DE1197633C2

DE1197633C2 - Anordnung zur Messung des Abstandes zwischen zwei voneinander entfernten Stationen

Info

Publication number: DE1197633C2
Application number: DE1956S0051241
Authority: DE
Inventors: Trevor Lloyd Wadley
Original assignee: South African Council For Scie
Priority date: 1955-11-15
Filing date: 1956-11-14
Publication date: 1973-02-01
Also published as: NL113584C; GB811762A; FR1210627A; US2907999A; CH348430A; DE1197633B

Description

verarbeitenden Stufen mehrmals so groß zu wählen wie den Wert der Meßfrequenzen. Das ist mit den vorhandenen technischen Mitteln nicht möglich.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die be¹ kannte Anordnung, bei der Vergleichsfrequenzen gebildet werden, so auszubilden, daß weder die durch das Entkopplungsproblem noch die durch die Bandbreitenforderung gegebenen Schwierigkeiten auftreten, μηα diese doppelte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

a) in jeder Station in an sich bekannter Weise die örtlich modulierte Trägerfrequenz der empfangenen modulierten Trägerfrequenz überlagert wird und daß dabei eine modulierte Zwischenfrequenz gebildet wird mit der Frequenzdifferenz zwischen den beiden verschiedenen Trägerfrequenzen als Modulationsträger

b) und daß dieser Modulationsträger, der mit der als Differenzfrequenz zwischen den beiden ursprünglichen Meßfrequenzen gebildeten Vergleichsfrequenz moduliert ist, die zum Vergleich der relativen Phasenlage dient, ausgefiltert wird.

Die hier erforderliche Bandbreite ist leicht zu realisieren, und die relative Phasenlage kann leicht gemessen werden, selbstverständlich nach der Demodulation des ausgefilterten Signals in einem Detektorkreis.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Form eines Blockschaltbildes in der Zeichnung dargestellt. In dem Meßpunkt P erzeugt ein Generator 10 eine erste Meßfrequenz f_p geeigneter Größe, z. B. 10 MHz. Diese wird als Modulationsfrequenz zu dem Generator 11 geleitet, der eine Trägerfrequenz f_c geeigneter Größe erzeugt, z. B. 3000 MHz. Die mit f_p modulierte resultierende Ausgangsschwingung wird durch einen Sender 12 zu dem Punkt B übertragen und außerdem als eine Eingangsschwingung zu einem Mischkreis 33 geleitet, der später erläutert wird.

Im Punkt B erzeugt ein zweiter Generator 21 eine zweite Meßfrequenz f_b geeigneter Größe, die verschieden von f_p ist und beispielsweise einen Wert von 9,999 MHz aufweist. Diese wird als Modulationsfrequenz zu einem weiteren Generator 22 geleitet, der mit einer Trägerfrequenz f_cl arbeitet, die verschieden von f_c ist und z. B. 3033 MHz beträgt. Der Generator 22 ist noch mit einer weiteren Modulationsspannung 61 beschickt. Die Ausgangsspannung des Generators 22 wird durch den Sender 23 nach dem Punkt P gestrahlt und außerdem zu einem Mischkreis 26 geleitet, der von einem Schwingungsempfänger 25 mit der von P empfangenen Schwingung gespeist wird. Da hiernach dem Mischkreis 26 die Trägerfrequenz f_cl moduliert mit der Frequenz f_b und die Trägerfrequenz f_c moduliert mit der Frequenz f_p zugeführt werden, entsteht in ihm eine Zwischenfrequenz f_c—f_cv welche durch die Differenz der beiden Meßfrequenzen f_b—f_p als eine Vergleichsfrequenz amplitudenmoduliert ist. Bei dem Zahlenbeispiel ist die Zwischenfrequenz 33 MHz und die Vergleichsfrequenz 1 kHz. Diese Zwischenfrequenz wird mittels des Filterkreises 62 ausgesiebt und zu einem Demodulator 63 geleitet, um die Modulationskomponente f_b—f_p zu gewinnen und einem impulserzeugenden Stromkreis 64 zuzuleiten. Die Ausgangsimpulse, die auf Grund ihrer Ableitung aus der Vergleichsfrequenz f_b—f_p die dieser entsprechende Folgefrequenz f_b—f_p haben, werden zu dem Generator 22 als die erwähnte zweite Modulationsspannung nach 61 geleitet. Die-schließlich von dem Sender 23 vom Punkt B zum Punkt P ausgestrahlte Schwingung hat demnach eine Frequenz f_ci, die frequenzmoduliert ist mit f_b und mit

■5 Impulsen der Folgefrequenz f_b—f_p.; .

Der Mischkreis 33 im Punkt P erhält ähnlich dem

Kreis 26 in Punkt B zusätzlich zu der Äusgangsschwingung des Generators 11 die Schwingung, ^: welche durch den Empfänger 31 vom Punkt B emp-

iö"fangen wird, also eine Schwingung der Frequenz/,., moduliert mit der Frequenz /„, und eine Schwingung der Frequenz f_cl, moduliert mit der, Frequenz f_b, und mit Impulsen der Folgefrequenz f_b—f_p. Die Kombinationsschwingung am Ausgang des Kreises 33 enthält also eine Komponente der Frequenz f_c—f_cl als Zwischenfrequenz, die mit der Frequenz f_b—f_p als andere Vergleichsfrequenz amplitudenmoduliert ist. Diese wird durch den Filterkreis 71 ausgesiebt. In dem Zahlenbeispiel ist dies eine Schwingung mit einer Frequenz von 33 MHz, die mit 1 kHz amplitudenmoduliert ist. Diese Ausgangsschwingung wird zu dem Amplitudendetektorkreis 72 geleitet, um die Schwingung der Frequenz f_b—f„, die andere Vergleichsfrequenz, als Eingangssteuerschwingung für einen Kreis 73 zu gewinnen, der die erforderlichen Kreisablenkspännungen für eine als Phasenindikator vorgesehene Braunsche Röhre 40 liefert. Die Ausgangsspannung des Filterkreises 71 wird ferner zu einem Frequenzdiskriminator 74 geleitet, der vorgesehen ist, um die Impulsmodulationskomponente der Frequenz f_b—f_p, der ersten Vergleichsfrequenz, aus der von B empfangenen Schwingung auszusondern, welche zu einer passenden Elektrode der Braunschen Röhre" geleitet wird, um einen Ausschlag des Röhrenstrahls entweder nach innen oder außen von seiner normalen Kreisbahn hervorzurufen oder um die Intensität des Strahls durch den empfangenen Impuls zu modulieren.

Als Alternative zur Impulsmodulation kann die Schwingung der Frequenz f_b~f_p, die erste Vergleichsfrequenz, die von dem Detektorkreis 63 erhalten wird, in dem Generator 22 auf die Trägerschwingung f_cl direkt in Sinusform aufmoduliert werden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise werden die Phasenverzögerungen der Frequenz /„ bzw. f_b auf dem Weg von einer Station zur anderen mit ρ bzw. b bezeichnet. Die an der Gegenstation B aus der phasenverzögerten Frequenz /„ und der· örtlichen Frequenz f_b gebildete Differenzfrequenz f_b—f_p gelangt dann als eine Vergleichsfrequenz zum Sender der Gegenstation mit der Phasenverzögerung — ρ und erreicht die Meßstation P mit der Phasenverzögerung b — 2p. Gleichzeitig erreicht die Frequenz f_b die Meßstation mit der Phasenverzögerung b, so daß die dort gebildete Differenzfrequenz f_b—fp, als die andere Vergleichsfrequenz, , ebenfalls die Phasenverzögerung b aufweist. Der von dem Phasenindikator 40 angezeigte Phasenunterschied zwischen den beiden Vergleichsfrequenzen f_b—f„ an der Meßstation ergibt sich damit zu 2 p, der doppelten Phasenverzögerung der Frequenz f_p auf dem Weg von der Meß- zur Gegenstation, ist also proportional der zu messenden Entfernung. Durch Kalibrierung der Anordnung, etwa durch Festlegung des Nullpunktes des Meßindikators, brauchen bei dieser Anordnung nur die Strecken berücksichtigt zu werden, in denen die beiden Meß-

frequenzen eine konstante; Phasenverzögerung in den beiden beteiligten Geräten erfahren. Bei geschickter Anordnung ist es möglich, diese Strecken praktisch gleich Null zu machen, so daß eine Kalibrierung mit Rücksicht auf irgendwelche Bauelemente und deren Halterung nicht erforderlich wird. Das ist darauf zurückzuführen, daß die eigentlichen Meßfrequenzen /p und f_b nach dem Mischvorgang nicht mehr benötigt werden, weil die aus ihnen abzuleitende Information in anderer Weise vorliegt, und der Mischkreis kann in unmittelbarer Nähe der Sende- und Empfangsantenne angeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 197 633

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Patentanspruch· ^m^ ^emer Genauigkeit der Längenmessung von bes-

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Anordnung zur Messung des Abstandes zwi- Zusätzlich zu der Genauigkeitsfrage tritt das Proschen zwei an voneinander entfernten Stationen blem auf, daß die verwendeten Geräte tragbar sein aufgestellten, verschiedene Meßfrequenzen als 5 müssen, weil die Vermessung häufig in unwegsame Modulation verschiedener Trägerfrequenzen sen- Gegenden führt.

denden Sende-Empfangs-Anlagen, deren jede Es ist zwar eine Anordnung zur Messung des Abeine Vergleichsfrequenz aus der Schwingung der Standes zwischen zwei an voneinander entfernten örtlichen Meßfrequenz und der der von der Stationen aufgestellten, verschiedene Meßfrequen-Gegenstation empfangenen Meßfrequenz bildet io zen als Modulation verschiedener Trägerfrequenzen und bei der in wenigstens einer Station die so sendenden Sende-Empfangs-Anlagen bekanntgeworerhalteneVergleictisfrequenz der örtlichen iTräj-l· den, ,deren jede eine Vergleichsfrequenz aus der gerfrequenz zusätzlich zur Meßfrequenz ^j auf- Schwingung der örtlichen Meßfrequenz und der der moduliert wird und die in der anderen Station von der Gegenstation empfangenen Meßfrequenz gemessene Phasenverschiebung zwischen der 15 bildet und bei der in wenigstens einer Station die so empfangenen und'der örtlich gebildeten Ver- erhaltene Vergleichsfrequenz der örtlichen Trägergleichsfrequenz ein Maß für den Abstand der frequenz zusätzlich zur Meßfrequenz aufmoduliert beiden Stationen darstellt, d a d u r c h g e k en η - wird und die in der anderen Station gemessene zeichnet, daß ' Phasenverschiebung zwischen der empfangenen und

a) in jeder Station in an sich bekannter Weise 20 der örtlich gebildeten Vergleichsfrequenz ein Maß die örtlich modulierte Trägerfrequenz der für den Abstand der beiden Stationen darstellt

: empfangenen' modulierten Trägerfrequenz (deutsche Patentschrift 884 831).
überlagert wird und daß dabei eine modu- Bei dem Bau dieser bekannten Anordnungen muß lierte Zwischenfrequenz gebildet wird mit der Konstrukteur davon ausgehen, daß die empfander Frequenzdifferenz zwischen den beiden 25 genen Signale von dem Sendesignal der gleichen verschiedenen Trägerfrequenzen als Modu- Station gestört werden. Deshalb sind Maßnahmen lationsträger zur Entkopplung des Empfängers gegenüber dem

b) und daß dieser Modulationsträger, der.rnit,. Sender notwendig. Entweder wurde zu diesem Zweck der als Differenzfreqüenz zwischen den bei-' der Sender entfernt vom Empfänger aufgestellt oder den ursprünglichen Meßfrequenzen gebil- 30 — wenn wegen verschiedener Unzuträglichkeiten deten Vergleichsfrequenz moduliert ist, die davon abgesehen wurde — im Empfänger eine entzum Vergleich der relativen Phasenlage sprechende Filteranordnung vorgesehen. Derartige dient, ausgefiltert wird. Filter müssen, da der Empfänger von dem in seiner

^: ■■■■]'-■'■ ;'i ,:. Nähe liegenden Sender der gleichen Station mit - .- >■'■·■■■:" -·.-" ;..35 einem starken Signal beaufschlagt wird, einen sehr . geringen Durchlaß im Sperrbereich aufweisen und wegen der großen Breite phasenstarr von dem Sen-Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Mes- der der Gegenstation zu empfangenden Frequenzsung des Abstandes zwischen zwei voneinander ent- bandes und des demgegenüber verhältnismäßig ge-. fernten Stationen, vor allem für Vermessungszwecke, 4° ringen Abstandes der empfangenen Trägerfrequenz etwa zur Festlegung der Länge einer Basislinie für von der Senderfrequenz mit großer Flankensteilheit eine trigonometrische Landesvermessung. „ . _: <■ ;_r ausgelegt sein. Daraus ergibt sich nicht nur ein er-Bei der Landesvermessung wird bekanntlich zu-/ heblicher technischer Aufwand, sondern auch eine nächst eine sogenannte Basislinie, eine gerade starke Dämpfung der vom Filter durchgelassenen, Strecke, genau vermessen, - d. h. in ihrer Richtung. 45 vom Sender der Gegenstation empfangenen Signale, und ihrer Länge so genau wie möglich aufgenom- so daß deren Demodulation in der Regel erst nach men. Mit dieser Basislinie als eine Seite werden Drei- entsprechender Verstärkung möglich ist. Die dafür ecke gebildet und auf diese Weise die Lage der erforderlichen Verstärker müssen, da die üblichen übrigen, sogenannten trigonometrischen Punkte und Verstärkerelemente bei der Höhe der Trägerfrequenz der anderen Seiten des Dreiecks bestimmt, die'dann 50 des Signals an Wirksamkeit einbüßen, ebenfalls beihrerseits als Basislinien für weitere Dreiecke ver- sonders aufwendig werden.

wendet werden. Die Genauigkeit, mit der die ur- An Stelle einer solchen Entkopplung ist es besprüngliche Basislinie vermessen worden ist, ist des- kannt, in jeder Station die örtlich modulierte Trägerhalb maßgebend für die Genauigkeit des ganzen tri- frequenz der empfangenen modulierten Trägergonometrischen Netzes, so daß an die Genauigkeit; 55 frequenz zu überlagern und dabei eine modulierte der Vermessung einer solchen Basislinie sehr.hohe Zwischenfrequenz zu bilden,mit der Frequenzdiffe-Anforderungen gestellt werden müssen. Es war des- renz zwischen den beiden verschiedenen Trägerhalb bisher üblich, solche Basislinien mit Invardraht freqüenzen als Modulationsträger (USA.-Patent- oder Bandapparaten zu messen; mit solchen Meß- schrift 2 528 119). Bei i dieser bekannten Anordnung verfahren können selbstverständlich nur verhältnis- 60 zur Messung des Abstandes wurde nur eine einzige mäßig kurze Strecken gemessen werden, etwa in der Meßfrequenz verwendet, so daß keine Vergleichs-Größenordnung von einem oder einigen wenigen frequenz entstehen kann, die. ein Maß für den AbKilometern. Damit werden die Flächen der einzelnen stand der beiden Stationen darstellt.
Vermessungsgrunddreiecke ziemlich klein. Für geodätische Zwecke werden als Meßfrequen-Es ist deshalb bereits seit langem ein Meßverfah- 65 zen wesentlich höhere benötigt als für Navigationsren erwünscht, mit dem Basislinien in der Größen- zwecke. Um die erwähnte Phasenverschiebung mesordnung von beispielsweise 30 km in der erforder- sen zu können, ist es erforderlich, die Bandbreite der liehen Genauigkeit gemessen werden können, d. h. die von der Gegenstation empfangenen Frequenzen