DE1268686B - Regelschaltung zur Abstimmung von Oszillatoren in Abhaengigkeit von der Frequenz einer Bezugsschwingung, insbesondere fuer Funk-Entfernungsmesssysteme - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES jmTWl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H03b

Deutsche KL: 21 a4-8/01

1268 686
P 12 68 686.1-35
31.Januar 1963
22. Mai 1968

Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung zur Abstimmung von Oszillatoren jeweils in Abhängigkeit von der Frequenz einer Bezugsschwingung, insbesondere für Funk-Entfernungsmeßsysteme. Die Abstimmung erfolgt dabei in Abhängigkeit von einem Fehlersignal, welches aus dem Vergleich der Ausgangsschwingung eines fest abgestimmten Oszillators mit der Bezugsschwingung gewonnen wird, welch letztere durch die vom Zielobjekt reflektierten Signale gebildet sein kann.

Bekannte kohärente Radaranlagen zur Bestimmung der Bewegung eines Zielkörpers oder zur Bestimmung der gegenseitigen Bewegung zwischen Radarsender und Zielkörper benutzen normalerweise abstimmbare Frequenzfilter, welche eine Frequenzbestimmung der an dem Zielkörper reflektierten Dopplerimpulse ermöglichen. Da die gemessene Dopplerfrequenz ein Maß für die Näherungs- bzw. Fluchtgeschwindigkeit des betreffenden Zielkörpers ist, kann die Geschwindigkeit des Zielkörpers mittels der betreffenden Abstimmfrequenz des Frequenzfilters ermittelt werden. Bei bekannten Anlagen arbeiten diese abstimmbaren Frequenzfilter mit abstimmbaren Frequenzgeneratoren zusammen, deren Ausgangsschwingungen den Dopplerimpulsen überlagert werden. Aus der Ausgangsschwingung der betreffenden Mischstufe wird ein Fehlersignal zur jeweiligen Nachstimmung und Steuerung des Frequenzgenerators abgeleitet. Die bekannten Frequenzfilter arbeiten somit nach einem Analogverfahren. Der abstimmbare Frequenzgenerator enthält normalerweise einen abstimmbaren Schwingkreis, dessen Induktivität bzw. Kapazität durch das rückgekoppelte Fehlersignal elektrisch geändert wird, wobei sich die Abstimmfrequenz des Generators im Sinne einer Verkleinerung des Fehlersignals verschiebt. Die Genauigkeit derartiger bekannter, analog arbeitender Frequenzfilter ist durch die Abstimmgenauigkeit des Frequenzgenerators begrenzt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Genauigkeit der Abstimmung von Oszillatoren in Abhängigkeit von der Frequenz einer Bezugsschwingung, insbesondere in Abhängigkeit von der Frequenz vom Zielobjekt reflektierter Entfernungsmeßsignale, zu vergrößern.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung demgemäß eine Regelschaltung zur Abstimmung von Oszillatoren in Abhängigkeit von der Frequenz einer Bezugsschwingung, insbesondere für Funk-Entfernungsmeßsysteme, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Signale konstanter Frequenz darbietender Ausgang des betreffenden Oszillators Regelschaltung zur Abstimmung von
Oszillatoren in Abhängigkeit von der Frequenz
einer Bezugsschwingung, insbesondere für
Funk-Entfernungsmeßsysteme

Anmelder:

Raytheon Company, Lexington, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Holzer, Patentanwalt,

8900 Augsburg, Philippine-Welser-Str. 14

Als Erfinder benannt:

Robert L. Wyckoff, Holliston, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 25. April 1962 (190 081)

mit einem Verzögerungskreis verbunden ist, welcher seinerseits an eine Verzögerungszeit-Steuereinrichtung angeschlossen ist, die ihrerseits die Verzögerungszeit des Verzögerungskreises wiederum in Abhängigkeit von einer in einer Mischstufe aus der Bezugsfrequenz und der konstanten Oszillatorfrequenz gebildeten Differenzfrequenz jeweils auf sich schrittweise ändernde Werte einstellt bzw. schrittweise oder kontinuierlich verändert.

Die Verzögerungszeit-Steuereinrichtung nach der Erfindung arbeitet mit digitalen Steuerkreisen, so daß die Abstimmgenauigkeit bei einer mittleren Frequenz von 100 kHz mindestens Va Hz beträgt.

Bei der Schaltung nach der Erfindung erfolgt die Frequenzsteuerung in Abhängigkeit von einem Fehlersignal, welches die jeweilige Phasenverzögerung der Ausgangsschwingungen des fest abgestimmten Generators entsprechend den innerhalb einer festen Meßzeit aufgetretenen Bruchteilen der vollen Perioden einer Fehlerfrequenz steuert. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Zähler zur Bestimmung der vollen Perioden und der Bruchteile der jeweils auftretenden Fehlerfrequenz vorgesehen. Die Regelung der Verzögerungszeit des Phasenverzögerungskreises erfolgt jeweils in Abhängigkeit von den gemessenen Bruchteilen der Perioden der Fehlerfrequenz.

809 550/145

3 4

Außer den obenerwähnten, bekannten Abstimm- werden. Am Ausgang des regelbaren Phasenverzögeschaltungen sind aus derUSA.-Patentschrift2949585 rungskreises erscheinen also jeweils Sinuswellenauch Einrichtungen zur Phasenmodulation von Träger- züge der Frequenz f_a mit der Folge der Tastimpulse, frequenzenbekannt, welche im wesentlichen die Form wobei jedoch jeweils aufeinanderfolgende Sinuseiner Verzögerungsleitung haben, deren Verzöge- 5 wellenzüge in ihrer Phase verschoben sind, so daß rungszeit in Abhängigkeit von einem Modulations- die effektive Impulsfolge als eine Impulsfolge mit der signal veränderbar ist. Diese bekannten Anordnun- Tastfrequenz der Anlage anzusehen ist, wobei die gen ermöglichen keine Abstimmung von Oszillator- jeweilige Schwingungsfrequenz der einzelnen Sinusausgangsfrequenzen auf eine Bezugsfrequenz, da das wellenzüge den Wert f_b hat.

Modulationssignal bei den bekannten Schaltungen io Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ar-

nur eine periodische Phasenverschiebung ermöglicht, beitet mit gleichförmigen Sinuswellen einer festen

die nicht zu einer neuen Frequenz führen kann. Die Frequenz f_a, welche durch stetige Phasenverschiebung

bekannten Anordnungen sind daher zur Lösung der in gleichförmige Sinusschwingungen der Frequenz f_b

obengenannten Aufgabe nicht geeignet. umgeformt werden, wobei die Änderung der Phasen-

Schließlich sind aus der Zeitschrift »Brown-Boveri,- 15 verschiebung periodisch im Rhythmus der Differenz-Mitteilungen«, August 1946, S. 194, Stabilisierungs- frequenz (f_a — f_b) erfolgt. Diese Ausführungsform schaltungen für frequenzmodulierte Sender bekannt, der Erfindung ist jedoch in ihrer Anwendung in gebei welchen ebenso wie bei den eingangs erwähnten wisser Weise begrenzt, worauf noch im einzelnen einbekannten Abstimmschaltungen mittels einer Reak- gegangen wird. Eine derartige Ausführungsform der tanzröhre unmittelbar im Oszillator Eingriff auf die ao Erfindung umfaßt zwei digitale Speicherregister. Ein Ausgangsfrequenz genommen wird. Auch diese be- Speicherregister enthält den Integralwert der mokannten Stabilisierungsschaltungen sind nicht als Ab- mentanen Differenzfrequenzwerte (f_a — f_b) und das Stimmschaltungen zum erfindungsgemäßen Zweck andere Speicherregister eine Maßzahl für die jeweils geeignet, da die Genauigkeit der Abstimmung der verflossene Betriebszeit. Aus den Ausgangswerten Oszillatorausgangsfrequenz nicht ausreicht. 25 dieser beiden Register wird in geeigneten Schalt-Bekanntlich ist eine Impulsfolge von Sinuswellen- kreisen eine Impulsfolge erzeugt, deren Folgefrequenz zügen einer festen Frequenz f_a nur mit Mühe von jeweils dem Produkt der beiden gespeicherten einer ähnlichen Impulsfolge von Sinuswellenzügen Zahlenwerte proportional ist. Diese Impulsfolge wird der veränderlichen Frequenz f_b zu unterscheiden, so- zu einem zweiten Binärzähler weitergeleitet. Infolgelange die Differenzfrequenz (f_a — f_b) nicht größer als 30 dessen entspricht die in diesem Binärzähler jeweils das doppelte Tastverhältnis geteilt durch die Tast- gespeicherte Zahl der innerhalb der gesamten Beperiode ist. Man kann also in zahlreichen Fällen eine triebszeit aufgetretenen Periodenzahl der Differenz-Impulsfolge von Sinuswellenzügen einer festen Fre- frequenzschwingung. Derjenige Teil der gespeicherquenz näherungsweise durch eine Impulsfolge von ten Periodenzahl, welcher dem jeweiligen Bruchteil Sinuswellenzügen einer anderen Frequenz darstellen, 35 der Periodenzahl entspricht, dient zur jeweiligen wenn nur jeweils während der Dauer eines Sinus- Steuerung eines einstellbaren Phasenverzögerungswellenzuges die Phasen der betreffenden Sinuswellen- kreises, welcher zur jeweiligen Phasenverschiebung züge beider Impulsfolgen im wesentlichen überein- der in dem fest abgestimmten Frequenzgenerator erstimmen. zeugten Schwingung dient. Die Ausgangsschwingung Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines 40 dieses Phasenverzögerungskreises weist die Fre-Oszillators nach der Erfindung werden demnach je- quenz/_& auf.

weils aufeinanderfolgende Sinuswellenzüge eines fest Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich abgestimmten Frequenzgenerators um bestimmte, aus der folgenden beispielsweisen Beschreibung besieh jeweils ändernde Beträge in ihrer Phase ver- vorzugter Ausführungsformen der Erfindung an schoben, so daß die effektive Ausgangsimpulsfolge 45 Hand der Zeichnungen. Es stellt dar
des Generators eine Frequenzänderung erleidet. Die F i g. 1 ein Blockschaltbild einer vereinfacht darjeweilige Phasenverschiebung aufeinanderfolgender gestellten Radaranlage mit einer Abstimmschaltung Impulsgruppen erfolgt mittels digitaler Steuersignale. nach der Erfindung,

Der Steuerkreis umfaßt einen Impulsgenerator, des- Fig. 2 ein Vektordiagramm, welches die erfinsen jeweilige Ausgangsfrequenz der Differenzfrequenz 50 dungsgemäß vorgenommene Phasenverschiebung auf- (fa ~ h) entspncht, sowie einen Zähler zur Zählung einanderfolgender Impulswellenzüge erläutert,
der Ausgangsimpulse dieses Generators und zur Fig. 3 ein mehr ins einzelne gehendes Block-Speicherung derselben, so daß der jeweilige Zähl- schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer stand dem Integralwert der Differenzfrequenz ent- Regelschaltung nach der Erfindung,
spricht. Ein zweiter Zähler dient zur jeweiligen Zäh- 55 Fig. 4 ein Blockschaltbild eines digitalen Rechenlung von Normalzeitimpulsen. Der Ausgang des fest kreises für eine Regelschaltung nach der Erfinabgestimmten Frequenzgenerators wird von dem dung,

Tastgenerator getastet. Der Tastgenerator löst außer- F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform

dem einen Multiplikationskreis aus, welcher jeweils der Erfindung zur Erzeugung kohärenter Sinus-

die in den beiden Zählern gespeicherten Zahlen mit- 60 schwingungen und

einander multipliziert und in einem weiteren Speicher- F i g. 6 und 7 Einzelheiten eines Phasenverzögeregister festhält. Das gespeicherte Produkt entspricht rungskreises nach der Erfindung,
der jeweils gemessenen Periodenzahl der Differenz- Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Regelfrequenzschwingung, wobei auch Bruchteile der- schaltung zur Abstimmung von Oszillatoren innerselben angegeben sind. Die Bruchteile dieser Peri- 65 halb von Radaranlagen zur Verfolgung bewegter odenzahl dienen zur jeweiligen Steuerung der Ver- Zielkörper. Der Radarempfänger 1 gibt dabei eine zögerungszeit des Phasenverschiebungskreises, in feste Ausgangsfrequenz f₀ + f_x unbekannter Größe welchem die Impulsfolgen der Frequenz f_a verzögert ab, wobei die Frequenz /₀ der Radarsendefrequenz

5 6

und die Frequenz J_x der Dopplerverschiebung ent- verzögerung um schrittweise sich ändernde Beträge spricht. Die Größe dieser unbekannten Frequenz soll erfahren. Diese jeweiligen Beträge der Phasenvermittels der Ausgangsfrequenz eines frequenzabstimm- zögerung entsprechen jeweils der Gesamtzahl und baren Oszillators nachgewiesen werden. Die unbe- den Bruchteilen der innerhalb der verflossenen Bekannte Frequenz Z₀ + f_x und die Ausgangsfrequenz 5 triebszeit der Anordnung aufgetretenen Perioden der (/„ + Z₁ + f_x) der in F i g. 1 mit 2 bezeichneten und Differenzfrequenzschwingung. Die jeweilige Phasenzusammengefaßt als frequenzabstimmbarer Oszillator verzögerung eines jeden durch die Torschaltung 12 wirkenden Schaltungsteile werden in einer Misch- hindurchtretenden Sinuswellenzuges der Frequenz stufe 3 einander überlagert. Man verwendet Vorzugs- (/₀ + Z₁) ist demgemäß dem jeweils gemessenen weise eine Einseitenbandmischstufe mit unterdruck- io Bruchteil der Periodenzahl der Differenzfrequenzter Trägerfrequenz, deren Ausgangsfrequenz der schwingung proportional.

Differenzfrequenz zwischen der unbekannten Fre- Die stufenweise Phasenverzögerung sei an Hand

quenz und der Oszillatorfrequenz gleich ist. Die Aus- des Vektordiagramms nach F i g. 2 erläutert. Der

gangsschwingung der Mischstufe 3 wird in einem Frequenzzeiger A₀ entspricht in seiner Phasenlage

Verstärker 4 verstärkt und in einen auf die Fre- 15 der festen Ausgangsfrequenz des fest abgestimmten

quenz Z₁ abgestimmten Frequenzdiskriminator 5 ein- Generators 8. Diese Ausgangsfrequenz hat, wie schon

gespeist. Das Ausgangssignal des Frequenzdiskrimi- oben gesagt, den Wert (Z₀ + Zi)- Wenn die Phasen-

nators 5 entspricht der jeweiligen Frequenzabwei- drehung des Frequenzzeigers A ₀ mit der unbekann-

chung des frequenzabstimmbaren Oszillators von der ten Frequenz f_x erfolgt und wenn die Tastfrequenz

nachzuweisenden Dopplerfrequenz und findet als 20 größer als der Absolutbetrag dieser unbekannten

Fehlersignal 6 Verwendung. Das Fehlersignal 6 dient Frequenz f_x ist, dann entsprechen die jeweiligen

zur Speisung einer Verzögerungszeit-Steuereinrich- Lagen des Frequenzpfeiles A ₀ während jeweils auf-

tung, die ihrerseits mittels eines Verzögerungskreises einanderfolgender Tastperioden des Radarsystems

die Ausgangsfrequenz eines Oszillators verändert, so den dargestellten Weiten. Der Vektor A₀ hat also

daß man einen vollständigen Regelkreis erhält. 25 nach einer weiteren Tastperiode die Lage A₁, nach

Wenn die Anordnung abgeglichen ist, hat die Aus- zwei Tastperioden die Lage^4₂ usw. Die jeweiligen

gangsfrequenz des frequenzabstimmbaren Oszil- Phasenwinkel geben die jeweils erforderliche Phasen-

lators 2 den Wert (Z₀ + Zi + /*)· Nach Abgleich der verschiebung an, welche jeweils aufeinanderfolgende

Anordnung unterscheiden sich somit die beiden in Sinuswellenzüge erfahren müssen, damit die effektive

der Mischstufe 3 überlagerten Frequenzen um die 30 Ausgangsimpulsfolge von Sinuswellenzügen die Fre-

Differenzfrequenz Zi · Der frequenzabstimmbare Os- quenz (Z₀ + Z₁ + Zx) aufweist.

zillator 2 enthält also einen fest abgestimmten Fre- Wenn die Tastfrequenz kleiner als die unbekannte quenzgenerator mit der Ausgangsfrequenz Z₀, dessen Frequenz f_x ist, dann muß die Phasendrehung jeweils Ausgangsschwingung in eine Schwingung der Fre- zweier aufeinanderfolgender Sinuswellenzüge, z. B. quenz f_b umgeformt werden kann. Nach Abgleich der 35 A₂ und A_s, mehr als 360° betragen. Eine Phasen-Anordnung ist die Frequenz f_b der Abgleichfrequenz drehung um 360° kann jedoch vernachlässigt werden, (Z₀ + Z₁ + fx) gleich. Die Erfindung umfaßt mehrere so daß jeweils nur die Bruchteile der Phasendrehung, Ausführungsformen von frequenzabstimmbaren Os- welche den Vollkreis überschreiten, berücksichtigt zillatoren bzw. von Regelschaltungen zur Abstim- werden. Infolgedessen muß in jedem Fall, d. h. wenn mung von Oszillatoren im obigen Sinn, welche inner- 40 die Tastfrequenz größer oder kleiner als die unhalb einer Gesamtanordnung nach F i g. 1 Verwen- bekannte Frequenz f_x ist, die jeweilige Änderung dung finden können. Beispiele solcher Abstimm- der Phasenverschiebung aufeinanderfolgender Sinusschaltungen nach der Erfindung sind in den F i g. 3, 4 wellenzüge innerhalb des Phasenverzögerungskreises 9 und 5 gezeigt. entsprechend der unbekannten Schwingungsfrequenz f_x

F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild einer Abstimm- 45 geregelt werden, wobei Phasendrehungen um eine schaltung nach der Erfindung, welche im Zusammen- volle Periode vernachlässigt werden können,
hang mit einem Impulsradarsystem Verwendung F i g. 4 zeigt eine digitale Ausführungsform der finden kann. Hierbei erfolgt die Abstimmung auf die Verzögerungszeit-Steuereinrichtung, welche im Rahveränderte Frequenz der vom Zielobjekt reflektierten men einer Ausführungsform der Erfindung nach Wellenzüge in der Form, daß entsprechend getastete 50 F i g. 3 Verwendung finden kann. Der Integrations-Vergleichswellenzüge jeweils um bestimmte, jeweils kreis 7 weist beispielsweise einen abstimmbaren Imvon dem obenerwähnten Fehlersignal abhängige pulsgenerator 21 auf, welcher durch das Rückkoppe-Werte phasenverschoben werden. lungsfehlersignal 6 gesteuert wird und dessen über

Im einzelnen enthält die Schaltung nach der Erfin- eine der Ausgangsleitungen 21a bzw. 21 & abgegedung einen Integrationskreis 7, in welchen das Rück- 55 bene Impulsfolgefrequenz unmittelbar proportional koppelungsfehlersignal 6 eingespeist wird, einen fest der Amplitude des Fehlersignals 6 ist. Jeweils entabgestimmten Frequenzgenerator 8 mit der Aus- sprechend dem Vorzeichen der Differenzfrequenz ergangsfrequenz (Z₀ + Z₁) sowie einen abstimmbaren scheinen die Ausgangsimpulse entweder in der Lei-Phasenverzögerungskreis 9 zur jeweiligen Phasen- tung 21 α oder in der Leitung 21 b. Die Impulse des verzögerung der Ausgangsimpulswellenzüge des fest 60 Generators 21 werden in einem iV-stufigen, reverabgestimmten Generators. Die Steuerung des Phasen- siblen Zähler 22 registriert, wobei beispielsweise die verzögerungskreises 9 erfolgt von dem Integrations- auf der Leitung 21 α erscheinenden Impulse zu dem kreis 7 aus. Zur Tastung des Phasenverzögerungs- Zählerinhalt hinzuaddiert und die auf der Leitung kreises 9 dienen Torschaltungen 11 und 12, welche 21 b erscheinenden Impulse von dem Zählerinhalt jeweils von dem Tastgenerator 13 der Radaranlage 65 abgezogen werden.

gesteuert werden. Die Torschaltung 12 läßt jeweils Ein zweiter, einfacher, M-stufiger Zähler 23 ist an

impulsförmige Sinuswellenzüge des fest abgestimm- den Ausgang eines Normalzeitgebers 24 angeschlos-

ten Generators durch, welche jeweils eine Phasen- sen. Die Frequenz des Normalzeitgebers 24 beträgt

7 8

vorzugsweise 2^M+pHz (wo 2-ρ die Stufenzahl des torschaltungen 34 bzw. 36 aufweisen, welche eine

verwendeten Phasenverzögerungskreises ist), derart, Zuführung der Multiplikanden zu dem Rechenwerk

daß der jeweilige Zählerstand 23 ein Maß für die 35 ermöglichen. Die Torschaltglieder 34 und 36 wer-

jeweils abgelaufene Betriebszeit ist. Die in den den vorzugsweise von dem Tastgenerator 13 ge-

Zählern 22 und 23 gespeicherten Zahlen können 5 steuert. Für den vorliegenden Zweck beispielsweise

jeweils mittels einer Multiplikationsschaltung 25 mit- geeignete Multiplikationsschaltungen sind in dem

einander multipliziert werden. Eine Multiplikation Buch »Arithmetic Operations in Digital Computers«,

wird jeweils von dem Tastgenerator 13 ausgelöst. von R. C. Richards, im Verlag Van Nostrand,

Das Produkt wird in ein (M + AT)-stufiges Register 27 1955, beschrieben.

eingeschrieben und dort jeweils für die Dauer zwi- io Der Speicherinhalt der verschiedenen Zähler und sehen zwei aufeinanderfolgenden Tastimpulsen ge- Speicherregister ist oben nur allgemein angegeben, speichert. Dementsprechend enthält das Register 27 Wenn der Rechenkreis eine Frequenzgenauigkeit von jeweils die innerhalb der verflossenen und vom 1 Hz bei einem Gesamtmeßbereich von 2¹⁷ Hz auf-Zähler 23 gespeicherten Betriebszeit gemessene Zahl weisen soll, dann muß der Speicherinhalt des iV-stuvon Perioden der Differenzfrequenzschwingung f_x, 15 figen Zählers 22 insgesamt 17 Stellen plus einer einschließlich der Bruchteile dieser Perioden. zusätzlichen Vorzeichenstelle aufnehmen können. Der fest abgestimmte Generator 8 erzeugt eine Soll eine Schaltstufe des Phasenverzögerungskreises Ausgangsschwingung der Frequenz (/₀ + Z₁). Die (180/32)° entsprechen, dann benötigt man für das Ausgangsschwingung dieses Generators wird durch betreffende Befehlswort insgesamt sechs Stellen. In die Torschaltung 12 getastet, so daß jeweils durch 20 diesem Fall muß die Folgefrequenz des Normalzeiteinen Tastimpuls ein Sinuswellenzug der Frequenz gebers 2^{M +} " = 2²³ Hz betragen. Der nutzbare Fre-(/₀ + Z₁) ausgelöst wird. Die Torschaltung 12 wird quenzabstimmbereich wird außerdem durch die über eine Verzögerungsstrecke 31 von dem Tast- Dauer T₀ eines Sinuswellenzuges begrenzt. Normalergenerator 13 erregt. Die Verzögerungszeit der Ver- _{ Aussteuerbereich (VU Hz. zogerungsstrecke31 ist so eingestellt daß innerhalb 25 ^a \2^}

generator 13 erregt. Die Verzögerungszeit der Ver- _{ Aussteuerbereich

zogerungsstrecke31 ist so eingestellt, daß innerhalb 25 ^a

dieser Verzögerungszeit ein Multiplikationsvorgang Fig. 5 zeigt eine digitale Verzögerungszeit-Steuer-

ablaufen kann, so daß in dem Register 27 nach einrichtung nach der Erfindung für eine kohärent Löschung des jeweils zuvor gespeicherten Register- strahlende Radaranlage. Die Einrichtung bewirkt inhalts das während der betreffenden Tastperiode eine periodische, schrittweise geänderte Phasenverbenötigte Produkt zur Verfugung steht. Infolgedessen 30 Schiebung einer kohärenten Schwingung, wobei die kann die jeweils erforderliche Verzögerungszeit des Änderungsgeschwindigkeit jeweils von der Größe des Phasenverzögerungskreises 9 während einer jeden Fehlersignals abhängig ist. Die Steuereinrichtung Tastperiode entsprechend dem zugehörigen Inhalt enthält wieder einen von dem Rückkoppelungsfehlerdes Registers 27 eingestellt werden. signal 6 gesteuerten Impulsgenerator 21', dessen Aus-

Die jeweilige Größe der innerhalb des Phasen- 35 gangsimpulsfolge mit regelbarer Folgefrequenz auf verzögerungskreises 9 eingestellten Phasenverzöge- einer der Leitungen 21 α' bzw. 21 b' entsprechend rung ergibt sich aus dem Wert des eine volle Peri- dem Vorzeichen des Fehlersignals erscheint und odenzahl übersteigenden Bruchteils im Zeitpunkt der einen iV-stufigen, reversiblen Zähler 22' erregt. Der Auslösung des Multiplikationsvorganges. Das je- letztere speichert den jeweiligen Integralwert der weils gespeicherte Produkt gibt somit die während 40 Differenzfrequenz sowie eine zusätzliche Vorzeichender gesamten Betriebszeit registrierten Perioden der stelle für die Differenzfrequenz und ist infolgedessen Differenzfrequenzschwingung nach vollen Perioden in entsprechender Weise wie der Zähler 22 aufge- und Bruchteilen an. Da jedoch die volle Perioden- baut. Ein zweiter Zähler 43 ist an einen Normalzeitzahl in vorliegendem Zusammenhang keine Bedeu- impulsgenerator 24' angeschlossen und enthält tung hat, wird jeweils der gespeicherte Bruchteil des 45 N Stufen. Die jeweiligen Ausgänge der verschiedenen Registerinhalts zur Einstellung des Phasenverzöge- Stufen der Zähler 22' und 43 sind über eine von rungskreises 9 verwendet. Der Phasenverzögerungs- Und-Kreisen gebildete Matrix 45 verbunden. Die kreis 9 wird infolgedessen entsprechend dem Inhalt Ausgänge der Und-Kreise erregen einen Oder-Kreis der rechts von dem Komma 33 stehenden Register- 46. Die Matrixschaltung ist derart aufgebaut, daß stellen eingestellt. Das in Fig. 4 dargestellte Aus- 50 beispielsweise der Und-Kreis 47 an die niedrigstführangsbeispiel weist einen Phasenverzögerungs- wertige Zifferstufe des Zählers 22' und an die höchstkreis 9 auf, welcher so in 2" Stufen eingestellt werden wertige Zifferstufe des Zählers 43 angeschlossen ist. kann, daß er jeweils an die ρ höchstwertigen Ziffer- Entsprechend ist die niedrigstwertige Zifferstufe des stellen hinter dem Komma 33 angeschlossen ist. In Zählers 43 sowie die höchstwertige Zifferstufe des den weiter unten noch erläuterten F i g. 6 und 7 sind 55 Zählers 22' mit dem Und-Kreis 48 verbunden. All-Einzelheiten eines solchen sechsstufigen Phasenver- gemein ist also die n-te Zifferstufe des Zählers 43 zögerungskreises dargestellt. Er enthält in jeder der und die (N — n)-te Zifferstufe des Zählers 22' mit sechs Stufen jeweils eine Verzögerungsleitung mit einem gemeinsamen Und-Kreis verbunden. Durch verschiedener Verzögerungszeit, so daß insgesamt 2" diese Matrixschaltung wird die Ausgangsimpulsfolge verschiedene Einstellungen möglich sind. Diese 60 des Normalzeitgebers 24' jeweils entsprechend der in 2β=64 verschiedene Einstellungen ermöglichen also dem Zähler 22' gespeicherten Zahl so geändert, daß eine Einstellung der Phasenverzögerung zwischen 0 die Ausgangsimpulsfolge der Matrixschaltung eine und 2 π in 64 gleichen Stufen zu je (360/64). Wenn kleinere Folgefrequenz als die Impulsfolge des Norman noch mehr Stufen innerhalb des Phasenverzöge- malzeitgebergenerators 24' hat, wobei jedoch diese rungskreises vorsieht, erzielt man eine noch größere 65 Ausgangsimpulsfolgefrequenz proportional der in Genauigkeit der Einstellung. dem Zähler 22' gespeicherten Zahl ist. Diese ge-

Die Multiplikationsschaltung 25 ist nicht im ein- richtete Ausgangsimpulsfolge erscheint am Ausgang zelnen dargestellt. Sie kann beispielsweise Eingangs- des Oder-Kreises.

9 10

Die Ausgangsimpulse des Oder-Kreises 46 haben gestellte Phasenverzögerung ist proportional der jekeine gleichförmige Impulsdauer und keinen gleichen weils in dem Zähler gespeicherten höchstwertigen Impulsabstand; lediglich ihre mittlere Folgefrequenz Zifferstellen hinter dem Komma,
ist der in dem Zähler 22' gespeicherten Zahl propor- Der Aufbau einer Verzögerungsstufe des Phasentional. Infolgedessen werden diese Impulse zusam- 5 Verzögerungskreises nach Fig. 6 ist im einzelnen men mit den Ausgangsimpulsen des Normalzeit- beispielsweise in F i g. 7 dargestellt. An den Ausgebers 24' einem Und-Kreis 49 zugeführt, an dessen gang der jeweils zugehörigen Zifferstufe des Zählers Ausgang eine Folge von Impulsen gleicher Dauer ist ein elektronischer Schalter angeschlossen, welcher erscheint, deren Folgefrequenz der in dem Zähler 22' die betreffenden Sinuswellenzüge jeweils über eine gespeicherten Zahl proportional ist. Diese Impuls- io von zwei Leitungen weitergibt. Eine Leitung enthält folge wird in einen reversiblen Zähler 51 eingespeist, eine Verzögerungsstrecke mit festgelegter Phasendessen jeweiliger Zählstand der jeweiligen vollen verzögerung, während in der anderen Leitung keine Periodenzahl und Bruchteilen der Differenzfrequenz- Verzögerungsstrecke enthalten ist. Die Ausgangsschwingung entspricht. Die höchstwertigen Ziffer- frequenz (/„ + Z₁) des Frequenzgenerators liegt an stellen unmittelbar nach dem Komma 33 der in dem 15 dem Emitterwiderstand 72 einer Transistorverstärker-Zähler 51 gespeicherten Zahl dienen zur Steuerung stufe 71 an. Die Basis dieses Transistors 71 ist vordes Phasenverzögerungskreises 9. Wenn der Phasen- zugsweise mit Masse verbunden, während das Ausverzögerungskreis 9 insgesamt ρ Stufen aufweist, gangssignal am Kollektor abgenommen wird. Im dann kann die jeweilige Phasenverzögerung in Ausgangszweig des Kollektors liegen ein Widerstand 2" Schritten eingestellt werden. Der Phasenverzöge- 20 73 und ein Stufentransformator 74. Außerdem entrungskreis 9 dient zur jeweiligen einstellbaren hält der Ausgangskreis eine einstellbare Induktivität Phasenverschiebung der Ausgangsschwingungen des 75 und einen Kondensator 76, so daß der Ausgangsauf die Frequenz (/₀ + Z₁) fest abgestimmten Fre- kreis vorzugsweise auf die Frequenz (/₀ + Z₁) abgequenzgenerators 8. Infolgedessen wird der Misch- stimmt werden kann. Die an dem Emitter und dem stufe 3 vom Ausgang des Phasenverzögerangskreises 9 25 Kollektor anliegenden Speisespannungen haben verher eine^ gleichförmige Schwingung der Frequenz schiedenes Vorzeichen, jedoch gleiche absolute Oo + /1 + fx) zugeführt. Werte. Eine Spannung jeweils gleicher Größe liegt

Der Zähler 22' enthält eine zusätzliche Zählstufe an den Anschlüssen eines Diodenschalters 77, wel-55 zur Speicherung des jeweiligen Vorzeichens. Diese eher die Ausgangsimpulse der Transistorschaltstufe Zählstufe ermöglicht die Steuerung eines Umschal- 30 71 jeweils entweder verzögerungsfrei oder über eine ters 56, welcher die Ausgangsimpulse des Und-Krei- Verzögerungsstrecke 78 weiterleitet. Der Diodenses 49 an den Zähler 51 jeweils über eine von zwei schalter 77 enthält beispielsweise zwei Dioden 81 Leitungen weitergibt. Wenn der Inhalt der Zählstufe und 82, welche mit ihren Kathoden an den Aus-55 ein positives Vorzeichen anzeigt, dann ist über gangswiderstand 73 angeschlossen sind. Jede dieser den Umschalter 56 eine Leitung 57 a erregt, während 35 Dioden ist durch die jeweils an Widerständen 83 im Falle eines negativen Vorzeichens die Leitung,57 b und 84 anliegende Speisespannung in Durchlaßricherregt wird. Die über die Leitung 57 a den reversiblen tung vorgespannt. Während des Betriebes der ge-Zähler erreichenden Impulse bewirken eine Addition, samten Anordnung liegen jedoch die Ausgangswährend die über die Leitung 57 & erscheinenden Im- potentiale einer zugehörigen Zifferstufe des Zählers pulse eine Subtraktion bewirken. 40 51 bzw. des Registers 27 an Schaltdioden 85 bzw. 86

Die F i g. 6 und 7 der Zeichnungen zeigen Einzel- an, wobei jeweils nur eine dieser Dioden leitend ist, heiten des Aufbaus eines steuerbaren Phasenverzöge- während die andere jeweils in Abhängigkeit von rungskreises, welcher im vorliegenden Beispiel sechs dem zugehörigen Zifferwert gesperrt bleibt. Wenn Stufen aufweist, die, wie bereits gesagt, jeweils von beispielsweise in der zugehörigen Zifferstufe der den sechs höchstwertigen Zifferstellen unmittelbar 45 Zifferwert 0 gespeichert ist, dann ist die Diode 85 hinter dem Komma der in dem Zähler 51 bzw. in leitend und die Diode 86 gesperrt. Die jeweilige Umdem Register 27 gespeicherten Zahl angesteuert wer- schaltung der Dioden kann durch entsprechende Anden. Die Ausgangsspannungen einer jeden dieser schaltung derselben in an sich bekannter Weise an sechs Zifferstufen liegen jeweils an einem zu der be- die zugehörige Zifferstufe des Speichers erfolgen, treffenden Verzögerungsstufe gehörenden Schalter 61 50 Wenn die Diode 85 leitet, fließt in dem Widerstand an. Diese Schalter 61 sind als zweistufige Umschalter 83 ein wesentlich höherer Strom, als wenn diese ausgebildet und verbinden jeweils ihren Eingangs- Diode gesperrt ist. Dementsprechend ist der Spankontakt einerseits mit einer Verzögerungsleitung 62 nungsabfall in dem Widerstand 83 beträchtlich grömit einer Phasenverzögerung von 0° und anderer- ßer, so daß die Spannung des Anschlußpunktes 87 seits mit einer Verzögerungsleitung 63 mit einer 55 gegenüber der Spannung an dem Verbindungspunkt Phasenverzögerung von 180°. Die jeweils nächste 88 einen negativen Wert annimmt, wodurch die Stufe des Phasenverzögerangskreises ist entsprechend Diode 81 gesperrt wird. Gleichzeitig ist die Schaltaufgebaut, wobei die Phasenverzögerung des betref- diode 86 gesperrt, so daß die Spannung am Verbinienden Zweiges 90° ausmacht. Entsprechend ent- dungspunkt 89 gegenüber der Spannung am Verbinhalten die weiteren Stufen jeweils Verzögerangs- 60 dungspunkt 88 einen beträchtlichen positiven Wert strecken mit einer Phasenverzögerung von 45°, von erreicht, was zur Folge hat, daß die Diode 82 weiter-(180/8)°, von (180/16)° und von (180/32)°. Jeweils hin leitend bleibt. Der in der betreffenden Zifferstufe in Abhängigkeit von den betreffenden Stellenwerten des Zählers bzw. Registers gespeicherte Zifferwert der in dem Zähler gespeicherten Zahl wird die je- bestimmt somit, welche der Dioden 81 bzw. 82 leiweils gewünschte Kombination von Verzögerangs- 65 tend ist. Wenn die Diode 82 leitfähig ist, werden die stufen so eingeschaltet, daß man in Schritten von jeweiligen Sinuswellenzüge in der Verzögerungs-(180/32)° jede gewünschte Phasenverzögerang zwi- strecke 78 verzögert, während im anderen Fall, wenn sehen 0 und 360° einstellen kann. Die gesamte ein- die Diode 81 leitfähig ist, keine Verzögerung erfolgt.

Ein Kondensator 91 dient zur Koppelung zwischen benachbarten Stufen des Phasenverzögerungskreises. Der Ausgang der in F i g. 7 dargestellten Stufe ist an die nächste entsprechend aufgebaute Stufe des Phasenverzögerungskreises angeschlossen, welche jedoch von der jeweils folgenden Zählerstufe mit niedrigerem Zifferwert eingestellt wird.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Regelschaltung zur Abstimmung von Oszillatoren in Abhängigkeit von der Frequenz einer Bezugsschwingung, insbesondere für Funk-Entfernungsmeßsysteme, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signale konstanter Frequenz darbietender Ausgang des betreffenden Oszillators (8) mit einem Verzögerungskreis (9) verbunden ist, welcher seinerseits an eine Verzögerungszeit-Steuereinrichtung (7, 27 bzw. 21', 22', 24', 43,46, 49, 51) angeschlossen ist, die ihrerseits die Verzögerungszeit des Verzögerungskreises wiederum in Abhängigkeit von einer in einer Mischstufe (3) aus der Bezugsfrequenz und der konstanten Oszillatorfrequenz gebildeten Differenzfrequenz jeweils auf sich schrittweise ändernde Werte einstellt bzw. schrittweise oder kontinuierlich verändert.

2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieVerzögerungszeit-Steuereinrichtung (7, 27 bzw. 2Γ, 22', 24', 43, 46, 49, 51) über einen ein Fehlersignal (6) erzeugenden Frequenzdiskriminator (5) mit der Mischstufe (3) verbunden ist.

3. Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit-Steuereinrichtung (7, 27 bzw. 21', 22', 24', 43, 46, 49, 51) einen den Verzögerungskreis (9) steuernden Zähler (22 bzw. 22') zur Bestimmung der Perioden der Differenzfrequenz enthält, welche eine selbsttätige Verstellung der Verzögerungszeit des Verzögerungskreises jeweils in Abhängigkeit von seinem Zählerstand auslöst (Fig. 4 und 5).

4. Regelschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (22) und ein weiterer, die jeweilige Betriebszeit bestimmender Zähler (23) über ein Multiplikationswerk (25) mit einem Register (27) verbunden sind, dessen jeweiliger Inhalt jeweils zu bestimmten Zeitpunkten zur Einstellung der Verzögerungszeit des Verzögerungskreises (9) dient (Fig. 4).

5. Regelschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (22') in Abhängigkeit von seinem Zählerstand die Wiederholungsfrequenz einer Impulsgeneratorschaltung (24', 43, 45, 46) steuert, die ihrerseits an einen die Verzögerungszeit des Verzögerungskreises (9) fortwährend schrittweise in Abhängigkeit von seinem Zählerstand verändernden weiteren Zähler (51) angeschlossen ist (Fig. 5).

6. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungskreis (9) über ein Torschaltglied (12) mit einem eine unveränderliche Frequenz darbietenden Oszillator (8) verbunden ist, derart, daß dem Verzögerungskreis Impulssinuswellenzüge zugeleitet werden (Fig. 3 und 4).

7. Regelschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verzögerungskreis (9) eine kontinuierliche Sinusschwingung zugeführt wird (F i g. 5).

8. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit des Verzögerungskreises (9) jeweils um ganzzahlige Vielfache eines Grundschrittes stufenweise verstellbar ist (Fig. 6).

9. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit des Verzögerungskreises jeweils in gleichen Schritten stufenweise verstellbar ist.

10. Regelschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Verzögerungskreises (9) jeweils entsprechend demjenigen Teil des Zählerstandes des jeweils an den Verzögerungskreis angeschlossenen Zählers (27 bzw. 51) erfolgt, welcher einem bestimmten Bruchteil der Periode der Differenzfrequenzschwingung entspricht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 528105, 557 889;
USA.-Patentschriften Nr. 2304377, 2544407,

2949585;
Brown-Boveri-Mitteilungen, August 1946, S. 193

bis 197.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 550/145 5.68 © Bundesdruckerei Berlin