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Verfahren zur Rückwandlung frequenzbandkomprimierter, schmalbandig
übertragener Radar-Bildsignale in breitbandige Radar-Bildsignale und Anordnung zur
Ausübung des Verfahrens Bei der Übertragung von Radarbildern über größere Entfernungen
wird aus Gründen der Bandbreitenersparnis ein in einem Frequenzbandpresser umgewandeltes
Signal gesendet. Mehrere Zeilen des ursprünglichen Radarsignals werden in eine Speicherröhre
eingespeichert und addiert und durch nur einmaliges, entsprechend langsameres Abtasten
als eine Zeile an die Übertragungsstrecke weitergegeben. Dieses Zusammenfassen mehrerer
Zeilen zu einer ist ohne wesentlichen Verlust an Nachrichteninhalt zulässig, da
das ursprüngliche Signal mit Redundanz behaftet ist. Eine direkte Anzeige eines
stark komprimierten Signals hat jedoch den großen Nachteil, daß auf dem Bildschirm
nur einzelne, sogenannte Speichen mit großen Zwischenräumen abgebildet werden, die
zur Auswertung ungeeignet sind.
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Es ist bereits ein Verfahren zur Übertragnng von Radar-Bildsignalen
bekannt, das die frequenzbandkomprimierten Signale am Ende einer tÇbertragungsstrecke
vor der Bildwiedergabe auf die ursprüngliche Signalfrequenz rückübersetzt. Durch
Verwendung einer Ladungsspeicherröhre wird ein Bildsignal durch einen Schreib strahl
einmal langsam aufgeschrieben und während der nächsten Periode durch einen Lesestrahl
mehrmals schnell abgelesen. Die Ladungsspeicherröhre kann durch eine Magnetspeicheranordnung
ersetzt werden. Es ist auch bekannt, Radar-Bildsignale unter Verwendung einer Einspeicherimpulsfolge,
die die Radar-Bildsignale in die zeitlich zugeordneten Kerne steuert, einzuspeichern.
Soll eine gespeicherte Information beim Lesen nicht zerstört werden, so ist es in
der Kernspeichertechnik bekannt, durch sofortiges automatisches Neueinspeichern
den vor dem Lesevorgang vorhandenen Speicherzustand aufrechtzuerhalten.
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Um das AuFzeichnen eines Schirmbildes in Form von einzelnen Speichen
zu vermeiden, ist es bekannt, die Bildröhre des Tochtergerätes mit einer zusätzlichen
Ablenkung zu versehen, die den Schreibstrahl bei Annäherung an den Bildrand in der
Richtung senkrecht zum Radius verbreitert, so daß der geschriebene Radius Keilform
erhält. Diese bekannte Anordnung bringt den Nachteil mit sich, daß die für die Wiedergabe
des primären Radarbildes benutzten Sichtgeräte, wie sie am Radargerät selbst verwendet
werden, nicht auch als Tochtergeräte zur Anwendung gelangen können.
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Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Rückwandlung frequenzbandkomprimierter,
schmalbandig übertragener Radar-Bildsignale in der ursprünglich vorliegenden breitbandigen
Form weitgehend entsprechende Radar-Bildsignale an, unter Verwendung eines aus einer
Vielzahl von Mlagnetsternen bestehenden Zeilenspeichers, in den langsam eingespeichert
und aus dem schnell ausgespeichert wird. Die Vorgänge der Aus- und Einspeicherung
der Signalimpulse und die Erzeugung der zugehörigen Steuerimpulse sind gemäß der
Erfindung gekennzeichnet durch die Vereinigung der Maßnahmen, daß alle Signalimpulse
jeder Radarzeile, die einen Amplitudenschwellwert überschreiten, jeweils in einen
solchen Einzelkern, der gleichzeitig mit dem Signal und mit einem Impuls einer die
aufeinanderfolgende Bereitschaft der Kerne vorbereitenden Einspeicherimpuisfolge
beaufschlagt ist, eingespeichert und durch eine schnellere Ausspeicherimpulsfolge
unter gleichzeitiger Wiedereinspeicherung mehrmals nacheinander schnell ausgespeichert
werden, daß ferner die Impulsfolge für die Ausspeicherung durch Frequenzvervielfachung
aus den Synchronisierimpulsen für die Radarzeilen und die Impulsfolge für die Einspeicherung
durch Frequenzteilung aus den Ausspeicherimpulsen abgeleitet werden und daß die
Zeilenablenkspannung für das Sichtgerät zur Anzeige der rückgewandelten Radar-Bildsignale
durch Integration aus den Ausspeicherimpulsen gewonnen wird.
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Die Erfindung wird an Hand von zwei Ausführungsbeispielen einer Anordnung
mit einem einzeiligen Zwischenspeicher für die Speicherung von Hell-Dunkel-Werten
und einer weiteren Anordnung mit
einem zweizeiligen Zwischenspeicher,
der vier Amplitudenstufen verarbeitet, in vier Figuren näher erläutert.
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Fig. 1 dient der Erklärung des Speichervorgangs an der Hystereseschleife
eines Magnetspeicherkerns; in Fig. 2 ist eine Pulsfolge des Einspeisetaktgenerators
dargestellt; Fig. 3 und 4 zeigen das Schema eines einzeiligen bzw. eines zweizeiligen
Radar-Bildspeichers.
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Wird eine Radarzeile in z. B. hundert Elemente aufgelöst, so ist
eine Speicheranordnung erforderlich, die dementsprechend aus hundert Einzelspeichern
besteht. Als Speicherelemente werden kleine Magnetkerne mit rechteckförmiger Hystereseschleife
(Fig. 1) verwendet, die die beiden stabilen Zustände +Br (positiver Reltnanenzpunkt)
und -Br (negativer Remanenzpunkt) annehmen können und damit eine Ja-Nein-Entscheidung
speichern können (Digitalspeicher). Der Einspeisetaktgenerator liefert an seinen
Ausgängen..1... njOO zeitlich verteilte Pulse, die in der Fig. 2 dargestellt sind.
Dieser Generator (5 in Fig. 3), der mit der Zeilenfrequenz des komprimierten Radarsignals
synchron läuft, speichert die am Ende der Übertragnngsstrecke 1 ankommende Radarzeile
in die hundert Speicherkerne I, II, III .. . ein. Überschreitet das ankommende Signal
eine gewisse Amplitude, so liefert der Einspeiseverstärker 2 den Strom Ich2, der
gleich dem halben Magnetisierungsstrom für die Speicherkerne ist. Dieser Strom wird
durch Leitunga über die Einspeicherwicklungen 3 sämtlicher Kerne geschickt, die
sich alle in ihrem Ruhezustand -Br befinden. Gleichzeitig liefert einer der Ausgänge
des Taktgenerators 5, beispielsweise Ausgang n1, ebenfalls den halben Ummagnetisierungsstrom,
der die Wicklung 6 des Kerns I durchfließt. Dadurch wird Kern I nach + Br ummagnetisiert.
Der gerade vorhandene Wert des Radarsignals ist damit eingespeichert. Alle übrigen
Speicherkerne, die vom Einspeiseverstärker2 her ebenfalls mit dem Stromicl2 beaufschlagt
werden, bleiben in ihrem Ruhezustand -Br.
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Der eben beschriebene Zustand, daß sich alle Kerne in der Ruhelage
- Br befinden, gilt nur für den ersten Augenblick nach dem Einschalten. Normalerweise
enthält jeder Kernspeicher den Nachrichteninhalt der vorangegangenen Speicherzeile.
Bei dem eben dargestellten Einspeicherungsvorgang eines Momentanwertes in Kern I
wird daher gleichzeitig der nächstfolgende Kern II durch eine Wicklung 7 nach -
Br zurückmagnetisiert und damit gelöscht. Der an dem Ausgang, des Taktgenerators
5 abgegebene Impuls Ic/2 wird nicht nur über den Kern I geleitet, sondern geht auch
in umgekehrter Polarität über die Wicklung 7 des Kerns II mit z. B. vier Windungen.
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Der Kern II wird daher mit Sicherheit gelöscht. Der nächste Takt n2
speist über die Wicklungen 3 und 8 den entsprechenden Momentanwert in den nun freien
Kern II und löscht über die Wicklung 9 gleichzeitig Kern III usw.
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An den gleichen Ausgangsklemmen nu . . . n100 liefert der Ausspeisetaktgenerator
als Teil des Taktgenerators 5 eine zweite Pulsfolge mit der z. B. zwanzigfachen
Pulsfolgefrequenz des Einspeichervorgangs, die den Speicher ständig abfragt und
dadurch das gewünschte Ausgangssignal erzeugt. Der Ausspeisetaktgenerator erzeugt
ebenfalls Strompulse, die dem halben Ummagnetisierungsstrom gleich sind. Für das
Aus speichern (Lesen sind die Wicklungen 7, 9 usw.
maßgebend, d. h., der Puls..,
liest Kern II, Puls n2 liest Kern III. usw. Da beim Abfragen von Speicherkernen
deren Nachrichteninhalt zerstört wird und da andererseits jeder Kern z. B. zwanzigmal
abgefragt werden soll, ist ein Umlaufverstärker 12 vorgesehen, der die abgefragte
Nachricht gleich wieder einspeist.
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Die in die Leseleitung b induzierte Abfragespannung, die z. B. aus
der Wicklung 10 des Kerns 1 stammt, liegt an den Eingangsklemmen des Umlaufverstärkers
12. Ist eine Spannung vorhanden, so gibt dieser Verstärker eine Taktperiode später
einen Stromimpuls von der Amplitude lcl2 an die Leitung c zur Wiedereinspeicherung
ab.
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Der Mechanismus der Wiedereinspeicherung wird an einem Beispiel näher
erläutert.
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Es möge gerade Ausgang, einen Takt liefern.
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Dabei wird Kern IV abgefragt. Die Lesespannung, in Leitung b induziert,
wird im Umlaufverstärker 12 verstärkt. Dieser erzeugt eine Taktperiode später den
Ausgangsstrom lcl2, der über die Leitung c allen Kernen (z. B. Wicklung 11 des Kerns
1) zugeführt wird. Eine Taktperiode später liefert der Ausspeisetaktgenerator an
n4 einen Ic/2-Puls. Dieser wird über die Wicklung mit einer Windung Kern IV in Einspeiserichtung
zugeführt. Jetzt magnetisiert Kern IV, der von zweimalIc/2 beaufschlagt wird, nach
+ Br, und die vorher abgefragte Nachricht ist wieder eingespeichert. Der Umlaufverstärker
12 wird vom Ausspeisetaktgenerator aus über die Austastleitung d getastet und ist
nur im Betrieb, wenn Impulse zur Ausspeicherung geliefert werden.
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Die im Taktgenerator 5 zusammengefaßten Aus-und Einspeisegeneratoren
werden von den mitübertragenen Radar-Zeilen-Synchronisier-Impulsen aus gesteuert.
Nach Abtrennung des Zeilen-Synchronisier-Zeichens in einer Schaltungsanordnung 4
wird die Zeilenfrequenz um einen Faktor vervielfacht, der sich aus dem Produkt aus
Anzahl der Bildpunkte und dem Komprimierungsverhältnis (hier 100 20 = 2000) ergibt
und dient dann zum Antrieb des Ausspeisetaktgenerators. Aus dem Ausspeisetaktgenerator
wird durch Frequenzteilung auf ein Zwanzigstel seiner Pulsfolgefrequenz die Pulsfolgefrequenz
für den Einspeisetaktgenerator abgeleitet.
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Die Zeilenablenkspannung für das Sichtgerät zur Anzeige der rückgewandelten
Radar-Bildsignale wird ebenfalls aus dem Taktgenerator abgeleitet. Hierzu werden
die Pulse .... . n99 des Ausspeisetaktgenerators in einer Schaltung 13 integriert
und dienen direkt als Zeilenkippspannung. Der hundertste Impuls n1OO wird zur Rückstellung
des Integrators 13 verwendet. Durch eine derartige Gewinnung der Kippspannung wird
eine Synchronisationseinrichtung zwischen Radar-Bildspeicher und Sichtgerät eingespart.
Dadurch wird gleichzeitig vermieden, daß die Synchronisation außer Tritt fällt,
und ein Auswandern des Bildes ist unmöglich gemacht.
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Um die Erkennbarkeit von Zielen bzw. die Unterscheidungsmöglichkeit
zwischen großen und kleinen Zielen zu verbessern, ist es manchmal erforderlich,
durch Unterscheidung mehrerer Amplitudenstufen Grauwerte zu übertragen.
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Eine Anordnung, die auch die Speicherung von Grauwerten ermöglicht,
wird an Hand von Fig. 4 kurz erläutert.
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Für praktische Fälle genügt eine Verarbeitung von vier Amplitudenstufen.
Dazu sind für jedes Zeilenelement zwei Binärspeicher vorhanden, mit denen
man
22=4 Amplitudenstnfen speichern kann. Insgesamt sind also zwei Speicherzeilen 27
mit je hundert Kernen erforderlich. Dementsprechend werden zwei Einspeiseverstärker
22, 23 und zwei Umlaufverstärker 24, 25 benötigt, jedoch läßt sich der gleiche Taktgeber
26 wie beim einzeiligen Speicher verwenden.
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Dem Einspeiseverstärker ist ein Analog-Digital-Umwandler 2t vorgesetzt,
der das ankommende Signal in Digitalwerte umsetzt. Am Ausgang hinter den Umlaufverstärkern
24, 25 liegt ein Digital-Analog-Umwandler 28. so daß die Ausgangsgröße für das Sichtgerät
wieder mit verschiedenen Amplitudenstufen geliefert wird.