Spannung an der Klemme 61 α des Motors 61 und die Erde an der anderen Klemme 61 b des Motors 61 bewirken in dieser Stellung der Kontakte eine Drehung des Motors im Uhrzeigersinn. Diese Drehung des Motors bewirkt über eine mechanische Verbindung 64 ein Anlaufen des Zählwerkes in positiver Richtung, so daß aufeinanderfolgend größere Zahlen als Entfernungsanzeige in km auf dem Zählwerk ablesbar werden. Gleichzeitig wird die Drehbewegung des Motors 61 mittels einer Achse 65, eines Getriebes 66 und mittels einer weiteren Achse 67 auf den Schleifer 68 eines Potentiometers 69 übertragen. Die eine Klemme des Potentiometers ist mit der positiven Spannung + V, die andere über einen veränderbaren Widerstand 70 mit Erde verbunden. Die Ausgangsspannung des Potentiometers 69 ist also abhängig von der Stellung des Schleifers 68 des Potentiometers 69 bzw. von der Drehung des Motors 61. Die positive Spannung am Schleifer 68 wird über einen Widerstand 71 an die Kathode der Klemmschaltungsröhre 30 gelegt. Bei Beginn der Entfernungsmessung erzeugt die Kippröhre 31 infolge der vorhandenen Vorspannung einen Tastimpuls unmittelbar nach der Aussendung des Impulses für die Entfernungsmessung. Wird nun die Vorspannung an der Klemmschaltungsröhre 30 infolge der Drehbewegung des Motors 61 und des Schleifers 68 des Potentiometers 69 geändert, dann wird der Tastimpuls 32 in der Kippröhre 31 erst nach Ablauf einer gewissen Zeit erzeugt, die um so größer wird, je langer der Motor 61 sich in positiver Richtung bewegt. Da das Entstehen des ersten Meßimpulses in der ersten Torschaltung abhängig von dem Zeitpunkt der Erzeugung des Tastimpulses 32 in der Kippröhre ist, der wiederum abhängig ist von der Stellung des Schleifers 68 am Potentiometer, ist es klar, daß auch der erste Meßimpuls 35 aus der ersten Torschaltung zu dem Zeitpunkt entsteht, den die Stellung des Schleifers 68 am Potentiometer 69 bestimmt. Da nun wieder der zweite Meßimpuls aus der zweiten Torschaltung abhängt von dem ersten Meßimpuls, ist auch dieser abhängig von der Stellung des Schleifers 68. Es ist bereits gezeigt worden, daß, wenn der Motor 61 in Stellung »Suchen« dauernd rotiert und sich der Schleifer 68 von einem Ende des Potentiometers zum anderen bewegt, der erste und der zweite Meßimpuls im Verhältnis zum Zeitpunkt des Aussendens des Abfrageimpulses aufeinanderfolgend mit größerer Zeitverzögerung erzeugt werden, was der Stellung »Suchen« entspricht.

Die Entfernungsmeßeinrichtung der Erfindung schaltet sich auf die zweite mögliche Arbeitsstellung, nämlich auf Stellung »Messen«, wenn ein Antwortsignal über die Leitung 8 a und den Kondensator 43 an der Röhre 41 zeitlich übereinstimmend mit dem zweiten Meßimpuls 39 aus der zweiten Torschaltung eintrifft. In diesem Falle entsteht ein Ausgangsimpuls an der Anode der zweiten Koinzidenzröhre 41. Dieser Ausgangsimpuls wird über den Transformator 42 a dem Gitter des Motorsteuerverstärkers 45 zugeführt, und es wird dadurch der Stromfluß in der Röhre 45 und im Relais 47 unterbrochen. Wenn also der Stromfluß im Relais 47 aufhört, wird es auf Ruhestellung geschaltet, wobei Kontakt 47a mit 47/ und dann die Kontakte 47 b mit 47 α" kurzgeschlossen werden.

Gleichzeitig mit der Bewegung dieser Kontaktfedersätze in die Ruhestellung wird auch ein Impulssignal über die Leitung 48 und den Koppelkondensator 49 dem Summenverstärker 50 zugeführt, dessen Ausgangsspannung über den Transformator 51 und den Koppelkondensator 52 eine Impulsspannung am Gitter der Röhre 54 verursacht, wodurch der Anodenstromfluß der Röhre 54 der Suchschaltung unterbrochen wird. In diesem Falle geht der Kontaktfedersatz 56 a des Relais 56 in Ruhestellung, und es wird dadurch Kontakt mit der Klemme 56 c hergestellt. Die Impulsausgangsspannung der Röhre 50 des Summenverstärkers wird auch über den Transformator 51 dem Gitter der Speicherröhre 55 zugeführt. Da jedoch die i?C-Kombination 53, 59 am Gitter der Speicherröhre 55 eine größere Zeitkonstante hat als die am Gitter der Röhre 54 der Suchschaltung, dauert es langer, die Röhre 55 zu sperren, weil sich der Kondensator 53 wegen der größeren Zeitkonstante langsamer entlädt. Diese langsame Entladung des Kondensators 53 bewirkt einen etwas längeren Anodenstromfluß der Röhre 55, und der Kontaktfedersatz 57 α des Relais 57 bleibt noch eine Zeitlang in Arbeitsstellung. Wenn also in Röhre 41 Koinzidenz zwischen einem Antwortimpuls und einem Meßimpuls der zweiten Torschaltung besteht, dreht sich der Motor 61 noch eine Zeitlang in derselben Richtung weiter, da ja die positive Spannung + V über die Leitung 60, Federsatz 46 & und Kontakt 46 c immer noch an der einen Klemme 61a des Motors liegt. Die zweite Klemme 61 b des Motors ist über die Leitung 62, Federsatz 56 a, Kontakt 56 c, Federsatz 47 b und Kontakt 47 o* mit Erde verbunden.

Ein zeitliches Zusammenfallen des Meßimpulses aus der zweiten Torschaltung und eines empfangenen Antwortimpulses bewirkt ein Weiterdrehen des Motors in positiver Richtung und somit eine größere Zeitverzögerung zwischen dem ausgesandten Signal und der Erzeugung des Tastimpulses. Nachdem nun die oben beschriebene Koinzidenz eingetreten ist und die Meßimpulse aus den Torschaltungen mit immer größer werdender Zeitverzögerung erzeugt werden, tritt auch einmal der Zeitpunkt ein, wo der empfangene Antwortimpuls sowohl mit dem Meßimpuls der ersten als aiuch dem der zweiten Torschaltung koinzidiert. Infolgedessen erhält man einen Ausgangsimpuls

an der ersten, 37', und der zweiten Koinzidenzröhre 41. Ein Ausgangsimpuls von beiden Röhren 37 und 41 sperrt den Anodenstromfluß in den Röhren 44 und 45. Aui diese Weise werden auch die Kontaktfedersätze 46 a und 46 & in Ruhestellung gelegt, während die Kontaktfedersätze 47 a und 47 & weiter in ihrer Ruhestellung verharren. Wenn zwischen beiden Meßimpulsen aus den Torschaltungen einerseits und dem empfangenen Antwortimpuls andererseits Koinzidenz besteht, hört die Drehbewegung des Motors 61 auf. Die eine Klemme 61 α liegt über Leitung 60 an Erde, die andere, 61 b, liegt ebenfalls an Erde, und zwar über Leitung 62, Kontaktfedersatz 56 a, Kontakt 56 c, Kontaktfedersatz 47 & und Kontakt 47 d. Wenn beide Klemmen des Motors an Erde liegen, erfolgt selbstverständlich keine Bewegung seines Ankers.

Es wird nun angenommen, daß das Flugzeug sich dem Funkfeuer nähert. Die soeben beschriebene Arbeitsbedingung ist naturgemäß nur von kurzer Dauer, wenn das Flugzeug sich auf das Funkfeuer zu bewegt. Im nächsten Augenblick wird der empfangene Antwortimpuls nur in Koinzidenz mit dem Meßimpuls aus der ersten Torschaltung sein. Wenn dies eintritt, sperrt der Ausgangsimpuls der Röhre 37 die Röhre 44, und das Relais 46 bleibt in Ruhestellung, jedoch bewirkt das Fehlen eines Ausgangsimpulses an der zweiten Koinzidenzröhre 41 einen Stromfluß in der Röhre 45, so daß das Relais 47 in Arbeitsstellung geht. Unter dieser Bedingung dreht sich der Motor in entgegengesetzter Richtung wie zuerst, weil nun die vorher geerdete Klemme 61 b über die Leitung 62, den Kontaktfedersatz 56 a, den Kontakt 56 c, den Kontaktfedersatz 47 & und den Kontakt 47 c mit der positiven Spannung + V verbunden ist. Die andere Klemme 61a, die vorher mit der positiven Spannung verbunden war, wird nun über die Leitung 60, Kontaktfedersatz 46 b und Kontakt 46 d an Erde gelegt.

Man erkennt also, daß der Motor 61 dann seine Drehrichtung umkehrt, um den Antwortimpuls zu messen, wenn eine der Koinzidenzröhren 37 oder 41 einen Ausgangsimpuls aufweist, der über den Verstärker 50 der Röhre 54 zugeführt wird und das Relais 56 in Ruhestellung bzw. in Stellung »Messen« beläßt. Um ein rasches Hin- und Herdrehen des Motors 61 zu verhindern, haben die Relais 46 und 47 zusätzliche Kontaktfedersätze 46a und 46/ bzw. 47a und 47/', die in der Ruhestellung Widerstände 72 bzw. 73 parallel mit den Widerständen 74 und 75 schalten, so daß die Entladungszeit der Kondensatoren 76 bzw. 77 verändert wird. Oder, anders ausgedrückt, die gleichen Amplitudenwerte eines Eingangsimpulses verursachen eine Umkehr der Motordrehung zu verschiedenen Zeiten in Stellung »Suchen« und Stellung »Messen«.

Sollte der Fall eintreten, daß ein Antwortimpuls in der Entfernungsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung verlorengeht, so wird die am Kondensator 53, d. h. am Gitter der Speicherröhre 55, vorhandene Spannung — infolge der großen Zeitkonstante — die Röhre 55 noch eine gewisse Zeit lang gesperrt halten. Während also nun keine Ausgangsimpulse an den Motorsteuerverstärkern 44 und 45 und ebenso in der Suchschaltungsröhre 54 entstehen und infolgedessen die Relais 46, 47 und 56 wieder in Arbeitsstellung gegangen sind, bleibt das Relais 57 noch in Ruhestellung, bis der Kondensator 53 sich entladen hat. Das bedeutet, daß der Motor 61 noch eine Zeitlang auf Stellung »Messen« bleibt und etwas später erst auf Stellung »Suchen« geschaltet wird. Was gewöhnlieh eintritt, ist, daß die Klemme 61 α des Motors über die Leitung 60, Kontaktfeder 46 b und Kontakt 46 c an der positiven Spannung + V liegt, die Klemme 61 b aber nicht mit Erde verbunden wird, sondern über Leitung 62, Kontaktfeder 56 α. Kontakt 56 b und Leitung 63 an dem noch geöffneten Kontakt 57 & endet. Wenn wieder ein Antwortimpuls aufgenommen wird, bevor der Kondensator 53 vollständig entladen ist, wird in extrem kurzer Zeit die Entfernungsmessung wiederaufgenommen. Es wird dadurch vermieden, das ganze System bei nur kurzzeitiger Unterbrechung des Antwortimpulses wieder auf Stellung »Suchen« zu schalten. Sobald jedoch der Kondensator 53 vollständig entladen ist, wird das Relais 57 infolge des Anodenstromflusses wieder Stromdurchflossen, und der Motor 61 fängt wieder seine positive Drehbewegung an, da die andere Klemme des Motors nun wieder über Kontakt 57 & und Kontaktfeder 57 a· an Erde liegt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur automatischen fortlaufenden Entferungsmessung nach dem Abfrageverfahren durch Bestimmung der Laufzeit zwischen Aussenden und Wiederempfangen von Hochfrequenzimpulsen in Verbindung mit einem automatisch arbeitenden Servosystem, das mit einem die Entfernung anzeigenden Organ gekuppelt ist, bei der in einer Kippschaltung ein hinsichtlich des Auftrittszeitpunktes seiner Hinterflanke von der jeweiligen Stellung des Servomotors abhängiger Rechteckimpuls erzeugt wird, aus dessen hinterer Flanke zwei zeitlich aneinander anschließende Meßimpulse (erster und zweiter Meßimpuls) hergeleitet werden, deren zeitliches Auftreten mit dem der zu messenden Entfernung entsprechenden zeitlichen Auftreten des wiederempfangenen Impulses in Koinzidenzschaltungen verglichen wird, deren Ausgangsspannungen die Steuerung des Servomotors ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um das Servosystem in einer vorgegebenen Richtung so lange zu drehen (Stellung »Suchen«), bis beide Meßimpulse teilweise mit einem Empfangsimpuls koinzidieren, und in dieser Stellung anzuhalten (Stellung »Messen«), und daß ferner Mittel vorgesehen sind, um das Servosystem, falls der Empfangsimpuls bis zur Vollkoinzidenz mit nur einem Meßimpuls aus dieser Meß stellung ausgewandert ist, in einer derartigen Richtung zu drehen, daß die Meß stellung auf kürzestem Wege erzwungen bzw. wiederhergestellt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Aufrechterhaltung der Stellung »Messen« bei kurzzeitigem Ausfall der Antwortimpulse durch die Ausgangsimpulse der Koinzidenzröhren (37, 41) außer dem eigentlichen Servos3'stem (Fig. 2, Motorsteuerverstärker 44 und 45, Relais 46 bzw. 47 sowie Motor 61) über einen Summenverstärker (50) zwei weitere Röhrensysteme (54, 55), die bei Koinzidenz zwischen Meßimpulsen einerseits und Empfangsimpulsen andererseits gesperrt (Ruhestellung), bei fehlender Koinzidenz jedoch leitend sind (Arbeitsstellung), über i?C-Glieder (52, 58 bzw. 53, 59) gesteuert werden, daß in den Anoden-

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kreisen dieser weiteren Röhrensysteme (54, 55) je ein Relais (56, 57) eingeschaltet ist, über deren Kontaktsätze (56 a· bis 56 c bzw. 57 a- bis 57 c) die eine Stromzuleitung (62) des Motors (61) geschleift ist, und daß die Zeitkonstante des einen i?C-Gliedes (53, 59) nach Maßgabe der als zu-

lässig erachteten Ausfallzeit der Antwortimpulse gewählt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 725 216; USA.-Patentschriften Nr. 2 513 988, 2 563 902.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen