DE1212174B

DE1212174B - Videoteil fuer ein Radargeraet

Info

Publication number: DE1212174B
Application number: DEC24287A
Authority: DE
Inventors: Lucien Gerardin
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1960-06-08
Filing date: 1961-06-05
Publication date: 1966-03-10
Also published as: GB976346A; US3207988A; FR1267245A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIs

Deutsche KL: 21 a4-48/61

Nummer: 1212174

Aktenzeichen: C 24287IX d/21 a4

Anmeldetag: 5. Juni 1961

Auslegetag: 10. März 1966

Die Erfindung betrifft einen Videoteil für ein Radargerät mit einem Differenzierglied und einer nochmals differenzierenden und anschließend gleichrichtenden Schaltung zur genaueren Bestimmung der Zielentfernungen aus den Zeitpunkten der maximalen Amplituden der Videosignale.

Die Kenndaten eines Videoteils dieser Art sind von der Dauer der Impulse abhängig, die das Radargerät abgibt, von dem er einen Teil bildet. Im Gegensatz zu den mit kurzen Impulsen arbeitenden Radargeräten bieten die eine elektromagnetische Welle mit Modulation durch lange Impulse aussendenden Funkpeilungssysteme nicht die Möglichkeit, genaue Entfernungsmessungen durchzuführen. Bekanntlich empfängt man, wenn das Durchlaßband eines Videoteiles groß ist, in befriedigender Weise kurze Impulse mit einer Amplitude, die größer als die verhältnismäßig beträchtliche Amplitude der Geräuschkomponenten ist. Ist jedoch dieses Durchlaßband klein, so ist zwar die Amplitude der Geräuschkomponenten vermindert, aber man kann einen praktisch zufriedenstellenden Empfang nur von langen Impulsen erreichen. Daher sieht man sich zu dem Kompromiß veranlaßt, daß das Produkt aus der Breite des Durchlaßbandes des Empfängers und aus der Dauer der ausgesandten Impulse dem Wert 2 nahekommt.

Man kann zeigen, daß unter diesen Bedingungen der Empfang eines praktisch rechteckigen Impulses sich in das Auftreten eines dreieckigen, praktisch symmetrischen Impulses an der Empfängervideostufe umsetzt. Haben die empfangenen Impulse verschiedene Amplituden über eine feste Dauer, so gilt das Gleiche auch für die durch die Videostufe erzeugten Impulse. Dies kann eintreten, wenn das Funkortungssystem Echos empfängt, die von verschiedenen Zielen kommen.

Manche Empfänger weisen ein Schaltgebilde mit Schwellenwirkung auf, das in rechteckige Impulse von fester Amplitude die dreieckigen Videoimpulse umformt, die eine einen bestimmten Schwellenwert überschreitende Amplitude haben, während es die anderen Impulse sperrt. Die Dauer dieser rechteckigen Impulse ist von der Amplitude der Videoimpulse und infolgedessen von der Amplitude der von den Zielen reflektierten Impulse abhängig. Bei den Empfängern der eingangs gekennzeichneten Art wird die Entfernung zwischen der Funkortungsanlage und einem im Laufe einer Empfangsperiode festgestellten Ziel durch die Lage des diesem während der Empfangsperiode entsprechenden Impulses gemessen. Jedoch ist der genaue Wert dieser Entfernung proportional der Dauer des Zeitintervalls zwi-Videoteil für ein Radargerät

Anmelder:
Compagnie Francaise Thomson-Houston, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,
Patentanwalt,
ίο München-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202

Als Erfinder benannt:
Lucien Gerardin, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 8. Juni 1960 (829 354)

sehen dem Augenblick des Beginns der Empfangsperiode und dem Augenblick des Auftretens der maximalen Amplitude des Videoimpules. Die mit diesem Empfängertyp durchgeführte Entfernungsmessung ist daher mit einem systematischen Fehleibehaftet. Bei einem für gleichzeitiges Suchen von mehreren Zielen bestimmten Empfänger ist die Messung der Entfernung zwischen diesen und dem Funkortungssystem entsprechend gequantelt und weist infolgedessen den gleichen Fehler auf.

Die geschilderten Mängel aller dieser Empfänger treten in erheblich verstärktem Maße auf, wenn die Spannung, die von dem mit Schwellwert arbeitenden, dem Videoverstärker folgenden Schaltgebilde erzeugt wird, Geräuschkomponenten enthält. In diesem Fall haben die Videoimpulse keine stabile Form von der einen zur nächsten Empfangsperiode, da die Steilheit der Flanken dieser Impulse Schwankungen aufweist. Daraus folgt, daß die gequantelte Messung der Entfernung zwischen dem Funkortungssystem und einem Ziel sich in unregelmäßiger Weise von dem einen zum anderen Impuls ändern kann, was das Arbeiten der Vorrichtung stört, welche das Vorhandensein von jedem Ziel anzuzeigen hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Videoteil für ein Radargerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das alle vorgenannten Nachteile vermeiden läßt. Dies gelingt bei dem hier vorgeschlagenen Videoteil für ein Radargerät dadurch, daß erfindungsgemäß der nochmals differenzierenden und gleichrichtenden Schaltung eine Stufe vorgeschaltet ist, welche aus zwei mit den Videosignalen gespeisten

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Übertragungskanälen, von denen der eine ein an sich tiators 4 zugeführt werden. Jedesmal, wenn dieser

bekanntes Schwellwert- und Begrenzerglied und der einen Impuls β empfängt, erzeugt er einen kurzen

andere das Differenzierglied und einen letzterem Impuls, der in F i g. 2 längs der Geraden c durch die

nachgeschalteten, sowohl auf die positiven als auch Linie γ dargestellt ist und dessen Auftreten zeitlich

auf die negativen Amplituden wirkenden Begrenzer 5 ganz in der Nähe des Anfangs des rechtwinkligen

enthält, sowie einer von den rechteckigen Ausgangs- Impulses β erfolgt. Der Differentiator 4 erzeugt noch

spannungen der beiden Kanäle gespeisten Multipli- einen weiteren kurzen Impuls, der in Fig. 2a an der

kationsschaltung besteht. Auf Grund einer solchen Geraden c durch die Linie Θ wiedergegeben ist und

Schaltungsanordnung lassen sich Ausgangsimpulse nicht übertragen wird und dessen Auftreten zeitlich

erzielen, die sich für eine Weiterverarbeitung wesent- io ganz nahe dem Ende des rechtwinkligen Impulses β

lieh besser eignen. Das Schwellwert- und Begrenzer- stattfindet.

glied erzeugt hierbei eine Spannung von vorbe- Jeder kurze Impuls γ wird einer eine Quantelung stimmten Wert, wenn seine Eintrittsspannung eine in der Zeitdauer hervorrufenden Vorrichtung 5 zuge-Amplitude aufweist, welche einen gewissen Schwellen- führt, welche den Zeitpunkt des Auftretens dieses wert übersteigt. Während die Schwelle dieses Schal- 15 Impulses mit dem Zeitpunkt des Erscheinens einer tungsgliedes derart festgelegt ist, daß die Erzeugung Reihe von kurz sich wiederholenden Impulsen vereines Impulses das Vorhandensein eines Zieles an- gleicht, welche aus einem Generator 6 kommen und zeigt, sind die Kennwerte des Begrenzers so bestimmt, in F i g. 2 a durch die Linie δ an der Geraden d verdaß die durch ihn erzeugte Spannung schnelle Ände- anschaulicht sind. Die Vorrichtung 5 erzeugt einen rungen erfährt, wenn die Amplitude des Eingangs- 20 Impuls, der mit dem ersten Wiederholungszyklus der zeichens einen maximalen oder minimalen Wert an- Impulse <5 nach dem Auftreten des Impulses γ zunimmt, sammenfällt.

Die Spannungen dieses Schaltgebildes und dieses Wenn der kurze Impuls γ der Vorrichtung 5 zuge-

Begrenzers werden an die Eingangsseiten einer Multi- führt wird, erzeugt diese einen Impuls η, der an den

plikationsstufe herangeführt, und die von diesem 25 Torstromkreis 13 übertragen wird, der dann ausge-

erzeugte Spannung wird differenziert, was die Erzie- löst wird. Die Öffnung dieses Stromtores verbindet

lung kurzer Impulse ermöglicht, deren Brscheinungs- die Rechner 7 der Bahn eines jeden gesuchten Zieles

zeiten abwechselnd den Augenblicken entsprechen, mit dem Generator 9 von arithmetischen Zeichen,

wo die Amplitude der Videosignale diese maximalen welche dazu dienen, die Dauer des Zeitintervalles zu

oder minimalen Werte hat. Man trifft eine Auswahl 30 messen, das seit dem Augenblick des Anfangs der

unter diesen kurzen Impulsen nach ihrer Polarität, Arbeitsperiode des Funkortungssystems verflossen

so daß nur diejenigen beibehalten werden, welche ist, von welchem der Empfänger einen Teil bildet,

den maximalen Werten der Videosignale entsprechen. Dieser Generator 9 empfängt einerseits die kurzen

Die ausgewälten Impulse werden in bekannter Weise Impulse <5, welche aus dem Generator 6 kommen,

dazu benutzt, die Entfernung des Funkortungssystems 35 und andererseits Impulse, welche durch die Auslöse-

von jedem der Ziele zu bestimmen, denen diese Im- vorrichtung 8 des nicht dargestellten Senders am An-

pulse entsprechen. fang einer jeden Betriebsperiode der Funkortungs-

Die Zeichnung veranschaulicht den Funkortungs- anlage abgegeben werden.

empfänger nach der Erfindung beispielsweise in einer Die Quantelungsvorrichtung 5 enthält eine bista-

Ausführungsform. F i g. 1 zeigt die Schaltungsanord- 40 bile Kippschaltung 10, einen Differentiator Il und

nung eines Funkortungsempfängers bekannter Art, eine monostabile Kippschaltung 12. Die Kippschal-

der zur Bestimmung der Entfernung zwischen irgend- tunglO kommt zum Anschwingen, wenn sie einen

einem Ziel und dem Funkortungssystem dient. Die kurzen Impuls γ empfängt, der durch den Differen-

Kurvenbilder nach Fig. 2a und 2b lassen die Span- tiator4 abgegeben wird, und sie schwingt zurück,

nungen erkennen, die an den verschiedenen Punkten 45 wenn sie einen Impuls δ aufnimmt, welcher auf den

des Empfängers nach F i g. 1 auftreten. F i g. 3 gibt Impuls γ folgt. Es erscheint somit an der Ausgangs-

die Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäß aus- seite der Kippschaltung 10 ein rechteckiger Impuls,

gebildeten Funkortungsempfängers wieder. Fig. 4 welcher in Fig. 2a durch das längliche Rechtecke

veranschaulicht im Kurvenbild die Spannungen, die an der Geraden e dargestellt ist und eine kürzere

an den verschiedenen Punkten des Empfängers nach 50 Dauer als die Wiederholungsperiode der Impulse δ

F i g. 3 entstehen. aufweist. Der Impuls ε wird dem Differentiator Il

In der aus F i g. 1 ersichtlichen Schaltungsanord- zugeleitet, welcher kurze Impulse erzeugt, die in

nung 1 sind verschiedene Teile der üblichen Funk- F i g. 2 an der Geraden / durch die Linien ^₁ und ρ₂

Ortungsempfänger, wie die mit Hochfrequenz arbei- angedeutet sind. Der Augenblick des Auftretens die-

tenden Stufen des Frequenzwechslers und der Detek- 55 ser Impulse liegt zeitlich ganz nahe dem Ende des

torstufe, nicht näher dargestellt, vielmehr ist nur die Impulses, der an den Differentiator Il zugeführt ist.

letzte Stufe 2 des Videoverstärkers veranschaulicht, Der Impuls ρ₂ wird an die monostabile Kippschal-

an deren Ausgangsseite die in Fig. 2a durch die tungl2 angelegt, um sie auszulösen, und an deren

Kurve α an der Geraden α wiedergegebene Span- Ausgangsseite tritt dann der rechteckige Impuls η

nung auftritt. Der Verstärker 2 ist mit einem als Be- 60 auf. " -

grenzer mit Schwellenwert arbeitenden Schaltgebilde 3 Während die Kurvenbilder in F i g. 2 a die Impulse verbunden, das nach ihren Amplituden die Video- zeigen, welche an den verschiedenen Punkten der impulse auswählt und beschneidet, die in Fig. 2a Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auftreten, wenn durch die Kurve α auf der Linie a beispielsweise die Videospannung keine störenden Komponenten wiedergegeben ist. An der Ausgangsseite des Schalt- 65 aufweist, beziehen sich die in Fig. 2b wiedergebildes 3 treten rechteckige Impulse auf, die in gegebenen Kurven auf den Fall, wo die Geräusch- Ψ i g. 2 auf der Geraden h durch das Rechteck β an- komponente sich den Nutzkomponenten der Videogedeutet sind und der Eingangsseite eines Differen- spannung überlagern. Gemäß Fig. 2b ist der Im-

puls α von F i g. 1 durch einen Impuls *' ersetzt, der eine von jenem verschiedene Form besitzt. Die Folge dieser Verformung ist, daß die Amplitude des Impulses α.' nicht mehr den Schwellenwert S im Zeitpunkt T der Empfangsperiode, sondern erst im Zeitpunkt T erreicht, der, wie aus Fig. 2b ersichtlich ist, nicht mehr in der gleichen Wiederholungsperiode der Impulse δ enthalten ist, und infolgedessen hat in Fig. 2b der Impuls»/ nicht die gleiche Lage längs der Geraden g in der Empfangsperiode wie der Impuls Tj in F i g. 2 a. Ähnliches gilt auch für die den Kurven ε, ^₁ und Q₂ von Fig. 2a entsprechenden Kurven/, Q₁, und Q₂ in Fig. 2b. Die Impulser; und /;' entsprechen ungleichen Entfernungen D und D' zwischen dem Funkortungssystem und dem Ziel, und die Entfernungen D und D' sind um ein Quantum verschieden. Infolgedessen kann das Vorhandensein von Geräuschkomponenten die Lage der Impulse verändern, welche durch eine zwischen dem Verstärker 3 und dem Differentiator 4 eingeschaltete Kippschaltung erzeugt werden, so daß eine Ungewißheit hinsichtlich der Entfernung D entsteht.

Dieser Mangel ist in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nach F i g. 3 vermieden, welche nicht nur wie der Empfänger nach F i g. 1 die letzte Stufe 2' eines Videoverstärkers, einen mit Schwellenwert arbeitenden Begrenzer 3', einen Differentiator 4', eine aus einer bistabilen Kippschaltung 10', einem Differentiator 11' und einer monostabilen Kippschaltung 12' bestehende Quantelungsvorrichtung 5', ein Stromtor 13', einen Impulsgenerator 6' und einen Generator arithmetischer Zeichen 9' sowie die von der Auslösevorrichtung des Senders kommende Leitung 8 und die nach den Rechnern führende Leitung 7 enthält, sondern auch für die Weiterleitung der an der Ausgangsseite der Verstärkerstufe 2' auftretenden Videospannung zwei Kanäle 15 und 16 aufweist, von denen der Kanal 15 nach dem mit einem Schwellenwert wirksamen Begrenzer 3' führt, während der Kanal 16 in einen Differentiator 17 eingeht, an den ein Begrenzer 18 angeschlossen ist. Die beiden Kanäle 15 und 16 enden an der Eingangsseite einer Multiplizierschaltung 19, der von der logischen Bauart »UND« sein kann, und die durch diesen erzeugte Spannung wird dem Differentiator 4' zugeführt.

In dem die Wirkungsweise des Empfängers nach F i g. 3 erläuternden Kurvenbild nach F i g. 4 ist die durch den Verstärker 2' miterzeugte Videospannung durch die längs der Geraden«" verlaufende Kurve mit den Wellen (X₁", a₂" und «₃" wiedergegeben. Diese Spannung wird einerseits dem mit Schwellenwert arbeitenden Begrenzer 3', an dessen Ausgangsseite rechteckige, in F i g. 4 längs der Geraden b" veranschaulichte Impulse /J₁" und /J₂" auftreten, und andererseits dem Differentiator 17 zugeführt, und die von diesem erzeugte Spannung, die in F i g. 4 längs der Geraden h dargestellt ist, speist die Begrenzerstufe 18, welche ebenfalls rechteckige Impulse hervorbringt, die in F i g. 4 bei i durch die Rechtecke i_v i.,, und i₃ angedeutet sind.

Die an den Ausgangsseiten der Schaltgebilde 3' und 18 auftretenden Spannungen werden durch die Vorrichtung 19 miteinander multipliziert, welche eine nichtperiodische Spannung liefert, deren Kurve ungleiche rechteckige Zwischenräume aufweist und in F i g. 4 längs der Geraden /" wiedergegeben ist. Diese Spannung wird dem Differentiator 4' zugeleitet, der zwei Arten von Impulsen erzeugt, von denen die einen den plötzlich auftretenden Verminderungen der Eingangsspannung entsprechen und beseitigt werden, während die anderen Impulse^, X₂, x_s, die an

ίο der Geraden /c in F i g. 4 dargestellt sind, den plötzlichen Verstärkungen dieser Eingangsspannung entsprechen und an die Quantelungsvorrichtung 5' abgegeben werden. Die an den Ausgangsseiten der Vorrichtung 10', 11' und 12' auftretenden Impulse A₁ bis A₃, μ_χ bis μ_Ά und Y₁ bis γ₃ sind in F i g. 4 längs der Geraden Z, m, und η in ihren Kurvenformen veranschaulicht.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, beeinflußt das Vorhandensein von Geräuschkomponenten praktisch nicht die Lagen der Impulse γ_ν γ₂, γ₃, welche die Messung der Entfernungen zwischen Radarsystem und Ziel ermöglichen. Wenn nämlich die Videosignale, die durch die Kurve längs der Geraden a" in F i g. 4 dargestellt sind, Geräuschkomponenten aufweisen, ändert sich zwar die Steilheit der Flanken der Impulse X₁", <x₂", a₃"; aber es treten praktisch keine Änderungen der Zeitpunkte auf, in denen die Amplitude dieser Impulse ein Maximum ist. Infolgedessen schwankt die Form der durch den Differentiator 17 erzeugten Spannung wenig. Die Breite der an der Ausgangsseite des Schaltgebildes 3' erscheinenden Impulse kann beträchtlich verändert werden, jedoch sind die Augenblicke des Auftretens der vom Schaltgebilde 18 hervorgerufenen Impulse praktisch festgelegt. Unter diesen Bedingungen sind die Lagen der Impulse ^₁, γ₂, γ₃ praktisch unabhängig von dem Vorhandensein von Geräusch.

Claims

Patentanspruch:

Videoteil für ein Radargerät mit einem Differenzierglied und einer nochmals differenzierenden und anschließend gleichrichtenden Schaltung zur genaueren Bestimmung der Zielentfernungen aus den Zeitpunkten der maximalen Amplituden der Videosignale, dadurch gekennzeichnet, daß der nochmals differenzierenden und gleichrichtenden Schaltung (4') eine Stufe vorgeschaltet ist, welche aus zwei mit den Videosignalen gespeisten Übertragungskanälen (15,16), von denen der eine (15) ein an sich bekanntes Schwellwert- und Begrenzerglied (3') und der andere (16) das Differenzierglied (17) und einen letzterem nachgeschalteten, sowohl auf die positiven als auch auf die negativen Amplituden wirkenden Begrenzer (18) enthält, sowie einer von den rechteckigen Ausgangsspannungen der beiden Kanäle gespeisten Multiplikationsschaltung (19) besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 849 117;

»Nature« (London), 133 (1934), 3363 (14. April), S. 576 und 577.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen