DE1269372B - Entfernungsmesseinrichtung zur kontinuierlichen Entfernungsanzeige mit einer Phantastron-Schaltung - Google Patents

Description

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AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIc

GOIs

Deutsehe Kl.: 42 c-18

1 269 372
P 12 69 372.0-52
6. Mai 1965
30. Mai 1968

Die Erfindung betrifft eine Entfernungsmeßeinrichtung mit kontinuierlicher Anzeige der Entfernung zwischen einer Abfragesignale abgebenden beweglichen Station und einer auf diese Signale antwortenden festen Station, bei welcher die bewegliche Station einen Sender zur Abgabe eines Abfrageimpulssignals an die feste Station, einen Empfänger zur Aufnahme des Antwortimpulssignals und eine Meßeinrichtung für diejenige Zeit aufweist, welche das impulsförmige Abfragesignal von dem empfangenen impulsförmigen Antwortsignal trennt, bei welcher die Meßeinrichtung eine Phantastron-Schaltung aufweist, die ein Zeitgebersignal liefert, das seinerseits vom Abfrageimpulssignal ausgelöst und als Funktion des empfangenen Antwortimpulssignals beendet wird, mit einer auf die Beendigung der Zeitgeberwellenform und des empfangenen Antwortimpulssignals ansprechenden Koinzidenzschaltung zur Erzeugung eines gepulsten Signals dann, wenn das Antwortimpulssignal innerhalb eines festen Zeitintervalls am Ende der Zeitgeberwellenform erscheint.

Ein Phantastron ist ein Impulsgenerator, der beim Triggern einen Impuls abgibt, dessen zeitliche Länge durch eine Steuerspannung bestimmt ist. Damit eignet sich eine Phantastron-Schaltung gut zur Zeitmessung, wie sie beispielsweise in auf dem Echoprinzip beruhenden Entfernungsmeßeinrichtungen der obigen Gattung durchgeführt wird. Die Richtigkeit der Anzeige bei einer solchen Entfernungsmeßeinrichtung hängt unter anderem insbesondere davon ab, daß das Verhältnis der Steuerspannung des Phantastrons zur Länge der abgegebenen Zeitgeberwellenform unverändert bleibt. Besonders unangenehm ist im Fall einer Veränderung dieses Verhältnisses, daß nur eine falsche Entfernung angezeigt wird und keine weiteren Hinweise für das nicht korrekte Arbeiten der Meßeinrichtung vorliegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eicheinrichtung für eine Entfernungsmeßeinrichtung der obigen Gattung mit Phantastron zu schaffen, mit deren Hilfe auf einfache Weise eine Nacheichung des Phantastrons möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe bei der eingangs beschriebenen Entfernungsmeßeinrichtung kennzeichnet sich die Erfindung durch eine Eicheinrichtung für die Phantastron-Schaltung, enthaltend: eine Verzögerungsleitung, welcher gleichzeitig mit dem Beginn der Zeitgeberwellenform der Phantastron-Schaltung ein gepulstes Testsignal eingegeben ist und die ein simuliertes Antwortimpulssignal mit standardisiertem Zeitabstand vom Abfrageimpulssignal liefert; eine Einrichtung zur Beendigung der Zeitgeberwellenform am Ende des Standardzeit-Entfernungsmeßeinrichtung zur kontinuierlichen
Entfernungsanzeige mit einer Phantastron-Schaltung

Anmelder:

The Bendix Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K. A. Brose, Patentanwalt,

8023 Pullach, Wiener Str. 2

Als Erfinder benannt:

Robert James Kelly, Towson, Md.;

Lester Raymond Yates, Timonium, Md.;

Donald Harper Judd, Baltimore, Md. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 27. Mai 1964 (370 570) -

Intervalls; eine im Pfad der empfangenen Antwortimpulse und der simulierten Antwortimpulse liegende, der Koinzidenzschaltung vorgeschaltete Verzögerungsleitung; und eine von der Konizidenzschaltung gesteuerte Schaltung zur Verstellung der veränderlichen Verzögerungsleitung um einen Betrag, der gleich ist dem Fehler in der Zeitgeberwellenform.

In den Unteransprüchen sind besonders zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des so definierten Erfindungsgegenstandes beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm des beschriebenen Entfernungsmeßsystems,

Fig. 2 ein Impulsdiagramm für den Nachführbetrieb des Systems und

F i g. 3 ein Wellenform- und Impulsdiagramm für den Eichbetrieb des Systems.

In dem Blockdiagramm der F i g. 1 sind diejenigen Bauteile, die in bekannten Systemen vorgesehen sind, in der strichpunktierten Umrahmung 10 angedeutet. Ein solches System weist einen Sender 12 und einen Empfänger 13 auf, die gemeinsam an einer Antenne über eine Weiche oder einen Duplexer 15 hängen.

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Der Sender ist mit Hilfe eines Modulators 16 und der erste Impuls wieder empfangen und an den Deeines Impulsgenerators 17 auf die Standardfrequenzen coder 18 gegeben, an dem eine Ausgangsgröße ervon 30 und 150 Impulsen pro Sekunde impulsmodu- scheint, nachdem der zweite Impuls der Antwortliert. Die Frequenz des Impulsgenerators 17 wird impulse auf der Leitung 24 empfangen wurde,
automatisch von Kontakten eines weiter unten zu 5 Der Videoausgang auf der Leitung 24 wird über beschreibenden Nachführrelais gewählt. Die höhere ein Und-Tor 25 und von dort durch ein Oder-Tor 26 Impulsfrequenz von 150 Impulsen pro Sekunde wird in eine gesteuerte Verzögerungsschaltung 27 gegeben, angewendet, während die Anlage »sucht«. Wenn Die Verzögerungsschaltung 27 kann in Form eines entsprechende Antworten von befragten Stationen »Einzel-Impuls-Multivibrators« aufgebaut sein, desempfangen werden, dann wird in weiter unten zu io sen Periode von einer über die Leitung 28 angelegten erläuternder Weise das Nachführrelais umgelegt, um Steuerspannung abhängt. Der Videoimpuls vom Oderdie Frequenz des Impulsgenerators 17 auf den nied- Tor 26 triggert dann die Verzögerungsschaltung 27 rigeren Frequenzwert von 30 Impulsen pro Sekunde zur Erzeugung einer im Idealfall quadratischen umzuschalten. Wellenform. Es soll dabei angenommen werden, daß

Der Modulator 16 erzeugt für jeden aus dem 15 die Steuerspannung an der Leitung 28 von solchem Generator 17 erhaltenen Impuls ein Paar von Im- Wert ist, daß die Ausgangsgröße der Verzögerungspulsen im Abstand von 12 μβ. Die Impulspaarigkeit schaltung 50 μβ nach dem Erscheinen des Videoim- und der Abstand der Impulse voneinander entspricht pulses vom Tor 26 endet. Die abfallende Flanke der den gegenwärtig praktizierten Regeln. Nach dem Rechteckwelle aus dem Kreis 27 wird durch Diffe-Empfang der Standardimpulsgruppe antwortet die 20 rentiation erhalten und in einer Formerschaltung 29 befragte Station nach einer festen Verzögerung von zum Anlegen an zwei Koinzidenztore 31 und 32 ge-50 μβ. Die Antwort besteht ebenfalls aus einem Im- formt.

pulspaar von 12 με Abstand, wie dies gegenwärtig Die abfallende Flanke der Phantastron-Torspanüblich ist. Natürlich kann man die üblichen Normen nung auf der Leitung 22 triggert ein »frühes« Tor 23, ändern und damit auch die Konstanten des Systems. 25 welches eine Rechtecktorspannung von 25 μβ Dauer Das Prinzip des Betriebes wird dabei natürlich nicht erzeugt. Der Ausgang des Tores 33 wird sowohl über berührt. Das von der befragten Station kommende ein »spätes« Tor 34 und an das Koinzidenztor 32 ge-Impulspaar wird in bekannter Weise im Empfänger geben. In dem »spaten« Tor 34 triggert die abfallende 13 aufgenommen und verstärkt; von dort gelangen Flanke der Wellenform des »frühen« Tores die Erdie Videoimpulse an den Entschlüßler oder Decoder 30 zeugung einer Recktecktorwelle von 25 μβ Dauer. 18. Der Decoder 18 weist normalerweise eine Ver- Der Ausgang des »späten« Tores 34 setzt das Koinzizögerungsleitung von solcher Länge auf, wie dem denztor 31 in Betrieb.

Abstand zwischen den empfangenen Impulsen ent- Beim Nachführen ist die Phantastron-Steuerspanspricht, und weiter eine Koinzidenzschaltung. In der nung so hoch, daß das Phantastron-Tor im richtigen Koinzidenzschaltung werden Empfängerausgang und 35 Zeitpunkt schließt, damit der Triggerzyklus des der verzögerte Empfängerausgang miteinander ver- »frühen« und »spaten« Tores die Ankunft von Videoglichen. Wenn der Abstand der empfangenen Impulse Signalen in den Koinzidenztoren 31 und 32 übergleich ist der »Zeitlänge« der Verzögerungsleitung, brückt. Wenn kein Nachführfehler vorliegt, dann ist dann kommt das zweite Impulspaar gleichzeitig mit der Videoimpuls an der Abfallflanke des »frühen« dem ersten Impulspaar an der Koinzidenzschaltung 40 Tores zentriert, und die Anstiegsflanke des »spaten« an, und so wird dann ein einzelner Ausgangsimpuls Tores bewirkt, daß die Koinzidenztore 31 und 32 am Decoder erzeugt. Die Ausgangsgröße des De- gleich lang leiten. Wenn jedoch ein Fehler vorliegt, coders soll nun auf ihrem Lauf durch den Entfer- dann kann das Phantastron-Tor zu früh schließen, nungsmeßteil des Systems verfolgt werden, wobei an- wodurch der Videoimpuls vollständig im »frühen« genommen wird, daß die ganze Anlage im Nachführ- 45 Tor liegt oder, wenn das Phantastron-Tor zu spät betrieb (track-mode) betrieben wird. Das Eichen schließt, dann liegt der Videoimpuls vollständig in und der Suchbetrieb werden dann beschrieben dem »späten« Tor.
werden. Die Ausgangsgrößen der Koinzidenztore 31 und 32

Nachdem im Modulator 16 der zweite Impuls des werden einer Zeitdiskriminator-Schaltung 34' zugezu sendenden Paares erzeugt wurde, wird über die 50 führt, die in Abhängigkeit davon, welches Koinzidenz-Leitung 20 ein Triggerimpuls an eine Phantastron- tor langer leitet, auf der Leitung 35 eine positive oder Verzögerungsschaltung 21 gelegt. Die Phantastron- negative Fehlerspannung erzeugt. Die Fehlerspannung Schaltung erzeugt sofort über die Leitung 22 eine wird dann durch den Γ-Kontakt eines »Eich- und Torspannung, deren Zeitdauer proportional der Nachführ«-Relais 55, dessen Arbeitsweise später erGröße einer an die Leitung23 angelegten Steuerspan- 55 klärt werden wird, einem Servozerhacker 36 zugenung ist. Gleichzeitig mit dem Triggern des Phanta- führt, der von einer 400-Hz-Wechselspannung verstrons21 wird der zweite Impuls an die befragte sorgt wird. Der Servomotor 37 ist ein bekannter Zwei-Station abgesendet. Der erste Impuls des Paares phasen-Induktionsmotor. Der Motor 37 hat ein festes wurde 12 μβ vorher gesendet. Nach Verstreichen einer Feld 38, dem Strom 90° phasenverschoben bezüglich von der Entfernung abhängigen Zeit kommt der erste 60 der 400-Hz-Spannungsquelle über einen Phasenver-Impuls an der befragten Station an; ihm folgt in 12 μβ Schiebungskondensator zugeführt wird. Der Strom im der zweite gesendete Impuls. Die Ankunft des zweiten Motorsteuerfeld 39 ist entweder gleichphasig oder Impulses löst eine Antwort in der befragten Station entgegengesetzt phasengerichtet bezüglich der 400-aus. Das Senden des ersten Impulses des Paares ist Hz-Spannungsquelle je nach der Polarität der Fehlerjedoch mit Absicht in der befragten Station, 50 μβ, 65 spannung auf der Leitung 35. Damit läuft der Motor gerechnet von der Ankunft des zweiten Impulses in 37 in Abhängigkeit der Polarität der Fehlerspannung der befragten Station, verzögert. Nach Ablauf einer entweder links oder rechts herum. In bekannter Weise weiteren von der Entfernung abhängigen Zeit wird ist die Ausgangsgröße des Zerhackers 36 mit der

Ausgangsgröße eines Geschwindigkeitsgenerators (rate generator) 41 kombiniert, der zu Dämpfungszwecken in einem Verstärker 42 zur Anlage an das Steuerfeld 39 vorgesehen ist. Die Kontakte 43 des »Such«-Nachführ-Relais geben ein Fehlersignal an das Steuerfeld des Motors 37 oder eine konstante Spannung von der 400-Hz-Quelle, um den Motor zum Suchen kontinuierlich kufen zu lassen. Ein Entfernungspotentiometer 44 ist über Getriebe mit dem Motor 37 verbunden und liefert die Phantastron-Steuerspannung, wodurch die Nachführservo-Rückkopplungsschleife geschlossen ist. Ein Umdrehungszähler oder ähnliches Anzeigegerät 45, welches in Entfernungseinheiten geeicht ist, ist mit der Welle des Potentiometers 44 gekoppelt, um die Entfernung der befragten Station anzuzeigen.

Im folgenden soll die Betriebsweise der Anlage beim Nachführen unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme der F i g. 2 erläutert werden. Die Abfrage beginnt mit einem Ausgangsimpuls der Wellenform A vom Generator 17. Dann kann nach einer kleinen Zeitverzögerung das modulierende Impulspaar (Wellenform B) im Modulator 16 erzeugt werden. Nach einer von der Entfernung abhängenden Zeit erscheint der erste der gesendeten Impulse an der befragten Station; der zweite Impuls des Paares folgt nach 12 μ8 Abstand (Wellenform C). Koinzidenz des Impulspaares der Wellenform C an der befragten Station löst eine Antwort aus, die jedoch um 50 με vor Absendung der Antwort verzögert wird (Wellenform D). Nach einer wiederum von der Entfernung abhängigen Zeit kommt der erste der Antwortimpulse am Empfänger 13 an (Wellenform E). Der zweite der Impulse B öffnet das Phantastron-Tor (Wellenform F), welches für eine Zeit geöffnet bleibt, die durch die Höhe der Steuerspannung des Entferungspotentiometers 44 bestimmt ist. Die veränderliche Dauer der öffnung des Phantastron-Tores ist durch den Pfeil an der abfallenden Kante des Torimpulses angedeutet.

Durch Schließen des Tores vom Phantastron 21 wird das »frühe« Tor 33 getriggert (Wellenform G), wobei diese Rechteckwelle genau 25 μβ Zeiterstrekkung hat. Die abfallende Kante des »frühen« Tores triggert das »späte« Tor 34 (Wellenform H), welches ebenfalls genau 25 μβ offenbleibt. Es wird im folgenden klarwerden, daß die Öffnungszeit des »spaten« Tores nicht so genau zu sein braucht, wie die Öffnungszeit des »frühen« Tores.

Vor dem Schließen des Phantastron-Tores und der Erzeugung der Impulse der »frühen« und »spaten« Tore erzeugt die Koinzidenz der Antwortimpulse E einen Videoausgangsimpuls aus der Decodiereinrichtung 18 (Wellenform/). Die durch die gesteuerte Videoverzögerungsschaltung 27 eingeführte Verzögerung ist als Nominalwert von 50 μβ in der Wellenform / gezeigt. Diese letztere Verzögerung ist jedoch veränderlich, um Fehler korrigieren zu können, die hinsichtlich der Beziehung zwischen Phantastron-Toröffnung und Steuerspannungsausgang des Entfernungspotentiometers bestehen können. Es ist gezeigt, daß die Wellenform / genau am Zeitpunkt der Abfallkante des Impulses des frühen Tores liegt und an der Anstiegskante des »spaten« Tores. Es wird also keine Fehlerspannung an den Entfernungsnachführservo gelegt. Wenn die Entfernung der befragten Station sich vergrößert, dann verlagern sich die Wellenformen C, D, E, I, J, nach rechts und deuten damit die größere Übertragungszeit zwischen Frage- und Antwortimpulsen an. Der Videoimpuls / würde dann entweder ganz oder zumindest prinzipiell im ganzen innerhalb der Rechteckwelle H des »späten« Tores liegen. Der Zeitdiskriminator 34 würde dann ein Ausgangssignal solcher Polarität abgeben, daß der Servomotor die Ausgangsspannung des Entfernungspotentiometers vergrößert. Dadurch würde sich dann die abfallende Flanke des Phantastron-Tores nach rechts in Fig. 2 verlagern, bis der Videoimpuls/ wieder zwischen den Rechteckimpulsen des »frühen« bzw. »spaten« Tores liegt. Wenn sich die Entfernung zur befragten Station verkleinert, dann würde natürlich der umgekehrte Vorgang ablaufen.

Man sieht aus Fig. 2, daß die Dauer des Phantastron-Torimpulses F plus Öffnungszeit des »frühen« Tores G gleich ist der Summe der doppelten Laufzeit plus 50 μβ Verzögerung an der befragten Station, plus Nominalverzögerung von 50 μβ des Schaltkreises 27. Im Idealfall ist also die Dauer des Phantastron-Torimpulses bei Entfernung 0 gleich 75 μβ.

Die minimale Verdrehung des Potentiometers ist in einer Stellung festgelegt, die eine solche Steuerspannung erzeugt, daß sie einer Phantastron-Öffnungszeit von 75 μβ entspricht. Wenn dann auf Grund von Schaltungsinstabilitäten die Potentiometer-Ausgangsspannung, die der Entfernung 0 entspricht, eine Phantastron-Öffnungszeit von beispielsweise 80 μβ erzeugt, dann ist das dem Nachführservo eingegebene Fehlersignal so groß, daß es den Servomotor veranlaßt, eine Verringerung der Potentiometer-Ausgangsgröße zu erzielen. Natürlich kann eine solche Reduzierung nicht zugelassen werden, weil die Anzeige in einem solchen Fall eine unsinnige negative Entfernung darstellen würde. Wenn die Entfernung größer als 0 ist, dann bleibt der 5 μβ-ΡΙίαηίαβίΓοη-ΡβΜβΓ bestehen und erzeugt ständig eine zu geringe Entfernungsanzeige.

Die einstellbare Verzögerungsschaltung stellt ein Mittel dar, um damit diesen Fehler in der Phantastron-Öffnungszeit zu kompensieren. Wenn die Verzögerung in der Schaltung 27 so eingestellt ist, daß sie 5 μβ größer ist als der Normalwert von 50 μβ, dann wäre eine Phantastron-Öffnungszeit von 80 μβ der richtige Wert für die Entfernungsanzeige »0«, und der Fehler ist damit eliminiert. Selbstverständlich kann man in gleicher Weise einen Fehler der Phantastron-Öffnungszeit für die Entfernung 0, die zu klein ist, vermöge der Verzögerung der Schaltung 27 einstellen. Im folgenden wird der Eichbetrieb der Anlage beschrieben, bei welchem automatisch periodisch die Verzögerungsschaltung 27 derart eingestellt wird, daß Phantastron-Öffnungszeitfehler eliminiert werden.

In Fig. 1 ist ein frei schwingender Eichmultivibrator 50 in der Anlage vorgesehen, der eine Rechteckwelle mit asymmetrischer Periode erzeugt, die so ausgelegt ist, daß sie eine jeweils etwa 1 Sekunde dauernde Periode entsprechend »aus« oder »0« erzeugt und eine 4 Sekunden lange Periode entsprechend »ein« oder »1«. Der 0-Ausgang des Multivibrators 50 wird in einer Relaistreiberstufe 51 verstärkt und zur Erregung eines Phantastron-Eingangsrelais 52 und eines Servoeingangsrelais 53 verwendet. Die Kontakte 54 des Relais 52 sind neben dem Phantastron 51 in Fig. 1 dargestellt. Die Kontakte55 des Relais 53 liegen hinter dem Ausgang der Zeitdiskriminatorschaltung 34'. Wenn die Relais erregt sind, dann sind beide Kontaktsätze 54 und 55 in Eichstellung.

Der zweite Impuls eines vom Modulator 16 korn- in diesem Fall würde dann die Einstellung der Vermenden Impulspaares wird an eine Bezugsverzöge- zögerungsschaltung 27 in entgegengesetztem Sinn errungsleitung 56 von 50 μδ Länge gelegt, wodurch folgen. Der beim Eichbetrieb bestimmte Phantastroneine Zeitverzögerung eingeführt wird, die der Normal- Fehler kann über dem ganzen Betriebsbereich der verzögerung von 50 μβ an der befragten (Boden)- 5 Phantastron-Öffnungszeiten vorhanden sein. Aus Station entspricht. Die Ausgangsgröße der Verzöge- diesem Grund kehren, nachdem der Eichmultivibrarungsleitung 56 wird einem Und-Tor57 zugeführt, tor 50 von »0« auf »1« zum Weiterbetrieb im Nachweiches leitend gemacht wird, wenn ein O-Ausgang führverfahren geschaltet hat, die Kontakte 54 und 55 vom Multivibrator 50 durch ein Oder-Tor 58 er- in die Nachführstellung zurück, und der Speicherscheint. Gleichzeitig mit dem Leitendmachen des io teil der Schaltung 63 speichert die eben entwickelte Und-Tores 57 werden die Kontakte 54 vom Relais 52 Steuerspannung. Während für die nächsten 4 Sekunin die Eichstellung verbracht. Dadurch wird die den der Multivibrator 50 in der 1-Stellung ist, bleibt Steuerspannung am Eingang des Phantastrons 21 von die durch die Schaltung 27 bedingte Verzögerung auf dem Entfernungspotentiometer 54 getrennt und mit dem während der vorherigen Eichperiode bestimmten einem Bezugsspannungsteiler 59 verbunden, der eine 15 Wert, d. h. bei dem oben beschriebenen Beispiel auf richtige konstante Spannung liefert, um die Phanta- 55 μ8, wodurch also der Phantastron-Fehler kompenstron-Öffnungszeit auf 75 μβ einzustellen. Natürlich siert wird.

kann das Phantastron mit Fehler arbeiten; dieser Die den Speicherteil der Schaltung 63 und die gewird bestimmt durch Leitung des Ausgangs des Tores steuerte Videoverzögerungsschaltung bildenden Bau-57 durch das Oder-Tor 26, den gesteuerten Video- 20 teile weisen unter anderem zweckmäßigerweise eine verzögerungskreis 27, die Koinzidenzschaltungen 31 Dioden-Kondensator-Schaltung mit langer Entlade- und 32 zum Zeitdiskriminator 34'. Wenn die Phanta- zeitkonstante sowie einen Verzögerungsmultivibrator stron-Öffnungszeit nicht gleich 75 μβ ist, dann er- auf, dessen Verzögerungsperiode in Abhängigkeit scheint die »Früh-Spät«-Torkoinzidenz nicht bei einer angelegten Steuerspannung änderbar ist.
100 μβ. Dadurch erzeugt der Impuls von der Bezugs- 25 In F i g. 3 ist ein schematischer Zeitplan der aufverzögerungsleitung 56 durch die gesteuerte Verzöge- tretenden Wellenformen beim Eichbetrieb dargestellt, rungsschaltung 27 mit einer Total-Nominalverzöge- Mit A ist ein vom Generator 17 aus erscheinender rung von 100 μβ ein Fehlersignal am Zeitdiskrimi- Impuls dargestellt, der in zwei um 12 μδ getrennte nator 34. Dieses Fehlersignal wird über die Kontakte Impulse B umgeformt wird. Der spätere der Im-55, die vermöge des erregten Relais 53 ebenfalls in 30 pulse B triggert das Phantastron 21 genauso wie im Eichstellung sind, einem Eichzerhacker 61 zugeführt, Nachführbetrieb und erzeugt eine Phantastronder im wesentlichen dem Servozerhacker 36 ähnelt. Öffnungszeit bzw. einen Phantastron-Öffnungsim-Dort wird das Fehlersignal in eine 400-Hz-Wechsel- puls C mit einer Öffnungszeit von 75 μβ plus oder spannung zur Verstärkung in einem Wechselspan- minus dem Fehler X. Die Abfallflanke des Phantammgsverstärker 62 umgeformt und in einem Phasen- 35 stron-Impulses C triggert das »frühe« Tor D, wähdetektor und Speicherschaltung 63 in Gleichstrom rend dessen Abfallkante wiederum das »späte« Tor E zurückverwandelt. Die Verstärkung des Fehlersignals triggert.

in Form einer Wechselspannung ist vorteilhaft zur Der spätere der Impulse B wird ebenfalls an die

Eliminierung von Triften, die normalerweise bei 50 μβ Bezugsverzögerungsleitung 56 gelegt, welche Gleichspannungsverstärkung schwierig zu vermeiden 40 somit einen verzögerten Impuls F erzeugt. Der Imsind. Der Phasendetektor der Schaltung 63 speichert puls F wird an die steuerbare Verzögerungsschaltung den Richtungssinn des ursprünglichen Fehlersignals, 27 gelegt, die durch die Eichrückkopplungsleitung so daß eine Einstellung der Verzögerungsschaltung automatisch auf die richtige Verzögerung geeicht 27 in Richtung auf ein Fehlersignal 0 erfolgt. Wenn wird, um eine Zentrierung des Videoimpulses zwialso während des Eichbetriebes das Phantastron eine 45 sehen das »frühe« bzw. »späte« Tor zu bewirken, andere Öffnungszeit als 75 μβ hat, dann wird auf der Der Impuls G ist also gegenüber dem Impuls F um Leitung 28 eine Spannung erzeugt, die so groß ist, 50 μβ plus minus dem Fehler X verzögert,
daß sie die Verzögerung in der Schaltung 27 um einen Im folgenden wird zur Beschreibung des Betriebs

dem Phantastron-Fehler gleichen Betrag ändert. Es der Anlage beim Suchen einer Station, zu der die sei beispielsweise angenommen, daß das Phantastron 50 Entfernung angezeigt werden soll, zunächst auf 21 in Antwort auf die Bezugssteuerspannung vom Fig. 1 hingewiesen. Wenn die Anlage in Betrieb Spannungsteiler 59 eine Öffnungszeit von 80 \ls hat. gesetzt wird, dann ist die Entfernung zur befragten Dann müßte man die Verzögerung der Schaltung 27 Station unbekannt. Somit muß eine Entfernungssuche um 5 ]xs über die Nominalverzögerung von 50 μβ ver- durchgeführt werden, bei der der Phantastron-Ausgrößern, damit der Impuls, der durch die Bezugsver- 55 gangsimpuls seine Länge derart verändern muß, daß zögerungsleitung 56 und die Schaltung 27 fließt, ge- der Bereich entsprechend Entfernung 0 bis maxinau zwischen dem »frühen« Tor 33 und dem »spä- male Entfernung überstrichen wird. Diese Suche ten« Tor 34 zentriert ist. Die geschlossene Schleife, wird natürlich in dem Moment abgebrochen, in dem d. h. die umgekehrte Rückkopplung durch die Ver- ein Echo wahrgenommen wird. Dann schaltet die zögerungsschaltung 27, den Zeitdiskriminator 34', 60 Anlage um auf Nachführungsbetrieb, wie dies oben den Eichzerhacker 61 und den Phasendetektor 63 er- beschrieben wurde. Beim Suchbetrieb sind die Konzeugen automatisch die richtige Steuerspannung auf takte 43 eines Suchen-Nachführen-Relais 70 in der der Leitung 28, um die Verzögerung derart einzu- mit 5 bezeichneten Stellung, bei der eine konstante stellen, daß der Videoimpuls zwischen den beiden Spannung an den Servomotor 37 gelegt ist. Das EntImpulsen bzw. Toren liegt. Bei dem hier abgehan- 65 fernungspotentiometer 44 wird somit mit konstanter delten Beispiel würde die Verzögerung der Schaltung Geschwindigkeit gedreht, wodurch eine linear andann 55 μβ betragen. Natürlich kann das Phanta- steigende Steuerspannung an das Phantastron 21 gestron auch eine kürzere Öffnungszeit als 75 \xs haben; legt ist, die ihrerseits eine Verlängerung des Aus-

gangsimpulses des Phantastrons mit jeder Abfragung bewirkt. Auch die Kontakte 71 des Suchen-Nachführen-Relais befinden sich in der mit 5 bezeichneten Stellung und schalten die Frequenz des Impulsgenerators 17 auf 150 Impulse pro Sekunde. Ein Oder-Tor 72 nimmt Impulse von entweder der Koinzidenzstufe 31 oder der Koinzidenzstufe 32 auf. Vom Oder-Tor 72 durchgelassene Impulse werden an einen Suchen-Nachführen-Detektor 73 gelegt. Der Detektor 72 hat zwei Schwellwerte, wodurch man den Vorteil erzielt, daß die Wahrscheinlichkeit eines falschen Ansprechens erheblich verringert. Der Detektor 73 weist einen ersten Einzelimpuls-Multivibrator 74 auf, welcher die Amplitude des Impulses vom Tor 72 langer macht und normalisiert. Die verlängerten Impulse vom Multivibrator 74 werden an einen ersten Schwellwertdetektor 75 gelegt, dessen Schwelle so gewählt ist, daß eine endliche Anzahl von Normalimpulsen angelegt werden müssen, bevor ein Ausgangsimpuls abgegeben wird. Die Ausgangsimpulse des Detektors 75 werden in einem zweiten Einzelimpuls-Multivibrator 76 noch einmal verlängert und normalisiert; von diesem Multivibrator aus gelangen die Impulse in einen zweiten Schwellwertdetektor 77. Auch der Detektor 77 benötigt eine endliche Anzahl von Eingangsimpulsen, bevor er einen Ausgangsimpuls abgibt. Die Detektoren 75 und 77 weisen zweckmäßigerweise integrierende i?C-Netzwerke auf, welche rückwärts vorgespannte Dioden speisen. Es wird also so lange kein Ausgang von den Detektoren durchgelassen, bis in den Netzwerken eine solche Ladung angesammelt ist, daß sie die Schwellwertvorspannung überschreitet. Die i?C-Integratoren haben einen Entladepfad, der so ausgelegt ist, daß zur Erzeugung eines Ausgangs eine bestimmte Impulsanzahl innerhalb einer bestimmten Zeit angelegt worden sein muß.

Ein Speicherkreis 78, der vorzugsweise ebenfalls als Einzelimpuls-Multivibrator zur Entladung eines Kondensators mit großem Wert ausgebildet ist, nimmt den Ausgang des zweiten Schwellwertdetektors 77 auf und steuert einen Relaisantrieb 79. Die Speichereinheit ist vorgesehen, um die Anlage im Nachführbetrieb zu halten, nachdem dieser Zustand einmal erreicht wurde, auch wenn Antworten von der befragten Station zeitweilig ausbleiben. Solches Ausbleiben kann auf Manöver zurückzuführen sein oder darauf, daß die Station wegen Beantwortung von Impulsen anderer Flugzeuge gerade nicht antworten kann.

Wenn der Speicher durch einen Ausgangsimpuls vom Detektor 77 eingestellt ist, dann wird das Suchen-Nachführen-Relais 70 erregt, wodurch die Kontakte 43 und 71 in die Stellung T übergehen. Die Anlage befindet sich dann im Nachführbetrieb, in welchem der Servomotor 37 unter der Steuerwirkung des Fehlersignalausgangs des Zeitdiskriminators 34' steht. Da beim Nachführen weniger Impulse erhalten werden als im Such- oder Abtastbetrieb, verringert das Relais 70 auch die an die Detektoren 75 und 77 gelegten Schwellwertvorspannungen.

Das Suchen einer Station soll natürlich so schnell wie möglich vor sich gehen. Außerdem soll das Suchen nur dann abgebrochen werden, wenn eine richtige Antwort erscheint. Da Rauschen und andere unerwünschte Impulse sowieso statistisch verteilt vorliegen, kann man das Umschalten von Suchbetrieb auf Nachführbetrieb nicht von der Aufnahme eines einzelnen Impulses abhängig machen. Es wird vielmehr diese Umschaltung nur vorgenommen, wenn eine bestimmte Anzahl von Impulsen innerhalb einer bestimmten, vorherbestimmten Zeit empfangen wird. Damit ist die Möglichkeit eines falschen Umschaltens sehr gering.

Die Geschwindigkeit des Suchens oder Abtastens ist durch die Forderung begrenzt, daß eine endliche Anzahl von Antwortsignalen empfangen werden

ίο muß und weiter dadurch, daß durch Standardisierung nur relativ langsame Abfragegeschwindigkeiten festgelegt sind. Wenn man beispielsweise den gesamten Entfernungsbereich während des Suchbetriebes innerhalb einer Sekunde abtasten will, dann können nur 150 Abfragevorgänge durchgeführt werden. Wenn nun weiter gefordert wird, daß fünf Antwortimpulse empfangen werden müssen, bevor auf Nachführbetrieb umgeschaltet wird, dann müssen die Torschaltungen für »früher« und »später«, die den Nachführdetektor speisen, wenigstens einem Dreißigstel des maximalen Entfernungsbereiches entsprechen, d. h. bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel 6,6 Meilen. Ein schnelleres Suchen erfordert noch längere Impulse aus diesen Torschaltungen, und die Wirkung der Verbreiterung der entsprechenden Impulse dient nicht nur der Möglichkeit, eine entsprechende Anzahl von Signalimpulsen empfangen zu können, sondern auch der Erhöhung der Wahrscheinlichkeit der Zulassung einer größeren Anzahl von Rauschimpulsen. Durch die Verwendung eines doppelten Schwellwerts beim Auffinden wird ein sehr günstiger Kompromiß zwischen Absuchgeschwindigkeit und der Wahrscheinlichkeit falschen Ansprechens erreicht. So können beispielsweise die Impulse für »früh« und »spät« zweckmäßigerweise je 25 μβ Dauer haben. Das entspricht also einer Breite von etwa je 2 Meilen. Wenn eine Suchzeit von 10 Sekunden für die maximale Entfernung angenommen wird oder ein Entfernungsverhältnis von 20 Meilen pro Sekunde, dann liegt eine Antwort von einer befragten Station etwa Vs Sekunde innerhalb des dem zu frühen oder zu späten Ansprechen entsprechenden Impulses, so daß also bis zu 30 echten Antwortimpulsen zur Verfügung stehen, auf deren Grundlage dann die Anlage die Entscheidung trifft, auf Nachführbetrieb umzuschalten. Möglicherweise werden nicht alle 30 Antworten empfangen. Es ist auch möglich, daß Impulse empfangen werden, die keine echten Antwortimpulse sind. Wenn eine einzelne Schwelle vorgesehen wäre, die 10 oder 15 Impulse aufnehmen müßte, die in einer der beiden Torschaltungen eintreffen, um dann das Relais von Suchen auf Nachführen umzuschalten, dann kann man eine Zahl für die Wahrscheinlichkeit eines falschen Ansprechens bestimmen. Wenn diese Schwelle jedoch in zwei Schwellen mit halbem Wert unterteilt würde oder — in anderen Worten — 5 Impulse der ersten Schwelle zugeführt werden müssen und der sechste Impuls dem zweiten Schwellwert zugeführt wird, dann findet man, daß die Wahrscheinlichkeit eines falschen Ansprechens nunmehr erheblich geringer ist, und zwar mindestens um eine Größenordnung. Daraus ergibt sich, daß durch den mit doppelter Schwelle arbeitenden Detektor mit Hilfe der Erfindung die Möglichkeit gegeben ist, die Abtastgeschwindigkeit doppelt so hoch zu machen, wie die optimale Abtastgeschwindigkeit bei Anlagen besteht, die nur eine einfache Schwelle haben. Dabei wird

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aber immer noch ein mindestens gleiches Betriebsverhalten erzielt.

Die Genauigkeit der Anlage kann jederzeit durch Betätigung einer Probeschaltung überprüft werden. Im Probebetrieb werden Impulse von der befragten Station kurzgeschlossen oder sonstwie beseitigt, und Impulse von der Bezugsverzögerungsleitung dienen als Videoeingang. Beim Beginn der Probe wird der Speicher für Suchen bzw. Nachführen leer gemacht, wodurch die Anlage in Suchbetrieb geht. Wenn das Entfernungspotentiometer auf Entfernung 0 gestellt wird, dann werden die Impulse von der Bezugsverzögerungsleitung von dem »Suchen-Nachführen«- Detektor als Antwort aufgenommen, und die Anlage schaltet zum Nachführbetrieb über und hält auf diese Weise die Anzeige der Entfernung 0 aufrecht. Eine andere Anzeige als 0 bei dieser Probe zeigt dann, daß die Anlage nicht richtig arbeitet.

Unter abermaliger Bezugnahme auf Fig. 1 weist die Probeschaltung einen Schalter 80 zur Anlage einer Durchlaß-Spannung an das Oder-Tor 58 auf. Diese Durchlaßspannung spannt das Eindioden-Netzwerk 81 in Vorwärtsrichtung vor, welches mit der Ausgangsleitung 24 des Decoders oder Entschlüßlers 18 verbunden ist, wodurch jeglicher Ausgang von dieser Einrichtung kurzgeschlossen ist. Dann werden Impulse von der Bezugsverzögerungsleitung 56 durch das Und-Tor und das Oder-Tor 26 zu der gesteuerten Video-Verzögerungsschaltung 27 geleitet, wobei kein Ausgang von dem Und-Tor 25 kommt, weil auf Leitung 24 keine Impulse kommen. Durch Schließen des Probenschalters 80 wird auch ein den Speicher löschender Kreis 82 betätigt, der zweckmäßigerweise ein Transistorschalter ist, welcher seinerseits zur Entladung des Speicherkondensators der Speicherschaltung 78 ist. Wenn der Speicher gelöscht ist, dann schaltet das Relais 70 auf Suchbetrieb und legt eine konstante Spannung an das Steuerfeld des Servomotors 37.

Der Arm des Entfernungspotentiometers 24 kann sich frei über eine volle Drehung bewegen. Das Anlegen einer konstanten Spannung an den Servomotor 37 treibt den Potentiometerarm in einer Richtung von der niedrigen Spannung zur hohen Spannung und damit zum maximalen Entfernungsbereich. Wenn das Potentiometer seine Endstellung mit höherer Spannung erreicht hat, dann wird die Drehung in derselben Richtung fortgesetzt, wodurch der Potentiometerarm plötzlich von dem Ende mit höherer Spannung zu dem mit niedrigerer Spannung kommt. An demjenigen Ende des Potentiometers, bei dem niedrige Spannung entsprechend der Entfernung 0 herrscht, werden Impulse von der Bezugsverzögerungsleitung 76 im Detektor 73 wahrgenommen, wodurch das Relais 70 in Nachführbetrieb umgeschaltet wird. Der Servomotor 37 wird dann von der Fehlersignalausgangsgröße des Zeitdiskriminators 34' gesteuert, indem der Potentiometerarm genau auf jene Spannung eingestellt wird, die der Entfernung 0 entspricht, unter der Voraussetzung, daß die Anlage richtig arbeitet. Ein solches richtiges Arbeiten der Anlage wird dadurch angezeigt, daß die Anzeigeeinrichtung 45 die Entfernungsanzeige 0 wiedergibt.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Entfernungsmeßeinrichtung mit kontinuierlicher Anzeige der Entfernung zwischen einer Abfragesignale abgebenden beweglichen Station und einer auf diese Signale antwortenden festen Station, bei welcher die bewegliche Station einen Sender zur Abgabe eines Abfrageimpulssignals an die feste Station, einen Empfänger zur Aufnahme des Antwortimpulssignals und eine Meßeinrichtung für diejenige Zeit aufweist, welche das impulsförmige Abfragesignal von dem empfangenen impulsförmigen Antwortsignal trennt, bei welcher die Meßeinrichtung eine Phantastron-Schaltung aufweist, die ein Zeitgebersignal liefert, das seinerseits vom Abfrageimpulssignal ausgelöst und als Funktion des empfangenen Antwortimpulssignals beendet wird, mit einer auf die Beendigung der Zeitgeberwellenform des empfangenen Antwortimpulssignals ansprechenden Koinzidenzschaltung zur Erzeugung eines gepulsten Signals dann, wenn das Antwortimpulssignal innerhalb eines festen Zeitintervalls am Ende der Zeitgeberwellenform erscheint, gekennzeichnet durch eine Eicheinrichtung für die Phantastron-Schaltung (21), enthaltend: eine Verzögerungsleitung (56), welcher gleichzeitig mit dem Beginn der Zeitgeberwellenform der Phantastron-Schaltung ein gepulstes Testsignal eingegeben ist und die ein simuliertes Antwortimpulssignal mit standardisiertem Zeitabstand vom Abfrageimpulssignal liefert; eine Einrichtung (59) zur Beendigung der Zeitgeberwellenform am Ende des Standardzeitintervalls; eine im Pfad der empfangenen Antwortimpulse und der simulierten Antwortimpulse liegende, der Koinzidenzschaltungvorgeschaltete Verzögerungseinrichtung (27), und eine von der Koinzidenzschaltung (31, 32, 34') gesteuerte Schaltung (63) zur Verstellung der veränderlichen Verzögerungseinrichtung (27) um einen Betrag, der gleich ist dem Fehler in der Zeitgeberwellenform.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sucheinrichtung (70, 43 S, 37, 44) zur kontinuierlichen Veränderung der vom Phantastron (21) abgegebenen Zeitgeberwellenform von einer der Entfernung Null bis zu der maximalen Entfernung entsprechenden Länge.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzschaltung (31, 32, 34') die Ankunftszeitpunkte des empfangenen oder des simulierten Antwortsignals mit der Beendigung der Zeitgeberwellenform vergleicht und ein hinsichtlich seiner Größe wie auch seines Vorzeichens kennzeichnendes Fehlersignal erzeugt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Nachführeinrichtung (36, 70, 43T, 37, 44) zur Veränderung der Länge der vom Phantastron abgegebenen Zeitgeberwellenform im Sinn der Erzielung eines festen Zeitintervalls zwischen der Beendigung der Zeitgeberwellenform und dem Empfang eines Antwortsignals und durch einen auf eine vorherbestimmte Anzahl von Impulssignalen aus der Koinzidenzschaltung (31, 32, 34') ansprechenden Detektor (73) zur Umschaltung des Phantastronkreises aus dem Suchbetrieb (70, 43 S, 37, 44) in den Nachführbetrieb (36, 70, 43Γ, 37, 44).

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Phantastron (21) erzeugte Wellenform von einem Steuersignal beendet wird, das von der Sucheinrichtung (70,

435, 37, 44) in dem Sinn verändert wird, daß die Zeitgeberwellenform sukzessive vergrößert wird, daß die Nachführeinrichtung (36, 70, 43Γ, 37, 44) in Abhängigkeit vom Fehlersignal das Steuersignal in dem Sinn ändert, daß ein fester Zeitabstand zwischen der Beendigung der Wellenform und dem Empfang des Antwortsignals verstreicht und daß die Vorrichtung (59) zur Abschaltung des Phantastronkreises (21) nach Ablauf eines Standardzeitintervalls eine Bezugsspannung als Steuersignal für die Zeitgeberwellenform an das Phantastron (21) legt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein vom Ende der Zeitgeberwellenform getriggertes »frühes« Tor (33), welches bei Antastung einen Ausgangsimpuls fester Zeitlänge liefert; ein »spätes« Tor (34), welches von der Abfallflanke des Ausgangssignals des »frühen« Tores (33) getriggert wird; einen ersten Koinzidenzkreis (32) in der Koinzidenzschaltung, dessen Eingänge gebildet sind von dem verzögerten Antwortsignal oder dem Eichsignal und dem Ausgangssignal des »frühen« Tores (33); einen zweiten Koinzidenzkreis (31) in der Koinzidenzschaltung, dessen Eingangssignale gebildet sind von dem verzögerten Antwortimpuls oder dem Eichimpuls und dem Ausgangssignal des »spaten« Tores (34); einen den beiden Koinzidenzkreisen (32, 31) nachgeschalteten Zeitdiskriminator(34') zur Erzeugung eines Fehlersignals entsprechend dem zeitlichen Abstand der Ausgangssignale des »frühen« Tores (33) und des »spaten« Tores (34); eine auf das Fehlersignal ansprechende Servoeinrichtung (37, 44) zur Einstellung des Steuersignals für die Zeitgeberwellenform in dem Sinn, daß gleiche Koinzidenzzeit der verzögerten Impulse im ersten und zweiten Koinzidenzkreis (32 bzw. 31) auftritt.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Anordnung (50 bis 55) zum periodischen Anlegen der simulierten Eichimpulse an Stelle der empfangenen Antwortimpulse an die veränderliche Verzögerungseinrichtung (27) und zum gleichzeitigen Anlegen der Bezugsspannung an Stelle des Steuersignals für die Zeitgeberwellenform, wobei die als zweite Servoeinrichtung arbeitende gesteuerte Einrichtung (63) die variable Verzögerungsleitung (27) so einstellt, daß in den beiden Koinzidenzkreisen (31, 32) Koinzidenz der verzögerten simulierten Impulse auftritt.

8. Einrichtung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (73) aufweist: einen Impulsformer (74) zur Umformung der Ausgangsimpulse von den beiden Koinzidenzkreisen (32, 31) in Impulse gleicher Amplitude und Länge; einen Schwellwertdetektor (75) mit einem oberen und einem unteren Schwellwert, an den innerhalb einer gegebenen Zeit eine vorgegebene Mindestanzahl so gestalteter Impulse angelegt werden müssen, bis er eine Ausgangsgröße erzeugt; einen zweiten Impulsformer (76) zum Umformen des Ausgangs des ersten Schwellwertdetektors (75) in Impulse gleichbleibender Amplitude und Länge; einen zweiten Schwellwertdetektor (77) mit oberem und unterem Schwellwert, der innerhalb einer gegebenen Zeit eine gegebene Mindestzahl von Ausgangsimpulsen aus dem zweiten Impulsformer (76) erhalten muß, bis er eine Ausgangsgröße abgibt, und vom Ausgang des zweiten Schwellwertdetektors (77) betätigte Schaltmittel (79, 70, 71, 43) zum Umschalten der Steuerung des Phantastrons (21) aus dem Suchbetrieb in den Nachführbetrieb und zum Auswählen der Schwellwerte der beiden Schwellwertdetektoren (75, 77).

9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Speicher (78) zum Halten der Schaltmittel (79, 70, 71, 43) in der betätigten Stellung für eine vorherbestimmte Zeit nach Ausbleiben der Ausgangsgröße vom zweiten Schwellwertdetektor (77).

10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Probeschaltung (80, 81, 82, 58, 57, 26) zur jederzeitigen Untersuchung der Anlage, wobei Mittel (26) vorgesehen sind, die an Stelle des empfangenen Antwortsignals simulierte Impulse anlegen, ferner Mittel (82) zum Löschen des Speichers (78) zur Umschaltung der Steuerung des Phantastrons (21) aus der Nachführschaltung in die Suchschaltung, bis das simulierte Antwortsignal vom Detektor (73) als echtes Antwortsignal erkannt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1081517,
359.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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