DE1211696B - Empfaenger fuer Impuls-Rueckstrahl-Funkortung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIs

Deutsche Kl.: 21 a4-48/63

Nummer: 1211696

Aktenzeichen: C 24124IX d/21 a4

Anmeldetag: 16. Mai 1961

Auslegetag: 3. März 1966

Die Erfindung betrifft einen Empfänger für Impuls-Rückstrahl-Funkortung unter Anwendung des Verfahrens der Bildung von Summe und Differenz der durch Antennen mit sich überlappenden Charakteristiken empfangenen Echosignale mit im Zwischenfrequenzgebiet arbeitenden Verstärkerkanälen, mit einer allen Kanälen gemeinsamen Verstärkungsregelung auf konstante Summenkanalausgangsspannung und mit einer Anordnung zur Bildung des Produktes aus Summen- und Differenzsignalspannung.

Es sind bereits mehrteilige Antennen und zugehörige Empfänger dieser Art bekannt, bei denen vier Empfangselemente an den Ecken eines zur Ortungsachse senkrechten Quadrats angeordnet sind, das eine waagerechte Diagonale oder zwei waagerechte Seiten aufweist. Diese Anordnung bewirkt zunächst den Vergleich der dem Höhenwinkel JS und dem Seitenwinkel J G entsprechenden Zeichen, die von nach der gleichen Diagonale oder der nämliehen Seite des Quadrats empfangenen Zeichen aus erzielt werden, mit Bezugszeichen ^, das durch

Bildung der Summe der durch alle Empfangselemente der Antenne aufgenommenen Zeichen er- halten wird.

Zur Durchführung dieses Vergleiches kann man einen Empfänger mit drei Kanälen benutzen, in denen man je eine Zwischenfrequenzumsetzung und

eine Verstärkung der Zeichen JS, AG und 2^ vornimmt. Ein selbsttätiges Steuersystem wirkt auf die Verstärkungsgrade der drei Verstärker ein, um sie alle auf den Wert K ^ zu bringen, in welchem K eine Konstante und ^ die Amplitude des Summenzeichens ist. Man empfängt somit an dem Ausgangsende der drei Kanäle drei impulsmodulierte Spannungen

KA G

KAS ,

2Γ"

K.

Durch Multiplikation der beiden ersteren Werte mit dem letzteren Wert erhält man die zwei amplitudenimpulsmodulierten Spannungen

K²A G ,K²AS -^-und

und diese ermöglichen die Messung des Höhen- und des Seitenwinkels.

Um Zwischenfrequenzspannungen zu multiplizieren, benutzt man im allgemeinen symmetrische Empfänger für Impuls-Rückstrahl-Funkortung

Anmelder:

Compagnie Frangaise Thomson-Houston, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,

Patentanwalt,

München-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202

Als Erfinder benannt:
Serge Pichaffoy, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 17. Mai 1960 (827 404)

Verstärkerstromkreise mit nichtlinearen Kenndaten, wie z. B. Stromkreise mit Röhren. Die an der Ausgangsseite dieser Vervielfacher aufgetretenen Spannungen haben zwei amplitudenmodulierte Komponenten, von denen die eine als Trägerfrequenz das Doppelte der Zwischenfrequenz hat und beseitigt werden muß und die andere eine sehr geringe, praktisch dem Nullwert gleichkommende Trägerfrequenz hat und mit Hilfe eines Tiefpaßfilters ausgeschieden wird. Diese letztere Komponente mit äußerst niedriger Trägerfrequenz weist außerdem zwei Unterkomponenten auf, von denen die eine durch die Zeichen mit Videofrequenz in einer nutzbaren Form gebildet ist, während die andere eine von der Unsymmetrie der Elemente des Multiplizierers herrührende störende Unterkomponente von sehr schwacher Frequenz ist, die außerdem eine durch die Unstabilitäten der elektronischen Vorrichtungen mit sehr niedriger Frequenz bedingte Abweichung erfährt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Empfänger der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die störenden Komponenten bei der Produktbildung vermieden werden.

Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenen Empfänger der einleitend erwähnten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Anordnung zur Bildung des Produkts einen an einen der beiden zu verarbeitenden Kanäle, z. B. dem Summenkanal, angeschlossenen und von einem örtlichen Schwingungserzeuger derart vorbestimmter Frequenz /₂ gesteuer-

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ten Frequenzumsetzer aufweist, daß eine von diesem und den beiden Differenzkanälen 6 und 8 verbunden.

Frequenzumsetzer und von dem anderen der beiden Jeder dieser Kanäle enthält einen der drei die Zwi-

Kanäle gespeiste Mischstufe in ihrem Mischprodukt schenfrequenz F-J₁ aufweisenden Verstärker 14,

eine Wechselspannungskomponente auftreten läßt, 15,16, mit denen eine den Verstärkungsgrad selbst-

deren Amplitude genau proportional dem Produkt 5 tätig steuernde Vorrichtung 17 in Verbindung steht,

der an dem Eingang der Anordnung angelegten welche die Aufgabe hat, die Amplitude des durch

Summen-und Differenzsignalspannungen und deren den Verstärker 14 des Summenkanals 7 erzeugten

Frequenz gleich der Frequenz /₂ des örtlichen Zeichens konstant zu halten. Im Summenkanal 7

Schwingungserzeugers ist, und ferner jeweils ein liegt außerdem ein zweiter Frequenzwandler 18, an

Bandpaßfilter vorgesehen ist, welches die Wechsel- io den ein örtlicher Schwingungserzeuger 22 mit der

Spannungskomponente aussiebt und alle anderen von Z₁ verschiedenen Frequenz Z₂ angeschlossen ist.

Komponenten des Mischprodukts unterdrückt. Ein Bandpaßfilter 19 wählt die Nutzkomponente der

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungs- durch den Frequenzwandler 18 erzeugten Spannung form des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Emp- aus und hat beispielsweise eine mittlere Frequenz fängers wird die mit ihrer Amplitude dem Produkt 15 F — Z₁ + Z₂. Gegebenenfalls kann man auch die eine der Summen- und Differenzsignalspannungen pro- Frequenz F-Z₁- Z₂ aufweisende Komponente der portionale Wechselspannungskomponente der Orts- durch den Mischer 18 erzeugten Spannung als Nutzfrequenz Zo mit der durch den örtlichen Schwingungs- komponente auswählen, und in diesem Fall muß die erzeuger erzeugten Spannung mit derartiger Phase mittlere Frequenz des Filters 19 entsprechend geaddiert, daß nach Gleichrichtung eine entsprechend 20 ändert werden.

dem Vorzeichen des Differenzsignals gegenüber dem Die durch das Filter 19 übertragene Spannung

Summensignal positive oder negative Gleichspannung wird den beiden gleichen Vorrichtungen 20 und 21

auftritt. zugeführt, von denen jede zwei Aufgaben zu er-

Die Zeichnung veranschaulicht die Schaltungs- füllen hat. Die Vorrichtung 20 hat das Produkt der

anordnung nach der Erfindung. 25 durch das Filter 19 übermittelten Summenzeichen

Gemäß der Zeichnung ist eine Antenne 1 mit und der Höhenwinkel-Differenzzeichen zu bilden einem Duplexer 2 und einem Empfänger 5 durch und außerdem die Addition der durch Impulse einen Koppler 3 verbunden. Beim Senden leitet der modulierten, dieses Produkt darstellenden Wechsel-Duplexer die vom Sender 4 ausgehende Energie nach spannung und einer Spannung mit der Frequenz Z₂ dem Koppler 3, und beim Empfang wird die durch 30 zu bewirken, und die resultierende Spannung wird die Antenne 1 aufgenommene und vom Koppler 3 nach geeigneter Umformung zur Steuerung des übertragene Energie den drei Kanälen 6, 7 und 8 des Servomechanismus der Antenne für die Höhen-Empfängers 5 zugeführt, und der Duplexverbinder 2 winkeleinstellung benutzt. Die Vorrichtung 21 hat verhindert die Übermittlung der für den Kanal 7 be- das Produkt aus den Summenzeichen und den Seitenstimmten Energie nach dem Sender 4. 35 winkel-Differenzzeichen herzustellen und bringt eine

Die Antenne 1 besteht im wesentlichen aus vier nach entsprechender Umformung zur Steuerung der strahlenden und aufnehmenden Elementen α, β, γ Servomechanismen der Antenne für die Seitenwinkel- und (5, die an den Ecken eines Quadrats liegen, einstellung dienende Spannung hervor,
dessen Ebene senkrecht zur Ortungsachse der Die beiden vollkommen gleichen Vorrichtungen Antenne ist und bei dem zwei Seiten waagerecht ver- 4° 20 und 21 enthalten je einen an das Filter 19 anlaufen. Beim Senden bewirkt der Koppler 3 die geschlossenen Mischer 23 bzw. 23', mit dem außergleichmäßige Verteilung der vom Sender 4 geliefer- dem der Verstärker 15 des Höhenwinkel-Differenzten Energie zwischen den vier strahlenden Elementen kanals 6 bzw. der Verstärker 16 des Seitenwinkelder Antenne 1, und beim Empfang nehmen diese Differenzkanals 8 entweder unmittelbar oder über die im allgemeinen verschiedenen vier Zeichen a, b, c 45 einen Phasenschieber 24 bzw. 24' in Verbindung und d auf, die den vier Eintrittsseiten des Kopplers 3 steht, der die Aufgabe hat, die Übertragungszeiten zugeführt werden. Dieser kombiniert linear die bei über den Summenkanal und den einen bzw. den ihm ankommenden Zeichen und erzeugt anderen Differenzkanal einander gleichzumachen, ein Summenzeichen Unter den Komponenten der durch den Mischer 23

50 bzw. 23' erzeugten Spannung wählt man die Kom-

2 ⁼ a + b + c + d, ponente aus, welche eine Frequenz Z₂ hat, die gleich

ein Höhenwinkel-Differenzzeichen ^der Differenz zwischen der zweiten Zwischenfrequenz

F — Z₁ + Z₂ der durch den Summenkanal 7 uber-

A S = (a + b) — (c + d), tragenen Zeichen und der Zwischenfrequenz F-J₁

ein Seitenwinkel-Differenzzeichen 55 der durch den Höhenwinkel- bzw. den Seitenwinkel-

.(->_/ , \ __ (u \ λ\ Differenzkanal 6 bzw. 8 übermittelten Zeichen ist.

A Cr - (a + c) φ + α). _{Dies£ WaM er}j_{olgt durch dn Bandpaßfilter} 25 bzw.

Diese Zeichen treten an drei Austrittsklemmen 25', dessen mittlere Frequenz gleich der Frequenz des Kopplers 3 auf, von denen die Kanäle 6, 7 und 8 des örtlichen Schwingungserzeugers 22 ist. Die ausausgehen, weshalb an ihnen in der Zeichnung die 60 gewählte Spannungskomponente mit der Frequenz Z₂

drei Zeichen £ ,J G und A S eingetragen sind. ^hf ***? Amplitude die proportional dem Produkt

-^ & & (j_er infoige der Verstärkungsregelung normierten

In jedem Kanal des Empfängers 5 werden die Amplituden der durch den Summenkanal und den

Zeichen mit der Hochfrequenz F einer Frequenz- einen bzw. den anderen Differenzkanal übertragenen

umformung unterworfen. Zu diesem Zweck ist ein 65 Zeichen ist.

örtlicher Schwingungserzeuger 9 mit der Frequenz Z₁ Diese durch Impuls modulierte Spannung mit der

mit Hilfe der Durchführangsleitung 10 und der Frequenz Z₂ wird zu der vom Schwingungserzeuger

Richtkoppler 11,12 und 13 mit dem Summenkanal 7 22 abgegebenen Spannung in der Vorrichtung 26

bzw. 26' addiert. Um möglichst weitgehend die Amplitudeiiänderungen der durch den Addierer 26 bzw. 26' erzeugten Spannung zu steigern, übermittelt man ihm die Spannung des örtlichen Schwingungserzeugers 22 vorzugsweise durch einen Phasenschieber 27 bzw. 27', der so eingestellt wird, daß die relative Phasenverschiebung der den Eingangsklemmen des Addierers 26 bzw. 26' zugeführten Spannungen Null oder gleich .τ wird. Es können zwei Regelungen des Phasenschiebers 27 bzw. 27' vorgenommen werden, je nachdem die Amplitude der durch den Addierer erzeugten Spannung während der Echoimpulse bei einer in einem bestimmten Sinn erfolgenden Richtungsabweichung zunimmt oder sich unter den gleichen Bedingungen verkleinert.

Die vom Addierer gelieferte Spannung wird einem Gleichrichter 28 bzw. 28' zugeführt, wodurch man eine pulsierende Spannung erhält, die in eine Spannung von der Form sehr breiter Rechtecke, d. h. beinahe in eine Gleichspannung durch eine unter der Bezeichnung »box car« bekannte Vorrichtung 29 bzw. 29' umgewandelt wird. Die Servomechanismen der Antenne für die Höhenwinkeleinstellung können durch die Spannung gesteuert werden, die an der Ausgangsklemme dieser Vorrichtung 29 bzw. 29' erscheint.

Der Summenkanal 7 kann nur einen einzigen Frequenzwandler enthalten, während die beiden Differenzkanäle 6 und 8 zwei Frequenzwandler aufweisen können, von denen der zweite an seiner Ausgangsklemme mit einem Filter in Verbindung steht, das an den Mischer 23 bzw. 23' der Vorrichtung 20 bzw. 21 angeschlossen ist. Auf den Verstärker 14 des Summenkanals 7 folgt in diesem Fall ein Phasenschieber, dessen Ausgangsklemme mit der zweiten Eingangsklemme des Mischers 23 bzw. 23' verbunden ist.

Die an der Ausgangsklemme des Addierers 26 bzw. 26' auftretende Spannung hat eine Wechselspannungskomponen'te mit einer während der Intervalle zwischen den Impulsen konstanten Amplitude. Es ist wichtig, daß die Amplitude zwischen den Impulsen der Spannung nicht klein gegenüber der Amplitude dieser Impulse ist, da unter dieser Bedingung die Verteilung der Amplituden der Geräuschkomponenten, die nach dem Gesetz von Rayleigh erfolgt, dann einer Verteilung nach Gauß nahekommt. Bei diesen Verhältnissen ist die durch den Addierer 26 bzw. 26' erzeugte Spannung praktisch Null, wenn keine Richtungsabweichung der Antenne vorhanden ist.

In den Vorrichtungen 20 und 21 können die Addierer 26 und 26' durch irgendein anderes geeignetes elektrisches Gerät, z. B. durch je einen Verstärker, ersetzt werden. Die Verwendung eines Verstärkers bietet dabei den Vorteil, eine wirksamere Beseitigung der störenden Komponenten der durch die Vorrichtung 20 bzw. 21 erzeugten Spannung zu ermögliehen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Empfänger für Impuls-Rückstrahl-punkortung unter Anwendung des Verfahrens der

ίο Bildung von Summe und Differenz der durch Antennen mit sich überlappenden Charakteristiken empfangenen Echosignale mit im Zwischenfrequenzgebiet arbeitenden Verstärkerkanälen, mit einer allen Kanälen gemeinsamen Verstärkungsregelung auf konstante Summenkanalausgangsspannung und mit einer Anordnung zur Bildung des Produkts aus Summen- und Differenzsignalspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Bildung des Produkts einen an einen der beiden zu verarbeitenden Kanäle, z. B. den Summenkanal (7), angeschlossenen und von einem örtlichen Schwingungserzeuger (22) derart vorbestimmter Frequenz (/o) gesteuerten Frequenzumsetzer (18) aufweist, daß eine von diesem Frequenzumsetzer und von dem anderen der beiden Kanäle (z. B. 6 oder 8) gespeiste Mischstufe (23 bzw. 23') in ihrem Mischprodukt eine Wechselspannungskomponente auftreten läßt, deren Amplitude genau proportional dem Produkt der an den Eingang der Anordnung angelegten Summen- und Differenzsignalspannungen und deren Frequenz gleich derjenigen (/₂) des örtlichen Schwingungserzeugers (22) ist, und ferner jeweils ein Band- paßfilter (25 bzw. 25') vorgesehen ist, welches die Wechselspannungskomponente aussiebt und alle anderen Komponenten des Mischprodukts unterdrückt.

2. Empfänger nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die mit ihrer Amplitude dem Produkt der Summen- und Differenzsignalspannungen proportionale Wechselspannungskomponente der Ortsfrequenz (/₂) mit der durch den örtlichen Schwingungserzeuger (22) erzeugten Spannung mit derartiger Phase addiert wird, daß nach Gleichrichtung eine entsprechend dem Vorzeichen des Differenzsignals gegenüber dem Summensignal positive oder negative Gleichspannung auftritt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 879 404, 907 314;
D. R. Rhodes, Introduction to monopulse. New York, Toronto, London, 1959, S. 18.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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