DE1216950B - Geraet zur UEbermittlung der Augenblicksstellung einer Radarantenne - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIs

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/03

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

G18999IXd/21a4
16. Februar 1956
18. Mai 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Übermittlung der Augenblicksstellung einer Radarantenne von einer Sendestelle, an der sich die Antenne befindet, nach einer Empfangsstelle, unter Verwendung einer Trägerschwingung von konstanter Frequenz, welche entsprechend den Augenblicksstellungen amplitudenmoduliert ist, bei dem die Empfangsstelle einen Hüllkurvendetektor zur Entnahme der Modulation aufweist und das resultierende Modulationssignal dazu verwendet wird, um an der Empfangs- stelle die Augenblicksstellungen der Radarantenne wiederzugeben.

Es ist bekannt, ein Signal zu übertragen, das die Augenblicksstellung einer rotierenden oder hin- und herschwenkenden Radarantenne darstellt, indem eine Trägerschwingung mit dem Signal amplitudenmoduliert wird und das Signal durch die übliche Demodulation an der Empfangsstelle wiedergewonnen wird. Dieses Modulationssignal hat jedoch eine typische Frequenz in der Größenordnung von V2 bis 2Hz; eine Übertragungsleitung für diese modulierten Trägerschwingungen ist aber außerordentlich anfällig gegenüber Einflüssen von Starkstromleitungen, welche durch die Verwendung von Filtern für sehr niedrige Frequenzen nicht ausgeschaltet werden können, weil sie in der Trägerhüllkurve große fehlerhafte Phasenverschiebungen erzeugen.

Es ist bekannt, diese Nachteile zu überwinden, indem die Impulse zeitmoduliert und nicht amplitudenmoduliert werden. Dies hat aber den Nachteil, daß zwei Breitband-Übertragungsleitungen, z. B. koaxiale Kabel, erforderlich sind, von denen eines zur Übertragung der zeitmodulierten Impulse und das andere zur Übertragung der nichtmodulierten Bezugsimpulse dient, die notwendig sind, um an der Empfangsstelle die zeitmodulierten Impulse zu demodulieren. Des weiteren wird die Zeitmodulation und die Demodulation mit Hilfe von Sägezahngeneratoren ausgeführt, wodurch sich der Geräteaufwand an der Sendestelle und an der Empfangsstelle erhöht.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Gerät anzugeben, das mit Amplitudenmodulation zu arbeiten vermag und lediglich eine Breitband-Übertragungsleitung benötigt, das aber nicht die Nachteile der bekannten amplitudenmodulierten Systeme aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Gerät erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß an der Sendestelle ein Impulsgenerator vorgesehen ist, der Torimpulse von einer Wiederkehrfrequenz, die gleich der Frequenz der Trägerschwingung ist, von einer Zeitdauer, die im Vergleich zu ihrer Wiederkehr-Gerät zur Übermittlung der Augenblicksstellung
einer Radarantenne

Anmelder:

ITT Gilfillan Inc., Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. U. Knoblauch, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Kühhornshofweg 10

Als Erfinder benannt:

Thomas Jasper Johnson, Los Angeles, Calif.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Februar 1955
(488 795)

periode kurz ist, an der gleichen festgelegten Stelle, außer in den Nulldurchgängen, in jeder Periode der Trägerschwingung erzeugt, daß die Torimpulse ebenfalls an die Empfangsstelle übermittelt werden und zur Entnahme der Modulation eine Torschaltung vorgesehen ist, an deren Signaleingang die modulierte Trägerschwingung und an deren Steuereingang die Torimpulse angelegt werden, und daß die Torschaltung in ihrem Ausgang einen Kondensator aufweist und derart ausgebildet ist, daß sie der Trägerschwingung ein Aufladen und Entladen des Kondensators nur während der Torimpulse gestattet, während sie zu anderen Zeiten den Kondensator von der Trägerschwingung trennt.

Die Torimpulse benötigen eine Breitband-Übertragungsleitung, aber die amplitudenmodulierte Trägerschwingung nimmt nur eine Bandbreite von wenigen Hz zu beiden Seiten der Trägerfrequenz ein. Es werden keine Sägezahngeneratoren benötigt. Die Trägerschwingung wird jeweils genau zum gleichen Zeitpunkt in jeder Periode demoduliert, was nicht nur die Genauigkeit des Systems gewährleistet, sondern auch automatisch zwischen denjenigen Teilen der Trägerschwingung, die in Phase liegen, und denjenigen, die 180° außer Phase liegen, unterscheidet, so daß automatisch positive und negative Modulationssignale demoduliert werden. Bei den bekannten Hüllkurvendetektoren mußte das Vorzeichen des Modulationssignals gesondert angegeben werden.

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Starkstromleitungseinflüsse werden einfach durch die Verwendung eines Bändpaßfilters berücksichtigt, da jede eventuelle eingeführte Phasenverschiebung einfach durch Einstellung der Phase der Torimpulse kompensiert werden kann. Die demodulierende Torschaltung selbst führt nicht zu irgendwelchen Phasenverschiebungen, wie es bei einer üblichen Gleichrichterschaltung der Fall ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Geräts an der Sendestelle,

F i g. 2 die an verschiedenen Punkten in F i g. 1 auftretenden Signale,

Fig. 3 ein Blockdiagramm, des Geräts an der Eriipfangsstelle,

F i g. 4 die Demodulation der Signale durch das Gerät der F i g. 3 und

F i g. 5 ein Schaltbild des die Torschaltung aufweisenden Teils des Geräts der F i g. 3.

In Fig. 1 erzeugt ein Oszillator 100 eine Schwingung^! mit einer Frequenz, die mit Bezug auf die Frequenz der Rotation oder Schwenkung der Radarantenne groß ist. Die Schwingung J. wird einem Amplitudenstabilisierungskreis 200 zugeführt, der eine Trägerschwingung B erzeugt, die die gleiche Frequenz wie die Schwingung A und eine für die anschließende Modulation genau stabilisierte Amplitude besitzt.

Die Trägerschwingung B wird dann zwei Modulationsstufen 300 E und„300^t zugeführt, die über entsprechende Untersetzungsgetriebe 35OjB und 350^4 mit der Höhen- und-Azimutantenne 400 £ und 400^4 gekuppelt sind. Die Bewegung der Antennen 400 wird benutzt, um die Amplitude der Trägerschwingung B zu modulieren und damit Ausgangssignale C zu erzeugen, deren Hüllkurve die entsprechenden Stellungen der Antennen wiedergeben.

Von einer Endstufe 310 werden abwechselnd die modulierten Trägerschwingungen der Modulationsstufen übernommen, so daß die Stellungsinformation der beiden Antennen in abwechselnder zeitlicher Folge übertragen wird.

Die Trägerschwingung B wird außerdem einem Generator 500 zugeführt, der Torimpulse D mit der gleichen Frequenz, aber mit kürzerer Dauer im Vergleich zu der Periode der Trägerschwingung erzeugt, wobei die Phase dieser Impulse derart gewählt ist, daß sie dann auftreten, wenn die Trägerschwingung eine beachtliche Amplitude aufweist.

Die Wellenformen der während eines typischen Betriebs auftretenden Signale sind in F i g. 2 veranschaulicht. Die Schwingung A des Oszillators 500 besitzt die gewünschte Frequenz mit kleinen Amplitudenschwankungen. Die Trägerschwingung B besitzt die gleiche Frequenz wie die Schwingung A, aber eine genau eingestellte Amplitude.

Wenn die Antenne die in F i g. 1 veranschaulichte Stellung 1 aufweist, besitzt das Signale eine Hülle mit verhältnismäßig starker Amplitude, wobei die Torimpulse D etwa im Zeitpunkt der positiven Spitzenwerte auftreten. Wenn die Antenne durch einen Nullbezugspunkt 2 wandert, geht auch die modulierte Amplitude durch Null und erleidet einen Phasenwechsel von 180°. Wenn die Antenne ihre maximale negative Stellung 3 einnimmt, erreicht die modulierte Schwingung C erneut eine relativ starke Amplitude, wobei jedoch diesmal die Torimpulse D im Zeitpunkt der negativen Spitzenwerte auftreten.

Der Oszillator 100 kann ein bekannter Phasen-.drehungsoszillator sein mit der. Möglichkeit^ ,die Phase der von ihm erzeugten Schwingung A einzustellen. '

Der Amplitudenstabilisierungskreis kann einen begrenzenden Verstärker aufweisen, dem ein Tiefpaßfilter folgt, welcher die Trägergrundfrequenz (z.B.

ίο 1500 Hz) selektiert und an welchen schließlich noch ein Ausgangskathodenverstärker angeschlossen ist: Die Trägerschwingung B aus dem Kathodenverstärker wird an die Modulationsstufe 300 gelegt, z. B. an zwei Phasen eines im Stern geschalteten Stators, dessen dritte Phase geerdet ist, wobei die modulierte Trägerschwingung C von der Rotorwicklung abgenommen wird. Des weiteren ist ein Spitzenwertdetektor vorgesehen, der die Trägerschwingung B gleichrichtet und ein Gleichstromsignal erzeugt. Dieses

ao Gleichstromsignalkann einer Vergleichsschaltung zugeführt werden, die ein Fehlersignal abgibt, wenn das Gleichstromsignal vom Sollwert abweicht. Das Fehlersignal wird verstärkt und benutzt, um die Vorspannung einer Abschneidediode in dem erwähnten begrenzenden Verstärker derart zu ändern, daß die Amplitude der Trägerschwingung B konstant gehalten wird. Derartige Schaltungen sind bekannt und werden daher nicht näher veranschaulicht.
Der Drehbereich jeder Modulationsstufe 300 kann auf denjenigen Abschnitt beschränkt werden, in wel-

^: chem das Verhältnis zwischen dem Drehwinkel und der Hüllkurve der modulierten Trägerschwingung C etwa linear ist. Man kann aber auch einen größeren Drehbereich ausnutzen und das Verhältnis zwischen dem Antennenwinkel und der Hüllkurve durch eine kompensierende nichtlineare mechanische Kupplung zwischen der Antenne und der Modulationsstufe linear halten.

Das.in Fig. 3 veranschaulichte Gerät an der Empfangssteile besitzt einen Eingangskreis 600, der die modulierte Trägerschwingung C empfängt und entsprechende Ausgangssignale C abgibt, die eine genaue Phasenlage in bezug auf die Torimpulse D besitzen, welche einem Torimpulsgenerator 700 zugeführt werden. Der Kreis 600 umfaßt ein Bandpaßfilter 610, der die Trägerschwingungsgrundfrequenz und die Seitenbänder, welche die gewünschte modulierte Stellungsinformation aufweisen, abtrennt. Die gefilterten Signale werden über eine Verstärkerstuf e 620 einer Phasenschieberschaltung 630 zugeführt, die die richtige Phasenbeziehung zwischen den Torimpulsen D und der modulierten Trägerschwingung C sicherstellt. Die durch die Schaltung 630 phasenverschobenen Schwingungen werden einem Ausgangsverstärker 640 zugeführt, der das obenerwähnte Signal C abgibt. Alle Teile innerhalb der Eingangsstufe 600 sind bekannt.

Der Torimpulsgenerator 700 kann ein monostabiler Multivibrator sein, der durch die Torimpulse D gesteuert wird und Ausgangsimpulse G mit einer Impulsbreite erzeugt, die in Abhängigkeit von der Zeit festgelegt ist, die zum Auswerten der Amplitude des vom Eingangskreis 600 erzeugten Signals C erforderlich ist. Das Signal C und die Impulse G werden dann einer Torschaltung 800 zugeführt, die die Augenblicksamplitude der modulierten Trägerschwingung C in Abhängigkeit von jedem der angelegten Torimpulse G festgestellt und ein Aus-

gangssignal E erzeugt. Die Torschaltung 800, die in F i g. 5 näher beschrieben ist, weist einen Ausgangskondensator 810 auf, der jede ausgewertete Trägerschwingung während des Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden Torimpulsen G festhält, so daß sich die Amplitude des Ausgangssignals E in Abhängigkeit von der Antennenstellung ändert.

Wie F i g. 5 zeigt, wird in der Torschaltung das Signal C" über einen Kathodenverstärker 812 an die Kathode einer Triode 814 gelegt, die zusammen mit einer anderen Triode 816 eine Kaskadenschaltung bildet, deren Ausgang vom Kondensator 810 gespeichert wird. Die Kaskadenschaltung 814, 816 ist abgeschaltet, solange kein Torimpuls G an die Gitter der Trioden gelegt wird. Die Torimpulse werden einem Signal überlagert, das an der Anode einer Diode 818 entsteht. Das Signal an der Kathode dieser Diode wird an einem Spannungsteiler 820, 822 abgegriffen, der den Kathodenwiderstand eines Ausgangskathodenverstärkers 830 bildet. Das Potential an dem Anodenwiderstand 824 der Diode 818 ist proportional zum Signal C und wird an einem Spannungsteiler 826, 828 abgegriffen, der den Kathodenwiderstand des Kathodenverstärkers 812 darstellt. Das jeweils niedrigere Potential wird dem Gitter einer Triode 832 zugeführt, deren Kathode mit den Gittern der Trioden 814, 816 verbunden ist. Wenn die Trägerfrequenz 1500 Hz beträgt, liegt die richtige Größenordnung für den Kondensator 810 etwa bei 1 nF.

Das Signal E ist in F i g. 4 dargestellt; es besitzt eine Vielzahl von diskreten Stufen, welche der Vielzahl der durch die Impulse G bestimmten Perioden entsprechen. In der Praxis jedoch treten diese Stufen mit einer so hohen Frequenz mit Bezug auf die Bewegung der Antenne auf, daß das Signal E als ein sich kontinuierlich änderndes Signal erscheint. Dies trifft auf jeden Fall zu, wenn die Impulse G eine Frequenz in der Größerordnung von 1500Hz haben. Des weiteren kann das Signals noch leicht durch einen üblichen Tiefpaßfilter geglättet werden, obwohl dies nicht notwendig ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gerät zur Übermittlung der Augenblicksstellung einer Radarantenne von einer Sendestelle, an der sich die Antenne befindet, nach einer Empfangsstelle, unter Verwendung einer Trägerschwingung von konstanter Frequenz, welche entsprechend den Augenblicksstellungen amplitudenmoduliert ist, bei dem die Empfangsstelle einen Hüllkurvendetektor zur Entnahme der Modulation aufweist und das resultierende Modulationssignal dazu verwendet wird, um an der Empfangsstelle die Augenblicksstellungen der Radarantenne wiederzugeben, dadurch gekennzeichnet, daß an der Sendestelle ein Impulsgenerator (500) vorgesehen ist, der Torimpulse (D) von einer Wiederkehrfrequenz, die gleich der Frequenz der Trägerschwingung (C) ist, und von einer Zeitdauer, die im Vergleich zu ihrer Wiederkehrperiode kurz ist, an der gleichen festgelegten Stelle, außer in den Nulldurchgängen, in jeder Periode der Trägerschwingung erzeugt, daß die Torimpulse ebenfalls an die Empfangsstelle übermittelt werden und zur Entnahme der Modulation eine Torschaltung (800) vorgesehen ist, an deren Signaleingang die modulierte Trägerschwingung und an deren Steuereingang die Torimpulse angelegt werden, und daß die Torschaltung in ihrem Ausgang einen Kondensator (810) aufweist und derart ausgebildet ist, daß sie der Trägerschwingung ein Aufladen und Entladen des Kondensators nur während der Torimpulse gestattet, während sie zu anderen Zeiten den Kondensator von der Trägerschwingung trennt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 885 569, 911594,
   397;

   britische Patentschrift Nr. 710 295;

   USA.-Patentschrift Nr. 2 556 556;

   Philips Technische Rundschau, März 1952, S. 257 bis 266.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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