DE1286145B - Vorrichtung zur Erzeugung von Hochfrequenzimpulsen mit vorherbestimmter Frequenz mittels eines kontinuierlich abstimmbaren Magnetrons - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Er- gnetron dadurch getastet, daß seine sich kontinuierzeugung und Aussendung von Hochfrequenzimpulsen lieh ändernde Abstimmfrequenz, die sogenannte vorbestimmter Frequenz mittels eines abstimmbaren »kalte« Frequenz, mit der Ortsoszillatorfrequenz Magnetrons, dessen Abstimmung kontinuierlich wäh- verglichen wird, die vor der Tastung und während rend der Aussendung geändert wird und das mit 5 des ganzen Echozeitintervalls auf einem bestimmten Mitteln zur augenblicklichen Erregung (Hochtastung) Frequenzwert verriegelt ist, wobei die Hochtastung des Magnetrons zusammenarbeitet, wobei die Fre- erfolgt, wenn die Abstimmfrequenz- und die Ortsquenz des ausgesendeten Impulses durch die Ab- Oszillatorfrequenz zusammenfallen. Die Zwischenstimmfrequenz zum Tastzeitpunkt bestimmt wird. frequenz im Empfänger ist dabei gleich der Differenz Die Erfindung kann z. B. bei Funkmeßanlagen be- ίο zwischen der »kalten« und der »warmen« Frequenz nutzt werden, bei denen eine Reihe von Impulsen des Magnetrons. Der Vergleich zwischen der Abmit bestimmter Frequenz ausgesendet werden muß, Stimmfrequenz und der Oszillatorfrequenz zur wobei die Frequenz von Augenblick zu Augenblick Tastung des Magnetrons erfolgt bei dieser bekannten verschieden sein kann und genau einstellbar sein Anlage derart, daß die Ortsoszillatorfrequenz dem muß, oder bei Anwendungen, bei denen die Fre- 15 Ausgangshohlraum des Magnetrons zugeführt und quenz von Impuls zu Impuls gemäß einem bestimm- die vom Ausgangshohlraum reflektierte Ortsoszilten Programm verschieden vorherbestimmte Werte latorenergie demoduliert wird, wobei die Tastung annehmen muß oder bei denen Impulse ausgesendet des Magnetrons durch die augenblickliche Abnahme werden müssen mit Frequenzen, die willkürlich oder Einsenkung in der reflektierten Energie ausinnerhalb eines schmalen Frequenzbandes um eine 20 gelöst wird, die auftritt, wenn die Ortsoszillatorvorherbestimmte einstellbare mittlere Frequenz vari- frequenz mit der Abstimmfrequenz zusammenfällt, ieren. Der Fall, daß eine vorherbestimmte Frequenz Wenn die Ortsoszillatorfrequenz für jede Tastung auf der ausgesendeten Impulse beibehalten werden muß, einem neuen Wert verriegelt wird, wird erreicht, daß kann eintreten, wenn die Impulse auf ein Ziel ge- sich die Frequenz der ausgesendeten Impulse von richtet sind, das irgendeine frequenzempfindliche 25 Impuls zu Impuls ändert. Die Frequenz des Orts-Anzeigevorrichtung, z. B. ein Kenngerät od. dgl., be- Oszillators wird bei diesem bekannten System auf sitzt, die auf eine bestimmte Frequenz eingestellt ist einen Wert eingestellt, der sich für jeden Tastvorgang und nicht auf Impulse einer anderen Frequenz an- willkürlich ändert, so daß sich auch die Frequenz spricht. Ein Wechsel zwischen verschiedenen Fre- der ausgesendeten Impulse von Impuls zu Impuls quenzen gemäß einem bestimmten Programm kann 30 willkürlich ändert. Dadurch, daß die Oszillatorz. B. Anwendung finden, wenn ein bestimmter Fre- frequenz entweder auf einen bestimmten genau einquenzbereich langsam frequenzmäßig abgetastet wer- stellbaren Wert verriegelt wird oder der Oszillator so den muß, wobei das Frequenzveränderungsprogramm ausgebildet wird, daß seine Frequenz zwischen bedaraus besteht, daß die Frequenz von Impuls zu Im- stimmten Werten wechselt, läßt sich diese Vorrichpuls schrittweise in der gleichen Richtung geändert 35 tung so abändern, daß sie Impulse mit einer bewird, bis der ganze Frequenzbereich abgetastet wor- stimmten Frequenz aussendet, den ist. In bestimmten Fällen werden jedoch anders- Dieses System hat den Nachteil, daß die verriegelte artige Frequenzprogramme erfordert. Ein willkür- Oszillatorfrequenz ein verhältnismäßig ungenaues licher Frequenzwechsel innerhalb eines schmalen Maß für die Frequenz des ausgesendeten Funkmeß-Frequenzbandes kann Anwendung finden, wenn 40 impulses bildet.

innerhalb des Frequenzbereiches des Magnetrons Einer der Gründe dafür ist, daß die erwähnte zur Störungen auftreten und Messungen zeigen, daß in Tastung des Magnetrons verwendete Einsenkung eine einem bestimmten Teil des Frequenzbereiches diese verhältnismäßig große zeitliche Ausdehnung hat, so Störungen erheblich schwächer sind oder sogar daß der Tastimpuls für das Magnetron praktisch überfehlen, in welchem Fall die mittlere Frequenz auf 45 all während der Einsenkung auftreten kann. Die Form einen Wert eingestellt wird, der im störungsfreien und Größe dieser zur Tastung benutzten Einsenkung Teil liegt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Funk- hängen ferner von der Geschwindigkeit ab, mit der meßanlagen beschränkt, sondern kann zweckmäßig sich die Abstimmfrequenz des Magnetrons ändert, auch zu Identifizierungszwecken benutzt werden, in und wenn auch die Abstimmfrequenz, wie dies welchem Fall statt eines Echoimpulses ein Antwort- 50 meistens der Fall ist, nahezu gemäß einer Sinuskurve signal einer anderen Art, das eine gewisse verlangte zeitlich ändert, kann der ganze Frequenzänderungsinformation enthält, empfangen wird. bereich des Magnetrons nicht ausgenutzt werden,

Bei Funkmeßanlagen werden die empfangenen weil diese Einsenkung in den extremen Teilen des Echoimpulse mit der Ausgangsfrequenz eines Orts- Änderungsbereiches so flach ist, daß sie nicht imoszillators gemischt, der zur Erzeugung eines 55 stände ist, die Tastung auszulösen. Zwischenfrequenzsignals in einem Empfänger auf- Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachgenommen ist. Um dabei im Empfänger eine geringe teile zu beseitigen und eine Vorrichtung zur ErBandbreite zu erreichen, muß der Ortsoszillator zeugung von Hochfrequenzimpulsen vorbestimmter während eines bestimmten Zeitintervalls nach der Frequenz zu schaffen, bei der die Frequenzbestim-Aussendung eines Funkmeßimpulses, der sogenann- 60 mung genauer als bei den bekannten Anordnungen ten Echozeit, auf einem Frequenzwert verriegelt ist und bei der der gesamte Abstimmbereich des werden, der um einen bestimmten Betrag (gleich der Magnetrons ausgenutzt werden kann. Zwischenfrequenz) von der Frequenz des ausgesen- Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, deten Impulses abweicht. daß zum Messen der Abstimmfrequenz des Magne-

Bei einer bereits vorgeschlagenen Funkmeßanlage 65 trons ein frequenzgeregelter Oszillator verwendet ist,

mit einem kontinuierlich abstimmbaren Magnetron, der wenigstens in einem Intervall vor der Tastung

die Impulse mit willkürlich von Impuls zu Impuls an eine geschlossene Regelschleife angeschlossen ist,

geänderter Frequenz aussenden kann, wird das Ma- die dadurch gebildet wird, daß die Ausgangsspan-

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nung des Oszillators einem frequenzbestimmenden nungsempfindliche Anordnung reagiert, und im

Hohlraumresonator des Magnetrons zugeführt und zweiten Fall dadurch, daß eine Anzahl von Hohl-

die von diesem reflektierte Energie nach Gleichrich- raumresonatoren unterschiedlicher Frequenz benutzt

tung einer frequenzbestimmenden Elektrode des wird, die in einer programmierten Reihenfolge wirk-

Oszillators über eine Folgeeinrichtung zugeführt 5 sam gemacht werden.

wird, die Mittel zur Frequenzmodulation der Oszil- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den

lator-Ausgangsspannung und einen Phasendetektor Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden

enthält, der durch Vergleich zwischen der anfäng- näher beschrieben. Es zeigt

liehen Frequenzmodulation und der in der reflek- F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Funkmeßanlage tierten Oszillatorenergie erscheinenden Modulation io mit einer Vorrichtung nach der Erfindung,
des Magnetrons eine Abweichung der Oszillator- F i g. 2 einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der frequenz von der Abstimmfrequenz des Magnetrons Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 1,
darstellende Fehlerspannung erzeugt, wobei diese Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Fehlerspannung der erwähnten Elektrode des Oszil- Vorrichtung nach der Erfindung,
lators mit einer derartigen Polarität zugeführt wird, 15 Die dargestellte Funkmeßanlage besteht aus einer daß die erwähnte Abweichung auf Null eingeregelt Senderöhre in Form eines Magnetrons 1 mit abwird und die Oszillatorfrequenz in dem erwähnten stimmbarem Ausgangskreis 2. Das Magnetron wird Intervall den Änderungen in der Abstimmfrequenz mittels eines Modulators 4 getastet, und die Abstimdes Magnetrons folgt, während der Eingang oder mung wird kontinuierlich nahezu gemäß einer Sinus-Ausgang des Oszillators mit der Taststufe verbunden 20 kurve mittels einer Vorrichtung 3 geändert. Der Ausist, die Mittel zum Vergleichen der Regelspannung gang des Magnetrons ist mit einem Zirkulator 5 verdes Oszillators oder der Ausgangsfrequenz des bunden, der die erzeugten Impulse einem UmOszillators mit einer vorbestimmten Spannung oder schalter 6 zuführt. Die Impulse haben eine große Frequenz enthalten und einen Tastimpuls für das Amplitude und werden vom Umschalter einer AnMagnetron z. B. bei Gleichheit zwischen den ver- 35 tenne 7 zur Ausstrahlung in der gewünschten Richglichenen Größen erzeugt. tung zugeführt. Die Antenne 7 dient auch als Emp-

Durch die neue Hochtastung, die einen abhängigen fangsantenne für die Echoimpulse. Diese Impulse Oszillator für die Abstimmfrequenz des Magnetrons haben eine geringe Amplitude und werden vom Umin einem Intervall vor der Tastung benutzt, von dem schalter einem Empfänger 8 zugeführt, in dem sie der Tastimpuls für das Magnetron durch Vergleich 30 mit der Ausgangsspannung eines Ortsoszillators 9 der Regelspannung oder Frequenz des Oszillators gemischt werden. Der Zirkulator führt die Ausgangsmit einer vorbestimmten Spannung oder Frequenz ab- spannung des Ortsoszillators auch dem Ausgangsgeleitet wird, wird der große Vorteil erzielt, daß die kreis 2 des Magnetrons 1 zu, und die vom Ausgangs-Tastung des Magnetrons nicht durch die Änderungs- kreis 2 reflektierte Ortsoszillatorenergie wird vom geschwindigkeit der Abstimmfrequenz beeinflußt wird, 35 Zirkulator dem Umschalter 6 zugeführt. Die vom was in einer höheren Genauigkeit der Frequenzbe- Ausgangskreis 2 reflektierte Energie hat einen gestimmung und der besseren Ausnutzung des gesamten ringen Leistungsinhalt und wird vom Umschalter Abstimmbereiches des Magnetrons resultiert. einer Folgeeinrichtung 10 zugeführt. Der Ausgang

Im Fall einer Radarausrüstung, bei der ein Zwi- dieser Einrichtung ist mit einer Frequenzsteuerelek-

schensignal durch Kombination des empfangenen 40 trode des Oszillators verbunden, so daß sich ein

Impulses mit der Ortsoszillatorfrequenz erzeugt wird, geschlossener Steuerkreis ergibt. In diesem Kreis

können abhängige Oszillatoren in geeigneter Weise wird der Oszillator so durch eine von der Folgeein-

zugleich als Ortsoszillatoren dienen, wobei die Ab- richtung 10 erzeugte Steuerspannung gesteuert, daß

hängigkeit während des Tastzeitpunktes unterbrochen er in einem Zeitraum vor der Hochtastung des Ma-

wird und die Oszillatorfrequenz auf den gerade im 45 gnetrons zum Schwingen gebracht wird mit einer

Tastaugenblick vorherrschenden Wert verriegelt Frequenz, die nahezu gleich der augenblicklichen

wird. In diesem Fall ergibt sich durch die genauere Abstimmfrequenz des Magnetrons ist.

Frequenzbestimmung eine kleinere Bandbreite des Die Folgeeinrichtung 10 kann z. B. einen Fre-

Empfängers. quenzmodulationsoszillator zur Frequenzmodulation

Die Bestimmungsfrequenz des Magnetrons kann 50 der Frequenz des Ortsoszillators 9 und einen phasenentweder durch die Regelspannung des abhängigen empfindlichen Gleichrichter enthalten, dessen BeOszillators oder durch die Ausgangsfrequenz des- zugsspannung aus der Ausgangsspannung des Freselben bedingt werden. Im ersten Fall kann der quenzmodulationsoszillators und dessen Signalspan-Tastimpuls durch eine spannungsempfindliche An- nung aus der am Ausgangskreis 2 des Magnetrons 1 Ordnung erzeugt werden, die auf einen gewissen 55 reflektierten Ortsoszillatorenergie besteht. Die Aus-Wert der Regelspannung reagiert. Im zweiten Fall gangsspannung des phasenempfindlichen Gleichkann der Tastimpuls durch einen Hohlraumreso- richters ist dabei ein Maß für die Differenz zwischen nator erzeugt werden, an den die Ortsoszillator- der Frequenz des Ortsoszillators 9 und der Abstimmfrequenz gelegt ist und der einen Ausgangsimpuls frequenz des Magnetrons 1 sowohl in bezug auf die erzeugt, wenn die Ortsoszillatorfrequenz mit der 60 Größe als auch auf das Vorzeichen. Die verstärkte Hohlraumresonatorfrequenz übereinstimmt. Ein Vor- Ausgangsspannung des phasenempfindlichen Gleichteil dieser letzten Anordnung ist der, daß die Fre- richters wird zur Ausgangsspannung des Frequenzquenz des ausgesendeten Impulses eine hohe zeit- modulationsoszillators addiert, und die Summenliche Frequenzstabilität hat. spannung wird als Steuersignal für den Oszillator

Das Wechseln zwischen unterschiedlichen vor- 65 benutzt, der durch Gegenkopplung im geschlossenen bestimmten Frequenzen kann leicht in beiden Fällen Regelkreis so gesteuert wird, daß seine Mittenerzielt werden, und zwar im ersten Fall durch frequenz nahezu mit der Abstimmfrequenz des Ma-Ändern des Spannungspegels, bei dem die span- gnetrons zusammenfällt.

Die Folgeeinrichtung enthält weiter Unterbrechungsmittel, um den Regelkreis beim Hochtasten des Magnetrons zu öffnen, und Speichermittel, z. B. in Form eines Kondensators, um die Steuerspannung des Oszillators während der Echozeit auf dem im Tastaugenblick auftretenden Wert zu verriegeln.

Ferner sind Mittel vorgesehen, um den Oszillator so zu steuern, daß am Ende der Echozeit seine Frequenz rasch mit der Abstimmfrequenz des Magnetrons zusammenfällt, so daß die beschriebene Frequenzsteuerung bis zur nächsten Hochtastung wirksam wird.

Im Zeitraum vor der Hochtastung, wenn der Ortsoszillator in der beschriebenen Weise dem Magnetron zwangläufig folgt, ist die durch die Folgeeinrichtung 10 dem Ortsoszillator zugeführte Steuerspannung ein Maß für die augenblickliche Abstimmfrequenz, was nach der Erfindung dazu benutzt wird, um das Magnetron bei einer bestimmten Frequenz oder bestimmten Frequenzen hochzutasten.

Die Hochtastung des Magnetrons erfolgt bei der Vorrichtung nach Fig. 1 mittels einer Tastvorrichtung 12, die dem Modulator 4 Tastimpulse zuführt und Steuerinformation vom Ausgang der Folgeeinrichtung 10 empfängt. Die Tastvorrichtung 12 besteht aus einem Addierkreis 13, der an einem seiner Eingänge diese Steuerinformation von der Folgeeinrichtung 10 und an einem zweiten Eingang eine Bezugsspannung von einer Programmvorrichtung 14 empfängt. Die Summenspannung des Addierkreises 13 wird einerseits einer ersten spannungsempfindlichen Schmitt-Kippstufe 15 und andererseits, über eine Addiervorrichtung 16 zur Addition einer Korrekturspannung von einer Einrichtung 17, einer zweiten spannungsempfindlichen Schmitt-Kippstufe 18 zugeführt. Die beiden Schmitt-Kippstufen 15 und 18 erzeugen auf an sich bekannte Weise eine Ausgangsspannung mit einem bestimmten Wert, sobald die angelegte Spannung einen vorherbestimmten Pegel übersteigt, und Ruhespannung, z. B. Nullspannung, wenn die angelegte Spannung diesen Pegel unterschreitet. Die Schmitt-Kippstufen haben jedoch etwas verschiedene Vorschalt- und Rückschaltpegel, und deshalb finden zwei Schmitt-Kippstufen Verwendung, wobei die Einrichtung 17 so ausgebildet ist, daß sie diesen Unterschied dadurch ausgleicht, daß sie eine diesem Unterschied gleiche Spannung addiert. Die Ausgangsspannung der Schmitt-Kippstufe 15 wird nach Phasenumkehrung in einer Phasenumkehrstufe 19 in einem Differenzierkreis 20 differenziert, während die Ausgangsspannung der Schmitt-Kippstufe 18 in einen Differenzierkreis 21 differenziert wird. Die Ausgangsimpulse der Differenzierkreise 20 und 21 werden einem ODER-Kreis zugeführt, der nur die positiven Impulse durchläßt. Der ODER-Kreis 22 empfängt auch eine Sperrspannung von der Folgeeinrichtung 10 während der Zeiträume nach Ende des Echointervalls, wenn der Ortsoszillator rasch so eingestellt wird, daß er dem Magnetron folgt, so daß während dieser Einstellzeit keine Tastimpulse erzeugt werden können. Die Impulse des ODER-Kreises 22 werden in einem Impulsverstärker 23 verstärkt und dann nach einem Sperroszillator 24 zugeführt, der für jeden empfangenen Impuls einen Tastimpuls mit geeigneter Form für den Modulator 4 erzeugt. Der Tastimpuls des Sperroszillators 24 wird auch der Folgeeinrichtung 10 zugeführt, um den Zustand, in dem der Ortsoszillator 9 dem Magnetron folgt, zu beenden und die Frequenz des Ortsoszillators während der Echozeit auf dem im Tastaugenblick auftretenden Wert zu verriegeln. Der Impuls des Sperroszillators 24 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel auch der Programmvorrichtung 14 zugeführt, um zu bewirken_ä daß diese nach jeder Tastung dem Addierkreis 13 eine neue Bezugsspannung zuführt. Der Wechsel der Vorrichtung 14 zwischen verschiedenen Pegeln kann z. B. nach einem vorgegebenen

ίο Programm erfolgen.

Der Hochtastvorgang wird durch die Zeitdiagramme der Fig. 2 erläutert. Das erste Diagramm (a) zeigt die Abstimmfrequenz des Magnetrons in Abhängigkeit von der Zeit, und das Diagramm (b) zeigt die von der Folgeeinrichtung 10 dem Ortsoszillator 9 zugeführte Steuerspannung. Die vom Oszillator 9 erzeugte Frequenz ist nahezu proportional der angelegten Spannung und die Kurve des Diagramms 2 (b) stellt auch die erzeugte Oszillatorfrequenz dar. Das Diagramm 2 (c) zeigt eine als Beispiel gewählte Programmausgangsspannung (Bezugsspannung) der Programmvorrichtung 14. Das Diagramm 2 (d) zeigt einerseits die Ausgangsspannung des Addierkreises 13 (Kurve dl) und andererseits die Ausgangsspannung des Addierkreises 16 (Kurve dt), d. h. die den Schmitt-Kippstufen 15 bzw. 18 zugeführten Spannungen. Die Ausgangsspannung der Schmitt-Kippstufe 15 ist im Diagramm 2 (e) und die durch Phasenumkehrung in der Phasenumkehrstufe 19 erzeugte Spannung im Diagramm 2 (g) dargestellt, während das Diagramm 2 (h) die Ausgangsspannung der Schmitt-Kippstufe 18 zeigt. Die Ausgangsimpulse der Differenzierkreise 20 und 21 sind in den Diagrammen 2 (/) bzw. (k) dargestellt, während das letzte Diagramm 2 (m) die Ausgangsimpulse des ODER-Kreises~22 zeigt.

Es wird angenommen, daß die beschriebene Frequenzsteuerung des Oszillators 9 zum Zeitpunkt f₀ der Fig. 2 wirksam ist, so daß die Frequenz des Oszillators der Abstimmfrequenz des Magnetrons 1 folgt, die sich nach dem Diagramm 2 (a) im wesentlichen gemäß einer Sinuskurve um eine Mittenfrequeriz/₀ ändert. Die Spannung der Folgeeinrichtung 10, die kennzeichnend für die Ortsoszillatorfrequenz ist, ist in diesem Folgezeitraum auch kennzeichnend für die Abstimmfrequenz des Magnetrons und ändert sich im Rhythmus der Abstimmfrequenz (Zeitraum ^₀-Z₁). Die Spannung der Programmvorrichtung 14 ist auf einen mit v_fl bezeichneten Pegel eingestellt. In diesem Zeitraum folgen auch die Spannungen der Addierkreise 13 und 16 der Abstimmfrequenz, aber sie liegen infolge der Addition der Spannung der Programmvorrichtung 14 auf einem anderen Pegel als die Steuerspannung der Folgeeinrichtung 10. Die Ausgangsspannungen der Addierkreise liegen insbesondere in diesem Zeitraum unterhalb des Auslösepegels der Schmitt-Kippstufen 15 und 18 [Diagramm 2 (d)]. Der Auslösepegel der Schmitt-Kippstufen ist im Diagramm 2 (d) mit F₅₁ und ihr Rückkippegel mit V_s0 bezeichnet. Im Addierkreis 16 wird eine der Differenz zwischen F₈₁ und V_s0 genau gleiche Spannung (etwa 100 mV) zur Ausgangsspannung des Addierkreises 13 addiert, so daß die Ausgangsspannung des Kreises 16 [Diagramm (^₂)] etwas höher als die Ausgangsspannung des Addierkreises 13 [Diagramm (^₁)] ist. Deshalb erreicht die Eingangsspannung der Schmitt-Kippstufe 18 zunächst den Auslösepegel, der im Augenblick t_l

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auftritt. Der dadurch am Ausgang der Schmitt-Kipp- die Programmvorrichtung 14 selbsttätig ihre Ausstufe 18 erzeugte Spannungsanstieg hat einen posi- gangsspannung in einen neuen Wert V_fs. Die dativen Ausgangsimpuls des Differenzierkreises 21 zur durch erzeugte Auslösung der Schmitt-Kippstufe 15 Folge, der durch den ODER-Kreis 22 hindurchgeht bewirkt, daß der Differenzierkreis 20 einen negativen und einen Tastimpuls für das Magnetron erzeugt. 5 Impuls erzeugt, der jedoch im Addierkreis 22 unter-Die Abstimmfrequenz des Magnetrons (kalte Fre- drückt wird und somit keine Tastung zur Folge hat. quenz) im Tastaugenblick ist mit J₁ bezeichnet, und Die zweite Schmitt-Kippstufe 18, die eine etwas der gesendete Impuls hat somit eine Frequenz, die höhere Eingangsspannung hat als die Schmitt-Kippvon der Frequenz Z₁ um einen Betrag verschieden ist, stufe 15, hat noch immer den Rückkippegel nicht der gleich der Differenz zwischen der kalten und der io erreicht und ist noch im ausgelösten Zustand. Ebenso warmen Frequenz des Magnetrons im Augenblick t_t wie zuvor erfolgt am Ende der Echozeit (zum Zeitist. Der Tastimpuls bewirkt auch, daß die Frequenz- punkt t₅) ein Frequenzsprung, dem eine rasche Fresteuerung des Ortsoszillators 9 unterbrochen und die quenzschwenkung des Ortsoszillators folgt, bis die Steuerspannung des Oszillators und somit die Orts- Frequenz dieses Oszillators wieder mit der Abstimmoszillatorfrequenz während eines Zeitraumes T nach 15 frequenz zusammenfällt, zu welchem Zeitpunkt der t_v der gleich der Echozeit ist, auf dem im Tast- Oszillator wiederum gezwungen wird, dem Magneaugenblick auftretenden W&xt(V_fl) verriegelt wird. tron zu folgen (zum Zeitpunkt i_ß). Zum Zeitpunkt *₇ Kurze Zeit nach dem Auftreten des Tastimpulses geht die Eingangsspannung der Schmitt-Kippstufe 15 ändert die Programmvorrichtung 14 selbsttätig ihre durch den Rückkippegel, was bewirkt, daß der Ausgangsspannung oder Bezugsspannung in einen 20 Differenzierkreis 20 einen positiven Impuls erzeugt, neuen Wert V_{f 2}, und im vorliegenden Beispiel wird das Magnetron mit einer Frequenz f₃ getastet wird angenommen, daß diese Spannung höher als die und die Steuerspannung des Oszillators auf dem frühere Bezugsspannung ist. Dann erreicht auch die Wert V_{f 3} verriegelt wird. Die Eingangsspannung der Eingangsspannung der Schmitt-Kippstufe 15 den beiden Schmitt-Kippstufen 15 und 18 geht in diesem Auslösepegel. Das Umkippen der Schmitt-Kippstufe 25 Fall durch den Auslösepegel während des Zeit-15 erzeugt nach Phasenumkehrung in der Phasen- raumes am Ende der Echozeit, wenn der Oszillator umkehrstufe 19 und Differenzierung im Differenzier- wieder vom Magnetron gefangen und gezwungen kreis 20 einen negativen Impuls, der im ODER- wird, diesem zu folgen (Zeitpunkt t_s), so daß die Kreis 22 unterdrückt wird und somit keine neue beiden Schmitt-Kippstufen ausgelöst werden. Eine Tastung des Magnetrons bewirken kann. Ein in der 30 Sperrspannung, die von der Folgeeinrichtung 10 Folgeeinrichtung 10 aufgenommenes Flip-Flop kippt während dieser Fangzeit dem ODER-Kreis 22 zuam Ende der Echozeit um und erzeugt einen äugen- geführt wird, verhindert jedoch, daß der ODER-blicklichen Anstieg der Steuerspannung des Oszil- Kreis 22 einen Tastimpuls ähnlich dem gestrichelt lators 9, so daß die Oszillatorfrequenz stufenweise rechts im Diagramm 2 (m) dargestellten Impuls bis auf einen Wert ansteigt, der höher als die höchst- 35 liefert.

mögliche Frequenz des Magnetrons ist (Zeitpunkt i₂), Bei einer positiven Auslenkung der Abstimmkurve wonach die Steuerspannung und mithin die Oszil- und somit der Steuerspannungskurve wird in der latorfrequenz schnell in der entgegengesetzten Rieh- dargestellten Weise die Tastung des Magnetrons tung geschwenkt werden. Die Frequenzschwenkung durch die Schmitt-Kippstufe 15 aufgelöst, während setzt sich fort, bis die Ortsoszillatorfrequenz wieder 40 bei einer negativen Auslenkung der Abstimmkurve mit der Abstimmfrequenz des Magnetrons zusam- die Schmitt-Kippstufe 18 wirksam gemacht wird, um menfällt, zu welchem Zeitpunkt der Ortsoszillator die Tastung des Magnetrons auszulösen. Dadurch, wieder auf die beschriebene Weise gezwungen wird, daß zwei Schmitt-Kippstufen verwendet werden und dem Magnetron zu folgen (Zeitpunkt t₃). Es wird daß einer der Stufen eine Korrekturspannung zugeangenommen, daß dies jetzt bei einer negativen Ab- 45 führt wird, die gleich der Differenz zwischen dem lenkung der Abstimmkurve des Magnetrons erfolgt, Auslösepegel und dem Rückkippegel ist, erfolgt die so daß die Steuerspannung des Ortsoszillators in Tastung in beiden Fällen bei gleichem Pegel der diesem Folgezeitraum auch negativ angelenkt wird. Spannung des Addierkreises 13, nämlich beim Pegel, Die Eingangsspannung der Schmitt-Kippstufen 15 der im Diagramm 2 (d) mit V_{s 0} bezeichnet wird, und 18 ist während des ganzen Zeitraumes nach der 50 Der Tastpunkt hängt von der Bezugsspannung der vorhergehenden Auslösung höher als der Auslöse- Programmvorrichtung 14 ab, die im Addierkreis 13 pegel, so daß die beiden Stufen in diesem Zeitraum zur Steuerspannung der Folgeeinrichtung 10 addiert ausgelöst werden. Die Eingangsspannung der wird, und deshalb wird die Frequenz des ausgestrahl-Schmitt-Kippstufe 15 erreicht zuerst den Rückkipp- ten Impulses eindeutig durch den Bezugsspannungspegel, der im Zeitraum T₄ auftritt. Die Ausgangs- 55 pegel der Vorrichtung 14 bestimmt. Dieser Pegel spannung der Schmitt-Kippstufe 15 nimmt dabei kann entweder auf die dargestellte Weise von Impuls schrittweise ab, was am Ausgang der Phasenumkehr- zu Impuls nach einem vorgegebenen Programm gestufe 19 eine entsprechende Spannungszunahme be- ändert werden oder konstant gehalten werden zur wirkt. Der Spannungsanstieg der Phasenumkehrstufe Ausstrahlung einer Reihe von Impulsen mit vorher-19 wird im Differenzierkreis 20 in einen positiven 60 bestimmter Frequenz, die gegebenenfalls von Augen-Impuls umgewandelt, der vom ODER-Kreis 22 blick zu Augenblick geändert werden kann. In beidurchgelassen wird, wodurch dem Modulator 4 ein den Fällen ändert sich der Zeitabstand zwischen auf-Auslöseimpuls zugeführt wird, so daß das Magne- einanderfolgenden Impulsen bei programmierter tron 1 hochgetastet wird. Die kalte Frequenz im Frequenzänderung in Abhängigkeit von der Dauer Tastzeitpunkt ist mit /₂ bezeichnet. Die Ortsoszillator- 65 der Folgezeiträume.

frequenz wird wiederum zum Tastzeitpunkt verriegelt Eine sich willkürlich ändernde Spannung geringer und während der ganzen Echozeit auf dem wirk- Amplitude kann erforderlichenfalls der an der Prolichen Wert Vf₂ gehalten. Nach kurzer Zeit ändert grammvorrichtung abgenommenen Bezugsspannung

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überlagert werden, und diese Spannung kann z. B. von einem Rauschgenerator 25 und einer Spannungserzeugungsstufe 26 erzeugt werden. Die Stufe 26 liefert an ihrem Ausgang eine sich willkürlich ändernde Spannung, die normalerweise konstant gehalten wird, aber jeweils, wenn der Stufe ein Schaltimpuls zugeführt wird, einen anderen Wert annimmt. Dieser Impuls kann in der dargestellten Weise aus dem gegebenenfalls verzögerten Tastimpuls für das Magnetron bestehen, wobei der neue Spannungswert durch das vom Rauschgenerator gelieferte Signal bestimmt wird. Die Ausgangsspannung der Spannungserzeugerstufe 26 wird im Addierkreis 13 zur Bezugsspannung der Programmvorrichtung 14 addiert und bildet zusammen mit dieser Spannung eine wirksame Bezugsspannung, die gleich der Summe der Spannungen ist. Im Betrieb der Spannungserzeugerstufe 26 wird die erforderliche Mittenfrequenz, die gegebenenfalls nach einem vorgegebenen Programm geändert werden kann, zunächst in der Programmvorrichtung 14 eingestellt, so daß die übertragenen Impulse sich um den in der Programmvorrichtung 14 eingestellten Wert willkürlich in der Frequenz ändern innerhalb eines schmalen Frequenzbandes, das von der Spannungserzeugerstufe 26 bestimmt wird ag und dessen Breite ebenfalls einstellbar ist.

Die Vorrichtung nach Fig.! ist sehr anpassungsfähig und ermöglicht es, innerhalb des Frequenzbereiches des Magnetrons nach vorherbestimmten austauschbaren Programmen Impulse mit jeder gewählten Frequenz zu senden. Wenn jedoch eine sehr hohe zeitliche Frequenzstabilität der gesendeten Impulse aufrechterhalten werden soll, kann die Vorrichtung jedoch weniger geeignet sein, weil die Frequenz der gesendeten Impulse von der Beziehung zwischen der Frequenz und der Steuerspannung des Ortsoszillators 9 abhängt. Wenn diese Beziehung geändert wird, erzeugt das Magnetron für die gleiche Bezugsspannung der Programmvorrichtung 14 Impulse mit verschiedenen Frequenzen. F i g. 3 zeigt eine Vorrichtung, durch die dieser Nachteil beseitigt und eine höhere Frequenzstabilität als bei der bisher beschriebenen Vorrichtung erreicht werden kann. Die Vorrichtung ist gleich der nach Fig. 1, mit der Ausnahme, daß die spannungsempfindliche Tastvorrichtung 12 der F i g. 1 durch eine Tastvorrichtung 45 ersetzt ist, die unmittelbar auf die Ausgangsfrequenz des Ortsoszillators einwirkt. Die Tastvorrichtung 45 nach F i g. 3 besteht aus vier Hohlraumresonatoren 46, 47, 48 und 49, die einerseits mit einem gemeinsamen, in die Ausgangsleitung des Ortsoszillators geschalteten Hohlleiter 50 und andererseits mit je einem Demodulator 51, 52, 53 bzw. verbunden sind. Diese Demodulatoren sind je mit einem ersten Eingang der Gatter 55, 56, 57 bzw. verbunden, deren zweite Eingänge mit einer gemeinsamen Programmvorrichtung 59 verbunden sind. Die Ausgänge der Gatter sind mit einem gemeinsamen ODER-Kreis 60 verbunden, dem ein Impulsverstärker 61 und ein Sperroszillator 62, der mit dem 6d Modulator 4 des Magnetrons verbunden ist, nachgeschaltet sind. Die Programmvorrichtung liefert in Reihenfolge Öffnungsspannungen für die Gatter, wobei die Reihenfolge mittels einer Programmkarte bestimmt wird. Die Tastimpulse des Sperroszillators 6g werden der Programmvorrichtung zugeführt, um nach jeder Tastung ein neues Gatter zu öffnen. Der ODER-Kreis 60 empfängt ebenso wie im vorstehenden Beispiel eine Sperrspannung von der Folgeeinrichtung während der Zeit nach Ende der Echozeit, wenn der Ortsoszillator wieder vom Magnetron gefangen wird.

In diesem Fall erfolgt die Tastung durch die Impulse, die von den Demodulatoren geliefert werden, sobald die Ortsoszillatorfrequenz mit der Resonanzfrequenz des betreffenden Hohlraumes zusammenfällt. Das zu diesem Zeitpunkt geöffnete Gatter läßt sodann den Impuls vom zugeordneten Demodulator durch, welcher Impuls das Magnetron hochtastet. Die Frequenz des ausgestrahlten Impulses wird somit durch die Resonanzfrequenz des gewählten Hohlraumes bestimmt. In dieser Weise hängt die Frequenz der ausgestrahlten Impulse nur von den Abmessungen des Hohlraumes ab, die mit hoher Genauigkeit eingehalten werden können.

Im Rahmen der Erfindung sind viele Abänderungen der beschriebenen Anlage möglich. Es ist z. B, möglich, den Ortsoszillator dadurch zu zwingen, dem Magnetron in den Zeiträumen vor der Hochtastung zu folgen, daß Lagenwandler od. dgl. vorgesehen werden, die empfindlich sind für die Lage des Abstimmgliedes des Magnetrons und z. B., wie bei der beschriebenen Ausführungsform, eine Spannung erzeugen, die kennzeichnend für die Abstimmfrequenz des Magnetrons ist und die Steuerspannung für den Ortsoszillator benutzt wird.

Das beschriebene Prinzip der Ausstrahlung von Hochfrequenzimpulsen vorherbestimmter Frequenz oder von Impulsen mit einer sich nach einem vorgegebenen Programm ändernden Frequenz kann auch bei Anlagen anderer Art, z. B. Identifizierungsanlagen, angewandt werden. Der Folgeoszillator kann auch dabei während der Empfangszeiträume als Ortsoszillator benutzt werden, wobei die Oszillatorfrequenz jedoch während des Empfanges auf ein und demselben Wert verriegelt ist, unabhängig von der gesendeten Frequenz. Das Folgesystem und die Tastvorrichtung können dabei genauso gebaut werden, wie dies für die Funkmeßanlage beschrieben worden ist, mit Ausnahme dieses Unterschiedes in den Verriegelungskreisen des Oszillators.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung und Aussendung von Hochfrequenzimpulsen vorbestimmter Frequenz mittels eines abstimmbaren Magnetrons, dessen Abstimmung kontinuierlich während der Aussendung geändert wird und für das Mittel zu seiner augenblicklichen Hochtastung vorgesehen sind, wobei die Frequenz des ausgesandten Impulses durch die Abstimmfrequenz zum Tastzeitpunkt bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Abstimmfrequenz des Magnetrons (1) ein frequenzgeregelter Oszillator (9) verwendet ist, der wenigstens in einem Intervall vor der Tastung an eine geschlossene Regelschleife angeschlossen ist, die dadurch gebildet ist, daß die Ausgangsspannung des Oszillators einem frequenzbestimmenden Hohlraumresonator (2) des Magnetrons zugeführt und die von diesem reflektierte Energie nach Gleichrichtung einer frequenzbestimmenden Elektrode des Oszillators über eine Folgeeinrichtung zugeführt wird, die Mittel zur Frequenzmodulation

der Oszillatorausgangsspannung und einen Phasendetektor enthält, der durch Vergleich zwischen der anfänglichen Frequenzmodulation und der in der reflektierten Oszillatorenergie erscheinenden Modulation des Magnetrons eine Abweichung der Oszillatorfreqenz von der Abstimmfrequenz des Magnetrons darstellende Fehlerspannung erzeugt, wobei diese Fehlerspannung der erwähnten Elektrode des Oszillators (9) mit einer derartigen Polarität zugeführt wird, daß die erwähnte Abweichung auf Null eingeregelt wird und die Oszillatorfrequenz in dem erwähnten Intervall den Änderungen in der Abstimmfrequenz des Magnetrons folgt, während der Eingang oder Ausgang des Oszillators mit einer Tasteinrichtung (12 in F i g. 1, 45 in F i g. 3) verbunden ist, die Mittel zum Vergleichen (15, 18 in Fig. 1, 46 bis 49 in Fig. 3) der Regelspannung des Oszillators oder der Ausgangsfrequenz des Oszillators mit einer vorbestimmten Span- ao nung oder Frequenz enthalten und einen Tastimpuls für das Magnetron (1) z. B. bei Gleichheit zwischen den verglichenen Größen erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsmittel span- as nungsempfindliche Stufen (15, 18 in Fi g. 1), z.B. Schmitt-Kippstufe(15 und 18), enthalten, von denen bei einem bestimmten Spannungspegel der zugeführten Regelspannung ein Tastimpuls für das Magnetron (1) abgeleitet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einjustieren des Kontrollspannungspegels des Oszillators, bei dem der Tastimpuls abgeleitet wird, ein Addierkreis (13) mit einer Bezugsspannung vorgesehen ist, die den spannungsempfindlichen Stufen (15,18) zugeführt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Kodiereinheit, die von Zeit zu Zeit gemäß einem vorbestimmten Programm ändernde Spannungen erzeugt, die den spannungsempfindlichen Stufen (15,18) zugeführt werden, z. B. über die Addiervorrichtung (13) zum programmierten Wechsel des Pegels der Regelspannung des Oszillators, bei der eine Tastung erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsmittel einen Hohlraumresonator (46,47,48 oder 49 in F i g. 3) enthalten, dem die Oszillatorausgangsspannung zugeführt wird und von dem ein Tastimpuls für das Magnetron bei Gleichheit zwischen Oszillatorfrequenz und Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators abgeleitet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hohlraumresonatoren vorgesehen sind, die auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind, und deren Ausgangsimpulse dem Magnetron durch Gatter (55 bis 58) zugeführt werden, die von einer Programmsteuereinrichtung (59) zum programmierten Verschieben zwischen den verschiedenen Frequenzen betätigt werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für eine Hochfrequenzanordnung, die einen Empfänger mit einem Ortsoszillator enthält, mit dem ein Zwischenfrequenzsignal durch Kombination des Antwortsignals auf die ausgesandten Impulse und der Oszillatorfrequenz erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (9), der in dem Intervall vor der Tastung des Magnetrons über die Folgeeinrichtung (10) von diesem abhängt, gleichzeitig als Ortsoszillator im Empfänger dient und daß der von der Tasteinrichtung (12 in Fig. 1, 45 in Fig. 3) abgeleitete Tastimpuls der Folgeeinrichtung (10) zur Unterbrechung der geschlossenen Regelschleife während des Tastaugenblicks zugeführt wird, wobei die Frequenz des Oszillators gleich dem Wert der Frequenz im Tastmoment oder gleich dem abzüglich einer konstanten Größe während des Antwortintervalls gehalten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen