DE1466020A1 - Antwortsender - Google Patents

Description

E/Hs München-Pullach, 27.1 ο.1965

THE BENDIX COHPOBATION, Fisher Building, Detroit, Michigan, USA

Antwortsender.

Die Erfindung betrifft einen Antwortsender (transponder), welcher auf Abfragesignale einer entfernten Funkstation Antworten gibt, wobei die Art des empfangenen Abfragesignales bestimmt, welche Art von Antwort durch den Sendeteil des Antwortsenders abgegeben wird.

Antwortsender dieser Art sind normalerweise in Flugzeugen eingebaut und die Abfragesignale werden von einer Bodenstation gesendet. Die Bodenstation fordert beispielsweise das Flugzeug auf, sich zu identifizieren und Flugdaten zu übermitteln, z.B. die Höhe über G-rund. Die Abfragesignale werden bei ihrer Aufnahme im Antwortsender analysiert und der Antwortsender sendet dann eine Antwort in Form eines Impulszuges, der dann von der Bodenstation empfangen wird.

Diese Impulse sind zu Impulsfolgen zusammengefasst und enthalten verschlüsselt die Identifizierung des Flugzeuges und beispielsweise die Höheninformation. Da die Daten-Übermittlungskette Boden-Flugzeug-Boden nicht von reflektierten Signalen abhängt, ist die G-rösse des Flugzeuges selbst unwichtig; die Bodenstation kann somit mit Antwortsendern ausgestattete Flugzeuge ohne jede Verwendung von Gegensprech- oder Sprechverkehr oder Hadar auf sehr grosse Entfernungen erfasseil?.·:Durch die vom Antwortsender übermittelten Informationen wird das Überwachungssystem an Flugplätzen in besonders wirkungsvoller Weise vereinfacht; ein solches System

809813/0763

erhöht vor allen Dingen die Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit im Flugverkehr.

Der Antwortsender nach der Erfindung weist am Flugzeug eine Antenne zur Aufnahme der Signale von der Bodenstation auf, welche dann durch eine Frequenzweiche, eine Vorstufe bzw. eine Eingangsstufe und einen Hochfrequenzverstärker einer Mischstufe zugeführt werden, in welcher die Signale mit der Ausgangsgrösse eines örtlichen Oszillators überlagert werden. Die so entstandene Zwischenfrequenz wird einem Zwischenfrequenzverstärker zugeführt, welcher die Signale so weit verstärkt, daß sie mit Video-Verstärkung weiterverarbeitet werden können. Hinter den Video-Verstärker ist ein Passivierungskreis (desensitizing circuit) vorgesehen, um die Empfängerempfindlichkeit in einer für die Unterdrückung von Echos geeigneten Weise zu verringern. Das Abfragesignal wird von der Bodenstation in Form eines Hichtsignales abgegeben, d.h. also die Sendeantenne der Bodenstation hat die Eigenschaft einer stark bündelnden Richtantenne. Wenn das Flugzeug jedoch schon relativ nahe bei der Bodenstation ist, dann können auch die Seitenkeulen der Richtantenne vom Antwortsender im Flugzeug aufgenommen werden: Eine Antwort auf eine Abfrage über die Seitenkeulen ist jedoch unerwünscht. Deshalb ist der Passivierungskreis vorgesehen, damit der Antwortsender zwischen Signalen der Hauptkeule und der Nebenkeulen unterscheiden kann, um auf diese Weise die Abfragesignale aus Seitenkeulen unterdrücken zu können.

Die Impulse werden dann weiter in einem Ausschlief niungskreis (rejection circuit) hinsichtlich der Impulsbreite analysiert, um Streuimpulse zu eliminieren bzw. Signale von anderen Stationen, die auf demselben Band arbeiten. Impulse mit zu kleiner oder zu grosser Impulsbreite müssen eliminiert

80 98 13/0 763

werden, d.h. also, der Ausschliessungskreis begrenzt den Durchtritt von Impulsen auf solche, deren Breite in einem vorherbestimmten Bereich liegt. Anschliessend wird die Impulsfolge, welche die verschlüsselte Abfrage selbst darstellt, entschlüsselt, so daß Einzelsignale entstehen, die ihrerseits kennzeichnend für die Art der Abfrage sind. Wahlweise werden auch Abfragen, die über die Seitenkeulen ausgestrahlt wurden, entschlüsselt und dazu verwendet, jegliche Antwort auf diese Impulsfolgen zu verhindern.

Y/enn ein Abfrage signal, z.B. ein Abfrage signal nach der. Identifizierung des Flugzeuges über die Hauptkeule aufgenommen wird, dann wird in einem ersten Kanal ein Signal erzeugt, um eine Antwort auf diese Abfrage einzuleiten " und zu steuern. Wenn ein anderer Kode empfangen wird, dann wird ein anderes Signal in einem zweiten Kanal erzeugt, um eine Antwort auf dieses Signal, z.B. ein Abfragesignal hinsichtlich der Flughöhe über Grund zu erzeugen bzw. zu steuern. Jedes solche Signal triggert einen örtlichen Oszillator, wodurch die Schwingungen eine bestimmte und genau eingehaltene Phasenbeziehung zum empfangenen Abfragesignal haben. Der örtliche Oszillator erzeugt Zeitgeberimpulse (clock pulses), welche einem Impulszähler zugeführt werden. Dieser Zähler besorgt ein aufeinander folgendes Abrufen von digitalen Ausgangskanälen, die die zu sendende Information in binärer oder anders verschlüsselter form parallel in Form von Nachrichteneinheiten, d.h. bits liefern. Diese Information kann entweder eine verschlüsselte Identifizierung sein oder das Ergebnis einer Höhenmessung in digitaler Form. Die Zeitgeberimpulse werden nun dazu verwendet, diese verschlüsselten Wörter in einen Impulszug zu verwandeln, welcher seinerseits dazu verwendet wird, den Oszillator des Senders zu steuern. Der Oszillator im Sender ist lose mit

809813/0763

einem Ausgangsverstärker gekoppelt, um Reflexion und Frequenzverschxebungen des Signales zu verhindern und um den Wirkungsgrad des Sys-tems zu vergrössern. Dieser Verstärker speist die Antenne des Flugzeuges durch die Frequenzweiche, um auf diese Weise eine Antwortinformation zu senden, die in derjenigen Impulsfolge enthalten ist, welche ihrerseits dem Oszillator des Senders eingegeben wurde.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigens

Figur 1A und 1B Abfrageimpulszüge, auf welche der Antwortsender nach der Erfindung antworten soll;

Figur 2 die horizontale Richtcharakteristik der Abfragestation am Boden; und

Figur 3 das Blockschaltbild des beschriebenen Ausführungsbeispiels.

Zunächst wird vor einer ausführlichen Beschreibung des Antwortsenders auf die Figuren 1A und 1B Bezug genommen. Der Antwortsender soll auf von der Bodenstation gesendete Abfragesignale antworten, die von der Antwortsender-Antenne des Flugzeuges aufgenommen werden. Grundsätzlich sind zwei verschiedene Arten von Abfrage Signalen von Wichtigkeit; diese verschiedenen Signale folgen normalerweise aufeinander.

Die Figuren 1A und 1B zeigen die verschlüsselten Abfragesignale, deren eines (Figur 1A) die Abfrage hinsichtlich

809813/0763

der Identifizierung des ,Flugzeuges-darstellt und. deren anderes (rFigur 1B) das Flugzeug auffordert, seine Hähe der Bo--· denstation=mitzuteilen* Jedes., dieser beiden Signale wird m-, von dem Antwortsender im Flugzeug empfangen und dazu ver-,■ wendet, .die-.Erzeugung und das* Senden von entsprechend ver- i schlüsselten Antwortsignalen ,zu triggerm Das die Identi- ,, tat abfragende·Signal der Figur 1A besteht aus.einem Impuls-P1 von 0,8 Mikrosekunden Dauer, welchem nach 8 Mikrosekun*·- den ein Impuls P3 folgt. Ein die Höhe abfragendes Signal nach Figur ~1B weist ebenfalls einen-Impuls, P1 auf* dem -.-„iiV/ nach. 21 Mikrosekunden ein Impuls P3 folgt ς:. .·.-.. : . > .·■ .·:,.,..:

Die Bodenstation sendet normalerweise diese Arten von Ab·*- ; fragesignalen mittels einer Eichtantenne deren horizontale Richtcharakteristik in.Figur 2 dargestellt ist.. Das- wesentliche an-der^Hiehtcharakteristik ist-.eine tHauptkeule M und die Seitenkeulen S. Die Abfrageantennerdreht.sich und überstreicht* den fiaum umdie.Bodenstationi.= es ist jedoch nur eine von der Hauptkeule JJempfangene Antwort, erwünscht, während; Antworten,· die;den- Ssitenkeulen S. 'entsprech-en,^unterdrückt werden sollen. Zu diesem*, Zweck, aendet die Bodenstation auch mittels einer Antenne ohne Eichtcharakteristik Signale.aus und zwaiv dig Impu,lse P2, welche.., zwei, liikrose-.. . künden^hinter den.Impulsen P1 ersQheinen^ welche ihrerseits von, der. Eiahtantenne geaende.t werdsn. -. -. .... ,,.,..

'-;:::'. ? .'- -;^:; -.?,.*"\^: *--v ■'.;■ *-. '.. · ;_r-:v -.,,"■" .·· ->^; - t,«o ·";.?; ί· '' .:->;-....-_.: ^K ··■·.■ :-jyf*. el Wie weiter .unten.JLm ei^elnen beschrdfiben, wenden wird,, w^eist daj.. Aiijwp.^tsender.sysiieni.fiji11el_: auf ^ „ um, ,zwischen,, den, S^gnaXen. aus, Hau|itr·, und, Hejb^nkeixlezL zu_: unt.er.scheidve.^i,,. indjem ein. Im.-,... puls P1 beim Empfang mit einem darauf empfangenen,J verglichen wird.

ORIGINAL INSPECTED

Im folgenden wird auf Figur J Bezug genommen. Die.am Flugzeug angebrachte Antenne 1o ist vorzugsweise eine vertikal polarisierte Sti-cnlei-tung.. für das...!D-Band- (vertically .polarized L-band stub). Die- Richtcharakteristik dieser Antenne.. 1o .ist, einseitig gerichtet und das. Stehwellenverhältnis ist kleiner als.1,3 : 1 in. dem.interessanten Bereich vpn.etwa 1o3o bis 1o9o MHz.

Die Antenne. 1o ist an, eine Frequenzweiche. 11. gekoppelt.. _: Die Wirkung der Frequenzweiche-. 11 besteht im wesentlichen aus einer. Signaltrennung zwis.chen dem. Empfänger des Ant— wortsenders und dem Sender desselben,, da, eine einzige Antenne für beide verwendet, wird._ Im einzelnen dient die . Frequenzweiche 11.. zyr .Trennung des. Senders 12. von der -, . Empfängerschaltung, .und zwar.i,nsbesondere von deren Ein«. . * gangsstufe 13* Zwischen der. Frequenzweiche ■ selbst-, und der-_; Antenne, Io kann zur Begrenzung. von Senderharmonischen^egLn.-_: Tiefpags-Bandleitungsf ilter (low-pass . strip . line- filjber^v; _; vorgesehen .sein.,. , . ..,...., .,-, ι - y -.--.;.■ ΐ ■-,■ vwtül--

Frequenzmässig ausgedrückt .trennt, die. Frequenzwe j.che^ die.,.; -Senderfrequenz von. 1p.^p, MHz von. der .,Empfängersfignalfgequenz, d.h. Jo3p MHz,. Die_: Antenne 1p, -die Eingängigtufe Sender 12 _: sind, durch ein ^yerbindungs.stüpkf ve^ Ausgangskoppelschleife des Senderhohlraums ist auf 1o9o MHz abgestimrat, und zwar, in Verbindung^mily^eigen^^lattenkreis^^ worauf weiter ,unten.noch im einze!nen,-ei-ng@ga&g©n:-wirdi. Füi· die Frequenz, des Eppf angers,,_; d..h, ,für.

hohe?;,,Widerstand am, I^Verbindungsstüßk.vVermi^telSjdesspn.v ,;■;,

Mit 1o3o MHz einlaufende Signale werden somit mit geringer Dämpfung durch die Eingangsstufe 13 geleitet.

ORIGINAL INSPECTED 8 0 98 13/07fr3

Die Eingangsstufe hat eine Eingangskopplungsschlaufe, die auf 1o3o MHz auf Resonanz abgestimmt ist, welche eine hohe Impedanz für Sendersignale von 1o9o MHz reflektiert. Damit werden 1o9o MHz-Signale vom Sender 12 ebenso mit geringer Dämpfung zur Antenne 1o geleitet und es fliesst nur sehr wenig Energie vom Sender in den Empfänger zurück.

Die Eingangsstufe besteht aus einem bekannten doppelt abgestimmten Kreis mit einer Eingangsschleife und einer Ausgangsschaltung, welche über eine Übertragungsleitung mit dem Hochfrequenzverstärker 14 ausgangsmässig verbunden ist. Der Verstärker 14 weist einen Resonanz-Plattenhohlraum auf, der auf 1o3o MHz abgestimmt ist. Signale von der'Plattenleitung des Hochfrequenzverstärkers 14 ■ werden über eine Iris-Blende mit dem Hohlraum einer Mischstufe 15 gekoppelt. Ausserdem werden dem Mischer 15 Schwingungen eines Oszillators 16 eingegeben, der vorzugsweise eine bei 97o MHz ^arbeitende "Nuvistortriode" aufweist und ferner einzeln abstimmbare Platten- und Gitterhohlräume (plate and grid cavities). Kopplung über Iris-Blende wird zusammen mit der Kapazität zwischen den Elektroden verwendet, um die Schwingung aufrecht zu erhalten. Die vom Oszillator 16 kommenden Signale sind ebenfalls über Iris-Blende mit dem Hohlraum der Mischstufe 15 gekoppelt.

Der Hohlraum der Mischstufe ist auf 1o3o MHz abgestimmt. Bei den richtigen Signalamplituden vom Hochfrequenzverstärker 14 und vom Oszillator 16 erscheint eine so hohe Vorspannung, daß die Dioden-Mischstufe 15 ein Ausgangssignal von 6o MHz erzeugen kann, welches etwa 2 db über dem einlaufenden Signal von 1o3o MHz liegt.

8 0 9813/0763

Der Ausgang der Mischstufe 15 wird einem Zwischenfrequenzverstärker eingegeben, der beispielsweise vier Transistor-Verstärkers tuf en aufweist, die über 8o db Verstärkung bei 6o MHz liefern, und zwar mit einer Gesamtbandbreite bei 3 db von 7 MHz. Durch diese vier abgestimmten Transistor-Stufen ist eine selektive und richtige Signalzurückweisung gegeben. Der Zwischenfrequenzverstärker 17 liefert ein logaritnmisches Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangs Signalen. Ein grosser dynamischer Bereich von etwa 5o db bei den Eingangssignalen kann auf diese Weise in einen kleineren Bereich von Ausgangs Signalen, d.h. z.B. 1o db zusammengedrückt werden, ohne daß dabei die relative Amplituden-Information der empfangenen Impulse zerstört wird. Diese Zusammendrückung ohne Verlust der relativen Amplituden-Werte gestattet es, daß die nachfolgenden Schaltungselemente eine Amplituden-Diskriminierung über einen grossen dynamischen Eingangsbereich durchführen, um einen richtigen Bereich zur Unterdrückung von Echos und Seitenkeulen-Signalen zu erzielen. Auf diesbezügliche Einzelheiten wird weiter unten eingegangen.

Dem Zwischenfrequenzverstärker 17 wird weiter ein Signal zur automatischen Verstärkungsregelung von einer Signalquelle eingegeben, die ebenfalls weiter unten zu beschreiben sein wird. Dies geschieht zu dem Zweck, das Ansprechen des Empfängers im Antwortsender auf eine begrenzte Anzahl von Abfragen zu beschränken. Wegen des relativ langsamen Abtastens durch die Bodenantenne erhält ein Flugzeug normalerweise eine grosse Anzahl von gleichen Abfragesignalen. Es werden nur einige von diesen dazu benötigt, ein richtiges Ansprechen, d.h. eine richtige Antwort sicherzustellen und man will im allgemeinen kein System haben,

809813/0763

welches"fdrtgeSetzt 'auf- Signale inifr demselben antwortot. Um aliao 'Jeg-iiiehe^' überflüssiges Ansprechen "irad"'' damit AntwotftehV "d .··&* also "eiüeSaüberflüssigen ¹Betrieb deö" •Antwortsenders zu- verhiride-rnV wird^; der* Zwischenfrequeriz- Verstärker 17 durch äie'äutomatisbüe Verstärkungskopplung-■eiiekt-iv ,so Ύο»'der»-übrige*! Sonältung -entkoppelt, 'daß am. Ausgang ties 'Zwrsohen-fre^UenW^rst-arkers 17 nur' verwertbare' Signale ;ersölieinen^-Bas Absenden-''des ¥ertes der a'utöniati-' sehen Verstärkungsregelung "iaf deswegen 'ZWeckmassig, weil -^! dadurch scliwäoher'e Abifrägesignale¹ unterdrückt -weMen,·'-die"'■ aus· deM'wechselseitigen sich 'Entfernen von ^:Häuptkeule M '""-und-Fiugzeug^; entstehen.¹" ■·^iJ* -^:-^v' ^L-"^{;s v!}-^i; '·■■ -~ ■ · ■ -■' :·":

Die "Aüs-gängsgiiösse des Z^ächöh'freiiuen'zverstärskers 17 einsam Tiie-Ve"tfstä^k^r eingege^be'n,"-&»·Κ eine-m' BrextbandVer¹-' ' stärker 48 -Mit 'zw^ei^tufeit'linearer'Öha^akteris-tik, -die¹ ' ^; eine -Spößnungsverstärkuhg" von"^:cetwä' ise^;hn* beTÄrirk'eh'.' Die erste¹ Stufe bew-irkt' •die'-nötwe'nMge 'VerstärkungV die d^:ur'ch "eirie 'er^- hebliche BöckköppiLung -sliabilifeie'r^ ist^: uiid- die zweite" StiiSe ist ein Enaitter-folger mit relativ niedriger Aus-gärigsiiape'-' danz zu Anpassungszwecken. Dem Video-Verstärker 18 werden auch for^SigJffala-eiiogeigeben,- dlre^vVö& "einer- Stufe '19^ zur" ■·■·■·'■ Steuea?un^ ide"r ¥nt0rdii^üöM^g:< koMmen^

d±e^: inr^r folgendsn -zu- be^scE^ei^tende^ciia^-tung^ ei^' verschltrsselteis Signal-erhiiltv, -ä'tif .w#lbhes ^e^p-Äiitwörtaeiider' antworten''

¹'^
Interesse 4

lich *3ä5*

Dies, asrtFüiiet* ^ΑΦν^J 'täzxm- felM-e*-¹ währln Antwortsenders als Sender unterdrückt werden sollen-

fNSPECTHD

Die vom 7i^.eo-Ters'tärker 18 gelieferten'-Ausgangs signale... werden "einem ItapRrs-Ampiitüde'n-I)iskrimiii.ator 2ο von -Är.t.» -. einer Wellenfalie·" (^tch-digger· type) -eingegeben. Dieser : Diskriminator 2o dient der* Ünterdrückiing- der Seitenke-ttlen.· .

Es sind nur die Jenigen - Abf ra-gesignale von ^Interesse ^ die '. das Flugzeug d'ahn empfangt, wenn-es durch 'die ■ momentane-^:" Stellung der· 'Haupirkeule M' fliegt·.' Aus- einem kiiraen Bli.ek~ .

auf" die Figuren ΊΆ und" IB -und 2 sieh-t- man,^: daß ^;die"Impul- ·-- se Pf "UM P2 darin- verschiedene^^ A^piitudenverilältnisse,-ha-.· ben, werin das ^;Pliigz^;eug" entweder durch die Hauptkeu-l^!e^: o'd.er durch eine Seitenlceule fliegt. 'Wenn die Abfrage von; der; :■ · Hauptkeule stammt, äanri-sollte: der Impuls Pt, der· iaamer-■ .-der e'rste"'impuls "des Abfrä'ge-Wellenzuges■ "*i^:stV· zumindest. .·",.'-gleich oder grö3£rer 'in der^: Amplitude sein als 'der - Impuls ,·: ■ P2, der durch'^ih'fr nicht geriöhtete Antenne mit "einer.· ,--■^:* Verzögerung von- zwei Kikrosenkunden¹ -tfOn-der Bodenstation■-.· .·.

ausgeseüdef wird* Wenn andererseits -der-impuls -P2¹ Imme·* '■■.<■■ sentlichen gleich oder sogar grosser · ist als der ·v©m Ant-..

wortsender empifangene Impuls '"Pl,-"-¹ dann^>rist dies ^e-iii. An~- ■· -' ^:- zeichen dafür j 'daß "das "Flugzeug^ beim ^Empfang durchweine ,·-:

Seitenkeule S" fliegt. Um ήύή''βχη"-Αα.3ρ>βο^)ί auf von? Sei·*: '....:■■.

tenkeülen kommende Abfragesignäle ·ζΐί "verhindern _f ^: 'weist > d^ri; Diaktiminatö^ '2o als 'Saupteleoient - einen Körid&risat or* 21 auf ν der schnell von einem Ausgangssignal des Video-Verstärkere^v* 18 durch einen Strompfad niedrigen Widerstandes geladen .

wird, der vom' ersteh"!Tränsiätör' eines· S*chmitt-f riggers'-gebildet wird. Diesel? Schmitt-Trigger' 22" erzeugt 'eiAen gangsimpuls von StaMar'd-Ämpiitu'de beim^AhtfpreOhen^auf¹ '3*e'd^:e -^trs umhüllende "(enveiop'e') »* dle'^^^ feinen^Abiragelmpu^ls "da'rs%e111;-i ·■ ^Λ0

Die Sauer eines"'vom Schmit%-tD^iggir^;- ^ge^efky\fäif tid$njä!äe^··-'· entspricht' genau der j enigen" 'd'e's' e'raten^ittpulse's"" od^e-r 'g-ede'if" ?■-1 folgenden, vom System empfangenen Impulses (o,8 Mikrosenkunden).

ORIGINAL INSPECTED

Die Amplitude eines jeden solchen Impulses ist konstant. Auf diese Weise eliminiert der Schmitt-Trigger 22 jegliche Amplituden-Variationen, die durch Veränderung des Abstandes des Flugzeuges von der Bodenstation bedingt sind.

Der Kondensator 21 weist am Ende eines Impulses eine bestimmte Ladung auf, die der Amplitude des Impulses proportional ist. Da der Ladepfad einen geringen Widerstand hat, ist die Ladung im wesentlichen unabhängig von der Dauer des Impulses. Die Ladespannung wird an eine Wandlerstufe (inverter stage) mit höher Impedanz gelegt, die ihrerseits eine hohe Gegen-Vorspannung für den Schmitt-Trigger 22 erzeugt, die ihrem Wert nach proportional der Ladung des Kondensators 21 ist. Die Wandlerstufe 23 ist so ausgebildet, daß die Vorspannung, die sie zuerst, d.h. unmittelbar nach Beendigung eines Impulses, wie z.B. P1 anlegt, tatsächlich den Eingangskreis des Schmitt-Triggers für jeden Impuls vergleichbarer Amplitude unempfindlich macht (Echounterdriickung). Die Ladung des Kondensators 21 fliesst beispielsweise mit 3 - 4 db pro Mikrosekunde ab, so daß nach etwa 2 Mikrosekunden, gemessen von der Anstiegsflanke des Impulses P1 die Gegenvorspannung auf einen solchen Wert gestiegen ist, daß ein Impuls mit gleicher oder grösserer Amplitude als der Impuls P1 diese Gegenspannung überwinden kann, um den Schmitt-Trigger 21 zu triggern.

Wenn der nächste Impuls mit Nachrichteninhalt, d.h· also der Impuls P2, gross genug ist, um diese Gegenvorspannung zu überwinden, dann spricht der Schmitt-Trigger 22 wieder an. Ein solcher Impuls P2 erzeugt auch einen Impuls mit konstanter Amplitude. Der Diskriminator 2o eliminiert also \ jeden Impuls, wenn dessen Amplitude kleiner ist, als die

809813/0763

U66020

des kurz vorher eingegangenen Impulses. Der Diskriminator 2o eliminiert auch Impulse, die zu schnell auf einen vorhergehenden Impuls folgen.¹ Impulse, welche ihrer Amplitude nach nicht kleiner sind als ein vorhergehender Impuls bewirken so die Erzeugung zweier Impulse ähnlicher Amplitude, die dann einem Impuls-Breiten-Entsehliissler zugeführt werden, welcher weiter unten beschrieben wird.

Diejenige Zeit, die die Schaltung braueht, um ihre Gesamtempfindlichkeit für kleine Impulse wieder zu erhalten, nachdem ein grosser Impuls empfangen wurde (Schounterdrückung) wird bestimmt von der Entladegeschwindigkeit des Kondensators 21, Der Diskriminator 2o wird während der Entladung des Kondensators wieder empfindlich; jedoch ist es möglich, daß er noch nicht wieder auf der höchsten Empfindlichkeit ist, wenn der nächste Impuls, z.B. ein nachrichten enthaltender Impuls (P3) empfangen wird. Dies ist jedoch nicht kritisch, weil die Amplitude des Impulses P3 derjenigen des Impulses P1 vergleichbar ist und somit auf jeden Pall die von der Wandlerstufe 23 erzeugte G-egenvorspannung für den Schmitt-Trigger überwindet. Damit wird ein Impulspaar (P1 und P2) durch den Schmitt-Trigger 22 als Impulse P¹ konstanter Amplitude mit zwei Mikrosekunden Abstand durchgelassen, wobei jeder Impuls P¹ hinsichtlieh seiner Breite der Breite der diesen Impuls erzeugenden Impulse P1 oder P2 entspricht. Dies tritt ein, wenn das !Flugzeug durch eine Seitenkeule und nicht durch die Hauptkeule des Abfragestrahles gefahren ist. Wenn das Flugzeug durch die Hauptkeule gefahren ist, wird nur der Impuls P1 durchgelassen; der,relativ schwächere Impuls P2 wird dann durch den Diskriminator 2o unterdrückti

Im folgenden soll die Dekodier- oder Entsehlüsselungsschaltung

80 98 13/07 63

146602Q

- 13 -

für die Impulsbreite beschrieben werden» Der Hauptzweck dieser Schaltung ist der, ein weiteres Durchlassen von Im- .. pulsen zu verhindern, die hinsichtlich ihrer Impulsbreite nicht innerhalb eines vorherbestimmten Toleranzbereiches liegen. Impulse, deren Breite nicht innerhalb dieses Bereiches liegen, sollen die Entschlüsselungsschaltung nicht erreichen, da sie eine falsche Antwort auslösen könnten und _; eine unerwünschte und unnötige Unterdrückung des Empfanges richtiger Signale während einer solchen Antwort bewirken könnten« Statistisch einfallende. Impulse mit einer Breite von weniger als vier MikrοSekunden sollen ebenso eliminiert . werden, wie Impulse mit einer·,',Breite von mehr als 1,2 Mikro-* Sekunden. Solche Impulse können ,von überlagerten Impulsen oder Echos oder dergleichen herkommeni Es ist auch möglich, dass das Abfrage-tBaaad von-anderen Sendern benützt wird» ■

Somit hat die Entschlüsselungsschaltung für die Impulsbreite. die Aufgabe, die verbleibende Soh.alt.ung nur für solche Im-,. ,. pulse aufnahmebereit zu machen, die zwischen :0,4 und 1,2 >_;; .··... Mikro.sekunden Breite haben |-kürzere Oder längere Impulse sollen unterdrückt; werden. ■ ·:.■■■..'■ · ; , .

Zu diesem Zweck werden die* Ausgangsimpulse P?. des Schmitt- - ■■· Triggers 22 zuerst einer Bifferenziersehaltung 26 eingege- ?,, ben, welche die "Aüsgangsii&pulse differenziert und insbeson*· · dere--Signale er^eitt^fe, dia der entsprechenden = Abfallflanke;. ; der ÄTii^angsimpulg£#i:d©s^.Trigger& 22 entspreehen. Weiter wird .; der- Impuls¹ B^r '.des' Sc-nmitt-fc-Triggers 22 unmittelbar an· den j --■>. Signäleingang eiae*ei-iEoi?-Bchaltting von Art eines, "nand" ;.^?oKes■:; angelegt. Als¹4Mt$e^Owird der Ausgang des Schmitt^Triggersr · 22 einer Schaltstufe 28 eingegeben^ welche Hauschen und ^ä. ¹^.' Überschwingspitzen unterdrückt und Signale von weniger als 4 Mikroselmadela-Breite 'eliminiert·»^Signatiey die ,eine grössere;;

ORiaiNAL INSPECTED *) siehe Anmerkung auf Seite 2Έ >;, ν Q ^:\ f P,?_; ⁸ ^ 3/ O 7 6 3'

Breite haben als o.,4 MikroSekunden werden als verzögerte Trigger-Signale einem. Einzel-Impuls-Multivibrator: 29 zugeführt, um diesen zu triggern. Dieser monostabile Multivibrator 29 erzeugt, während einer Zeitdauer von o,8 Mikrosekunden ein Ausgangssignal und leitet .dieses als Sperrsig-, nal aii das Tor 27» um dasselbe zu schliessen bzw. zu sperren. tTede Ausgangsgrösse der Tor-Schaltung 27 wird der Eingangsseite der-Sperrschaltung eines "nand"—Tores 3o zügeführt. Der Signaleingang des "nand"-Tores 3o steht in Verbindung mit dem Ausgang der Differenzierstufe 26. Damit ist das Tor 3o nur .während der astabilen Periode des monosta-, bilen- Multivibrators 29 zum Durchlassen der differenzierten Abfallflanken des Schmitt-Triggers, offen. Das heißt also: Wenn der Schmitt-Trigger 22 ein Ausgangssignal P' . von weniger¹, als o.,4 MikroSekunden Dauer erzeugt, dann wird dieser Impuls.natürlich als Signal der Tor-Schaltung 27 zugeführt; da der--Monovibrator/25 sich im stabilen- Zustand befindet, ist der Sperreingang des "nand"~.Tores 27 offen und der Impuls P¹ wird durch das Tor 27 als Sperreingang für das "nand'.'-Tor 3o geleitet. Damit ist das "nand"-Tg^; 3o-für die Abfallflanke des aus dem Schmitt-Trigger kommen- · den Impulses P¹ -gesperrt, .wenn sie .der Anstiegsflanke; des Impulses nach einer kürzeren .Zeit als Oj4 Mikras;elppi,den folgt. Demnach wird der Ausgang, der Differenzierstufe_:r26 ■ duröh das geschlossene "nand"-Tor 3.O 'unterdrückt*- . ■.:-:.Γχίο.·:.:.ί.

Wemi> der·-Schmitt-Trigger. 22 einen. Ausgängsimpuls., P ric'ktiger-^:Breite^-^;d^h.. o, 8 Mikro Sekunden, oder.·: mit ents>preo:ßende-n Abweichung innerhalb der,· Toleranz. gör als-"+ -ö> 4 "Mikrösekuh'den, liefert-, daniLi3"kaBaa:T;.d.er;: P^r duroh-äle- Un-t&i?drückerstuf e 28 hindurehtre4je1ii wM~ -äex*.>;, Monoviii*iEitör· 29- triggern.' Der--Monovibrator- 29 gibt -^l-J.ü§gaiigSsighal an den Sperrein'gang>des "nänd^ÄEores¹ ί 27-«. .^;

8 0 9 8 13/0 7,6-3-: - , ,- ;- ^0RlGINAL ihbpectbd

Am Ende der ο,4 Mikrosekunden, gerechnet von der Anstiegs— flanke des Impulses P1, hört das "nand"-Tor 27 auf, diesen Impuls weiterzuleiten und aus diesem Grund wird der Sperrimpuls des "nand"-Tores 3o entfernt. Wenn die Abfallflanke des Schmitt-Trigger-Impulses von der Stufe 26 innerhalb des Toleranzintervalles differenziert wird, dann kann es durch das offene "nand"-Tor in einen Monovibrator 31 eintreten, um diesen zu einem unten zu beschreibenden Zweck zu triggern.

Ein Impuls P¹ von mehr als 1,2 Mikrosekunden Dauer tritt durch die Stufe 28 hindurch und triggert dann den Monovibrator 29; nach 1,2 Mikrosekunden, gerechnet von der Anstiegsflanke dieses Impulses, kehrt der Monovibrator 29 in seinen stabilen Zustand zurück und das Tor 27 liefert wieder ein Sperrsighal für das Tor 3o, so daß endlich bei der Differenzierung der Abfallflanke das "nand"-Tor 3o wieder geschlossen ist.

Der Monovibrator 31 dient dazu, einen Impuls von gleichförmiger Dauer und konstanter Amplitude ansprechend auf einen Ausgangsimpuls von der Differenzierschaltung zu erzeugen, welcher von dem-Impuls P1, P2 oder P3 herrührte, welcher seinerseits in verarbeitetem Zustand aus dem Amplituden- und dem Impulsbreitendiskriminator kam. Der Ausgangsimpuls des Monovibrators 31 steht in fester Phasenbeziehung zu einem der einlaufenden P1-, P2- oder P3-Impulse. Da die Ausgangsgrösse des "nand"—Tores 3o im wesentlichen mit der abfallenden Hanke eines jeden richtigen vom Emfpänger empfangenen Impulses zusammenfällt, wird der Monovibrator 31 tatsächlich an der Abfallflanke eines jeden solchen Eingangsimpulses getriggert. Auf diese Weise entsteht eine feste Phasenbeziehung. Mit Hilfe des Monovibrators 31 werden die empfangenen

809813/0763

Impulse endlich, so weit weiterverarbeitet, daß sie nur noch. hinsichtlich, der Zeit-Phasen-Beziehung unterschiedlich, sind und damit ein Entschlüsseln hinsichtlich, der Lage der Impulse gestatten.

Die Ausgangsgrösse des Monovibrators, d.h.. des monostabilen Multivibrators 31 wird zunächst einer Verzögerungsleitung 32 eingegeben. Die Verzögerungsleitung hat Abgriffe bei 2 und 8 Mikrosekunden und gestattet eine maximale Verzögerung von 21 Mikrosekunden.

Die erste Aufgabe des Impuls-Positions-Diskriminators besteht in der Unterdrückung von Seitenkeulen-Signalen. Es wird daran erinnert, daß ein Impuls P2 mit gleicher oder grösserer Amplitude als der des Impulses P1 durch das System nur hindurchtreten kann, wenn das Plugzeug durch eine Seitenkeule fährt. Eine Antwort auf eine solche Abfrage ist jedoch nicht erwünscht, so daß die Antwort-Schaltung gesperrt werden muss. Eine Abfrage wird durch ein aus den Impulsen P1 und P3 bestehendes Paar von Impulsen identifiziert, wobei der Abstand der Impulse voneinander die Art der Abfrage bestimmt. Damit kann eine Antwort erst beginnen, nachdem ein Impuls P3 tatsächlich empfangen wurde. Ein eventuell erscheinender Impuls P2 wird zur Steuerung der Unterdrückung des folgenden Impulses P3 verwendet, so daß eine Antwort nicht möglieh ist, d.h. gesperrt ist. Ein Impuls-Paar, bestehend aus Impulsen P1 und P2 einer Seitenkeulen-Abfrage kann den Multivibrator 31 zweimal zur richtigen Zeit und in richtiger Phasenbeziehung triggern. Der Monovibrator 31 gibt ein erstes Eingangssignal an die Verzögerungsleitung 32 (entspricht P1) und über den 2 Mikrosekunden-Abgriff wird dieses verzögerte Signal an einen

809 813/0763

Eingang'eineo? "Und"-Schaltung 33 gelegt, Der zweite Eingang . des^{: H}Unä^H-Toä7ⁱes 33 spricht unmittelbar auf jeden.Ausgang; -des. Monovibrators 31 an. ■■-:■: . . .

Das "Und"-Tor 33 spricht auf eine Koinzidenz eines unverzogerteny P2 darstellenden Impulses mit einem Pl darstellen- ,: den verzögerten Impuls· an, wobei die Verzögerung 2 Mikro- ' Sekunden beträgtj dies entspricht zugleich der Zeitdifferenz zwischen den Impulsen P1 und P2* Das Erfassen dieser Im- -·..*.·. pulse P1 und P2 ist einer iOoleranz unterworfen, die durch die Impulsbreite des Ausgangssignales des Monovibrators 31 gegeben isti-Die Impulse P1 und P2- können eine Phasenver- ... schiebungs-Äbweiehung'bezüglich der 2 Mikrosekundenverzöge-. rung de* Verzögeimrigsleitung habend wobei > diese Äbwei.chuBg durch die Impulsbreite= des Monovibrators 31 gegeben ist,u&äh somit-den ü!oleranz-Bereiöh des :^Münd''-»5ores 33 bestimmt.-Da -χ normalerweise " ein ■ iüoleranzbereieh von etwa 1 Mikro Sekunde . erwünscht ist, beträgt die Impulsbreite des Monovibrators 31 -1 Mikroaekuhdö. ■- ,: . :..:Λ .. - ··--·■■.■ . ·;

Sin Impuls P2, der durch-den Amplituden-Diskriminator2o hiniiurehtritt tmä dem. Impuls P-1 mit zwei + 1 Mikros.ekunde ... folgt, lässt das "Und^-So-r^ Ύ5' ansprechen und dieses "Üaä.·¹!··.., tor 33 triggert eiae.KMu^ltivibratori 34s^:der seinerseits ,·^:. ein Signal abgibt, d.h. er* iöt wälirend einer Zeit im un- ^ stäbileh Zustand»-die e%was- grosser ist als das maximale i^:.··■·..'. Abfrage-Itttervaill«· Das- maximale Abf rage-interväll·'-.be trägt.:-: etwa" 23 Mikrosektöiden'» geöiessen· von·'der¹ Anstiegsflanke--. ^ ..· des Impulseä PT bis zur Abfailiflaiike des Impulses P-3j d±^a entspricht einem >däe :Höhe· äbfrageMen' -Impuls von der ■> -■■ on >■ * längsten¹ Toleranz für P3.¹ Der -fruheWe' Zeitpunkt, an_;.^!we3f**:.^;i.. ehern der Moiioviii^ator 54 getriggfert-·werden kannV'-i'st^-Ä krosekundea nach der Anstiegsflanke von Pl, so daß die

ORIGiNAL INSPECTED

maximale Zeit, bei der ein Impuls, P3 im .ungünstigsten To- .. leranzfalle wahrgenommen wird., 21 MikroSekunden,,beginnend vom Triggern des Monovibrators 34 beträgt. ; . . ■

Das Ausgangs signal des Mo no vibrators 34 steuert die Unter- ^ drückung der Erfassung von P3» Zu diesem. Zweck ist der Monovibrator 34 mit den. Sperr eingängen der "nandi'-Tore 35 und 36 verbunden. Diese ^Wnand"-Tore_;sind gesperrt, während der . astabilen Periode des Monovibrators 34, was der Zeit ent-· spricht, in welcher P3 erscheint. . -- . - ·

Die Antwort, oder genauer der Beginn der Antwort des Antwortsenders wird durch das Ausgangssignal des Tores 35 oder des Tores, 36 gesteuert, wenn der Impuls P2 zwischen zwei Abfrageimpulsen PI und P3:am Trigger 22 unterdrückt war. -Ein in seiner.^Amplitude zu hoher Impuls P2 blockiert letztlich-die Tore. 35/un,d:36 und verhindert, daß. diese Tore auf die P3-Impulse ansprechenj der Senderteil, des-Antwortsenders, wird . dann ,nicht'getriggert. · ■ · . ^; : ,..-.--..■^;: ;■■■■ ·

Wie bereits oben angedeutet wurde, hat die Verzögerungsleitung 32 einen Abgriffbei 8 MikroSekunden^ dessen Ausgang einem, zweiten Eingang des ^!'nand"-Tores 36 eingegeben, wird,■■.-, während.dereum 2,1 MikroSekunden verzögerte ^Ausgang der.Ver-■-. zögerungÄeitüng.. 32 eineipi. zweiten Eingang.; des· Tores 35 ' zu-,·.. ;;·..-geführt .ist.- Weiterhin, wird den. "nand"-Toren 35 und··36. un-»«ire mittelbar-der Ausgang..des Monovibrators 31 ieingegßben»H .:ύ β^-:-

MQEiöv.ibrator.- 31^: erzeugt -auch ein Auegaiagssignäl,/.wenn .-:,.:

lEftpialS-vinArichtiger,· Weise, empfangenewürde,.^ Auf/diese.■-.;.■ Weise erhalten die zwei Eingänge des Tores 35 zusämmeiafaülen^» de Signale, deren eines einem um 21 Mikrosekunden verzögerten

ORIGINAL INSPECTED ~ ^:'8O98 13/0 7S3 > ... : ■' ) ;

P1-Impuls entspricht und deren zweites einem Impuls P3 entspricht, der 21 Mikrosekunden hinter PI hereilt (unter der Voraussetzung, daß die Anfrage die Höhe des Flugzeuges betraf) . Wenn ein Impuls P3 8 Mikrosekunden hinter einem Impuls P1 herläuft, dann sprechen die zwei Signaleingänge des Tores 36 einerseits auf ein unverzögertes P3-Signal und andererseits auf ein um 8 Mikrosekunden verzögertes PI-Signal an. Koinzidenz am Tor 36 ist ein Zeichen dafür, daß die Bodenstation das Flugzeug nach seiner Identifizierung fragt. Selbstverständlich sprechen die Tore 35 und 36 nur an, wenn kein P2-Impuls vorlag, so daß keiner der Sperreingänge eines jeden der Tore diese sperrt.

Jedes der beiden "nand"-Tore 35 bzw. 36 steuert beim Erzeugen einer Ausgangsgrösse den Beginn der Antwort des Antwortsenders entsprechend der Art der Anfrage. Um im folgenden die Beschreibung zu erleichtern, wird das Ausgangssignal des "nand"-Tores 35 im folgenden als Höhenabfragesignal bezeichnet und der Ausgang des "nand^M-Tores 36 wird Identifizierungs-Abfragesignal bezeichneti

Die Ausgangssignale der "nand"-Tore 35 bzw. 36 triggern Monovibratoren 37 bzw. 38. Die astabilen Perioden von Monovibrator 37 und 38 sind so gewählt, daß jeweils diejenige Zeit überdeckt ist, die dazu notwendig ist, ein die Höhe bzw. die Identifizierung in verschlüsselter Form darstellendes Signal entsprechend den für diesen Zweck gesetzten Normen durchzugeben. Die Ausgangsimpulse von "nand"-Tor/und "nand"-Tor 36 werden weiter in einem "Oder^H-Tor 39 kombiniert, dessen Ausgangsseite mit dem Eingang eines Monovibrator 4o verbunden ist.

Der monostabile Multivibrator 4o erzeugt einen Impuls, dessen

809813/0763

- 2ο -

Dauer langer ist als die Antwort-Code-Zeit für entweder eine Höheninformation oder eine Identifizierungs-Information. Das Ausgangssignal des Monovibrators 4o wird dazu verwendet, einen Oszillator 41 im Sinne des Arbeitens anzusteuern· Aus Gründen der diesbezüglichen Normung schwingt der Oszillator mit 689,655 KHz, so daß die Schwingungen dieses Oszillators einander mit 1,45 Mikrosekunden folgen.

Wie bereits oben besehrieben wurde, werden die "nand"-Tore 35 und 36 entsprechend den Abfallflanken eines Impulses P3 aktiviert, wenn er in der oben beschriebenen Weise von dem Hochfrequenzteil der Schaltung weiterverarbeitet wurde. Wegen der sehr schnellen Ansprechzeit- der verwendeten elektronischen Bauelemente kann man also sagen, daß diese abfallende Planke praktisch mit dem Beginn des Schwingens des Oszillators 41 zusammenfällt, so daß jede Schwingung, welche der Oszillator aussendet, in Zeit und Phase zusammenhängt mit dem jeweiligen triggernden P^-Impulse, so daß also die beim Senden mit Hilfe dieser Schaltung gesteuerte Antwort eine bekannte Zeit- und Phasenbeziehung zu diesem P3-Impuls hat.

Der vom Oszillator 41 erzeugte Zug von Sinuswellen wird einem Impulsformer 42, wie z.B. einem Schmitt-Trigger weiterleitet. Die Ausgangsgrösse dieses Schmitt-Triggers dient als örtliche Quelle für Zeitgeberimpulse, die dann einem geeigneten Zähler 43 eingegeben werden. Dieser Zähler weist in der üblichen Weise eine Vielzahl" von miteinander verbundenen, bistabilen Flip-Flops, entweder zur Bildung eines binären Zählers oder eines Zählers mit verschiebbarem Register (shift register counter). Vorzugsweise wird ein Binärzähler verwendet, der grundsätzliche Aufbau dieses Zählers ist aber weniger wichtig, da es nur darauf ankommt, daß

809813/0763

die Stufen(Flip-Flops) des Zählers 43 verschiedene Kombinationeil von Einstell- und Rückstellzuständen synchron mit den vom Impulsformer 42 kommenden Impulsen annehmen. !Der Zähler 43 kann "beispielsweise fünf zur Bildung eines "binären Zählers verbundene bistabile Flip-Flops aufweisen und somit 32 verschiedene Zählzustände annehmen. Somit haben die insgesamt zehn Ausgangsanschlüsse dieses Zählers 43 jederzeit fünf Ausgänge, die richtig sind, und fünf die falsch sind; dabei gibt es 32 Kombinationen von fünf richtigen Ausgängen und jede solche Kombination bestimmt einen Zählzustand. Nur einer ist dabei zu jeder Zeit richtig.

Der Zähler wird- als Anruf-Einrichtung zum nacheinander öffnen von "Tor-Schaltungen verwendet, z.B. solcher "Und"-Tore wie 44-1, 44-2, 44-3 usw; dabei sind soviele "Und"-Tore vorgesehen wie verschiedene Zählzustände zum Entschlüsseln erforderlich sind. Die Anzahl der notwendigen Zählzustände hängt von der Art des Informationskodes ab, der gesendet werden soll. In anderen Worten heisst dies, daß soviele Zählzustände zur Verarbeitung erforderlich sind als bits notwendig sind, um die Kodes für Höhe und Identifizierung zu senden.

Somit weist eine Matrize 44 "Und"-Tore, z.B. die Tore 44-1, 44-2, 44-3 und weitere Tore auf, die je fünf Eingangsanschlüsse haben, die jeweils mit fünf Ausgangsanschlüssen des Zählers 43 verbunden sind, wobei nur eines dieser "Und"-Tore im Leitzustand ist und damit die jeweilige binäre Stellung innerhalb des zu senden Kodes bestimmt.

Die "Und"-Tore 44-1» 44-2 usw. we-rden dazu verwendet, Öffnungssignale für eine Anzahl von "Und"-Toren 45-1, 45-2, 45-3 usw. zu liefern, deren Signaleingänge mit den digitalen Ausgangs-

809813/0763

leitungen 45' einer "Einrichtung 45 zur digitalen Darstellung" der Höhe verbunden sind. Dieser Höhen"digitizer" 45 weist einen Höhenmesser auf und einen Konverter zum Umwandeln analoger in digitalen Daten auf, der Ausgangssignale erzeugt, welche ihrerseits in einem bestimmten Kode kennzeichnend sind für die Höhe des Flugzeuges. Der Höhenmesser und der "digitizer" arbeiten vorzugsweise durchgehend, so daß die Ausgangsleitungen 45' ständig der jeweiligen Höhe des Flugzeuges entsprechende Daten empfangen.

Die Ausgangsleitungen 45' sind mit "Und"-Toren 45-1» 45-2, usw. verbunden; damit werden die verschiedenen binären Kombinationen des Ausgangs des "digitizer" während des Betriebes des Zählers 43 nacheinander abgerufen. Die Ausgangssig— nale der Tore 45-1» 45-2, 45-3 usw. werden in eine gemeinsame Sammelschiene 47 gespeist, die also die verschlüsselte Darstellung in einer Reihe von bits empfängt, wobei also die verschlüsselte Darstellung kennzeichnend für die Höhe des Flugzeuges ist.

In ähnlicher Weise sind ferner Tore 46-1, 46-2, 46-3» usw. vorgesehen, die ebenfalls Offnungssignale von den den Zählzustand erfassenden Toren 44-1, 44-2, 44-3 usw. erhalten, um nacheinander die verschiedenen binären Angaben abzurufen, die von den Ausgangsleitungen 46' eines Identitäts-Wählers 46 definiert werden. Dieses Schaltteil 46 wird normalerweise vom Piloten von Hand eingestellt, um den Kode einzustellen, der der Identifizierung des Flugzeuges entspricht. Die Tore 46-1, 46-2, 46-3 usw. speisen eine Sammelschiene 43» welche aufeinanderfolgend verschlüsselt in "Bit"-Form die Identifizierung des Flugzeuges erhält, wenn die Tore 46-1 usw. vom Zähler 43 abgerufen werden.

809813/0763

Es kann natürlich nur eine der Sammelschienen 47 bzw. 48 jeweils im Wirkzustande sein, auch dann, wenn sie ständig mit Signalen versorgt werden; ob sie ihren Signalgehalt weitergeben, hängt von dem Zustand von Steuertoren 49 bzw. 51 ab, die mit den Schienen 47 bzw. 48 verbunden sind. Das "Und"-Tor 49 empfängt einen Öffnungsimpuls vom Monovibrator 37. Dieser Monovibrator wurde von einem Höhenabfrageimpuls getriggert, der in der oben beschriebenen Weise vom Tor 35 kam. Damit wird das Tor 49 geöffnet, um ein verschlüsseltes Signal vom Matrizentor 44 über die Leitung 47 abzugeben, wenn eine Höhenabfrage vorgelegen hat. In ähnlicher Weise wird das Tor 51 durch einen Ausgangsimpuls des Monovibrators 38 geöffnet, der dann getriggert wird, wenn eine Identifizierungsabfrage vorliegt. Das Ausgangssignal von den "Und"-Toren 49 und 51 wird in einem "ODER"-Schaltkreis 5o kombiniert, um einen Monovibrator 52 zu triggern. Der Monovibrator 52 braucht nur einen Eingang, weil die Tore und 51 niemals gleichzeitig offen sind. Der Monovibrator ist ein Impulsformer, insbesondere um die Länge eines jeden zu sendenden bits zu bestimmen.

Bevor der Sender des Antwortsenders beschrieben wird, muss nocheinmal auf die Wirkungsweise der Tore 35 und 36 sowie der Monovibratoren 37 und 38 eingegangen werden. Wie oben beschrieben wurde, decken die astabilen Perioden der Monovibratoren 37 bzw. 38 diejenige Zeit, die zum Senden einer verschlüsselten Höhen- bzw. Identifizierungsangabe erforderlich ist. Die Ausgangsimpulse der Monovibratoren 37 bzw. werden Differenz!erstufen 53 bzw. 54 zugeführt, die auf die Abfallflanken der Ausgangsimpulse der Monovibratoren an- . _{: {} sprechen, so daß am Ende desjenigen Zeitintervalles, wel- .-■■} ches vom entsprechenden Monovibrator-Ausgangsimpuls bestimmt wird, an der Eingangsseite eines ⁿOder"-Tores 55 ein Trigger-

8098 13/0763

Signal erscheint. Dieses "Oder"-Tor 55 dient zum Zurückstellen des Zählers 43 auf den-Zählzustand Null oder in den Ausgangszustand am Ende der für eine Antwort erforderlichen Zeit, so daß der Zähler 43 dann für die nächste Antwort vorbereitet ist.

Die Ausgangsimpulse der monostabilen Vibratoren 37 oder 38 werden ausserdem einer Begrenzerschaltung 56 durch ein "Oder^- Tor 57 zum Zweck einer Integration eingegeben. Dieser Begrenzer 56 ist ein Integrator, der auf die von den Monovibratoren 37 bzw. 38 gelieferten G-leichspannungssignale anspricht, um dieselben zu zählen bzw. zu integrieren, so daß damit die Anzahl von unmittelbar aufeinanderfolgenden Abfrage-Antworten durch das System gesteuert wird.

Das Ausgangssignal des Begrenzers 56 ist deshalb eine G-leichspannung, die proportional der Anzahl von aufeinander folgenden Abfragen ist, auf welche der Antwortsender geantwortet hat. Dieses G-leichspannungssignal wird verstärkt und dem Zwischenfrequenzverstärker 17 eingegeben, um dessen automatische Verstärkungsregelung zu steuern, wodurch nur die stärksten Abfragen durch das System gelangen. Nachdem einige Abfragen vom Antwortsender beantwortet wurden, bewirkt der Begrenzer 46 ein Blockieren bzw. Sperren des Zwischenfrequenzverstärkers 17, so daß die schwächer werdenden Abfrageimpulse, die dann empfangen werden, wenn das Plugzeug sich aus der Hauptkeule entfernt, als überflüssige Wiederholungen gesperrt bzw. unterdrückt werden. "

Endlich wird der Ausgang des "Oder"-!ores 57, welcher ein G-leichspannungs impuls entweder vom-Monovibrator 37 oder vom Monovibrator 38 ist, dazu verwendet, unmittelbar die ünterdrückerstufe 19 zu triggern, die ein Gleichspannungsverstärker,

809813/0763

ist, um so eine Art Sperrsignal für den Video-Verstärker zu erzeugen. Die Antwortdauer wird immer durch die Dauer der astabilen Zustände der Monovibratoren 37 "bzw. 38 bestimmt. Auf diese Weise wird also während der Zeitdauer, in welcher diese Monovibratoren Ausgangssignale abgeben, das Entschlüsseln irgendeines während einer Antwort empfangenen Signales verhindert.

Im folgenden wird der Sender beschrieben, wobei zunächst nocheinmal auf den Monovibrator 52 Bezug genommen wird, der auf die einzelnen Ausgangsimpulse anspricht, die nacheinander von der Matrize 44 geliefert werden. Der dem Monovibrator 52 eingegebene Impulszug ist das Kode-Signal, welches gesendet werden soll und diese Impulse kommen mit Zeitintervallen an, die 1,45 MikroSekunden oder ganzzahlige Vielfache davon betragen. Der Monovibrator 52 selbst erzeugt Impulse von o,45 Mikrosekunden Dauer. Diese Impulse werden einem Verstärker 58 eingegeben, der die Treiberstufe für den Sender 12 darstellt.

Die aus der Treiberstufe 58 kommenden Impulse werden dem Transistor 59 zugeführt, die somit denselben für die Zeitdauer je eines Impulses (o,45 Mikrosekunden) leitend machen und damit das Kathoden-Potential einer Bleistiftröhre (Triode) 6o steuern, welche mit geerdetem Gitter in einem koaxialen Hohlraum betrieben wird. Die Rückkopplung vom Kathodenhohlraum zum Anodenhohlraum bewirkt eine kapazitive Kopplung, die symbolisch mit dem Kondensator 61 in Figur 3 dargestellt ist, um eine Schwingung aufrecht zu erhalten. Die Abstimmung des Anodenkreises bestimmt die Frequenz des gepulsten Oszillators. Der Oszillator mit der Triode 6o ist natürlich auf 1o9o MHz gestimmt und die Modulation ist praktisch ein Impulsbetrieb, bei welchem der Transistor 59 äen Oszillator nach

8098 13/0763

Maßgabe der zu sendenden Signale an- "bzw. abstellt. Der Ausgang wird von einer Schleifenkopplung an den Anodenhohlraum bewirkt. Diese Schleifenkopplung weist einen Transformator auf, dessen Primärkreis in Reihe mit der Anode der Röhre 60 liegt und der eine Ausgangskopplung 62 aufweist. Die Kopplung selbst ist sehr schwach. Der Oszillator-Ausgang erzeugt beispielsweise 45o Watt, es werden aber durch die Kopplungsschleife 62 nur etwa 75 Watt aus dem Oszillator gezogen.

Im Betrieb spannt also jeder Impuls der Treiberstufe 58 den Transistor 59 leitend während der Dauer eines solchen Impulses vor und entfernt dabei zeitweilig die Sperrspannung von der Kathode der Bleistift-Triode 60 und lässt damit den Kreis schwingen. Die über die Kopplungsschleife 62 abgenommene Ausgangs energie beträgt nur etwa 1/6 der Oszillator-Energie und zwar wegen der geringen Kopplung zwischen dem Schwingkreis selbst und der Ausgangsschleife. Auf diese Weise wird Reflexion durch das Signal von der Antennenschaltung und die Frequenzweiche in den Schwingkreis zurück vermieden; solche Reflexionen würden Frequenzänderungen nach sich ziehen.

Die Ausgangsschleife 52 steuert die Kathodenvorspannung einer weiteren Bleistift-Triode 63» die ebenfalls mit geerdetem Gritter betrieben wird und am Ausgang einen Transformator 64 hat. Die Triode 63 dient als Verstärker mit beispielsweise einem Verstärkungsfaktor 1o. Die Kopplung von-Eingangs- und Ausgangskreis des Transformators 64 ist stark, da irgendwelche in diesen Verstärker reflektierte Signale nicht die Frequenz des zu sendenden Signales stören würden. Damit ist der Verstärker mit geringem Wirkungsgrad an den Oszillatorkreis gekoppelt, aber man kann eine starke Kopplung zwischen dem Frequenzweicheneingang und dem Verstärker-Ausgang

8098 13/0 763

4 f

vorsehen, um den Verstärkungsfaktor des Verstärkers voll ausnützen zu können. Die Antenne nimmt etwa 5oo - 7oo Watt in den Impulsspitzen (peak pulse power) auf. Die Verwendung eines Verstärkers als Koppelelement zwischen Frequenzweiche und Sender gestattet ein geringeres Betriebspotential für den Schwingkreis und ausserdem wird der gesamte Energieverbrauch verringert. Ausserdem gestattet die Verwendung eines Verstärkers im Ausgangskreis des Oszillators einen besseren Wirkungsgrad des Systems. Der Wirkungsgrad dieses Oszillatorverstärkers ist etwa 55 $» dieser Wert ist eine erhebliche Verbesserung gegenüber bekannten Sendern in Antwortsendern.

Die Treiberstufe 58 kann ausserdem einen Kreis mit einer Lampe steuern, der nur angestellt ist, wenn eine Antwort beginnt; die Lampe flackert dabei während der Zeit einer Antwort als Anzeige an den Piloten, dass das Flugzeug ein Abfragesignal empfangen hat und dass eine Antwort gesendet wird.

Alle dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

Anmerkungt

Ein ⁿnand"-!Tor ist eine sperrbare Torschaltung mit n+1 Eingängen und der Eigenschaft, eine Ausgangsgrösse abzugeben, wenn an η Eingängen Signale liegen, und keine Ausgangsgrösse abzugeben, wenn Signale, meist Impulse, an allen n+1 Eingängen liegen. Damit kann man ein "nand"-Tor auch als "Und^l1-iDor bezeichnen, welches auch bei Koinzidenz an den "Und^M-lingängen mittels eines zusätzlichen,, an einem Sperreingang liegenden Impulses sperrbar ist.

809813/0783

Claims (11)

1. PATENTANSPRÜCHE

   fl1. kntwortsender für ein Luftfahrzeug, der auf von einer ^-^Bodenstation gesendete Abfragesignale Signale mit verschlüsselten Informationen sendet, enthaltend einen Hochfrequenzempfänger zur Darstellung der die Abfrage darstellenden Signale, einen auf die Impulse ansprechenden Entschlüssler, welcher verschiedene Signale abgibt, die den verschiedenen Arten von Anfragen entsprechen, · einen Generator zur Erzeugung von verschlüsselten Signalen enthaltend die Informationen, welche die Antwort darstellen, und einen von diesem Generator gespeisten Sender, dadurch gekennzeichnet , daß der Generator einen Oszillator zur Abgabe von Zeitgeberimpulsen aufweist, welche eine Impulsfolge bilden, daß er eine Schaltung zur digitierten-Erzeugung verschlüsselter Informationen in Form von "bits" aufweist, welche die zu sendende Information enthalten, und welche bei Empfang eines Abfragesignals erzeugt werden, und daß mit diesen Schaltmitteln verbundene Schaltkreise vorgesehen sind, die synchron mit den Zeitgeberimpulsen einen verschlüsselten Impulszug erzeugen, welcher hinsichtlich der Stellung seiner Impulse, die von der Verschlüsselungseinrichtung bestimmt ist, die gewünschte Information enthält.
2. 2. Antwortsender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Generator der Oszillator für die Zeitgeberimpulse in dem. Sinne steuerbar ist, daß diese eine vorherbestimmte Phasenbeziehüng zu den Abfrage Signalen haben.

   809813/0763
3. 3. Antwortsender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungen zum Digitieren verschiedene Arten verschlüsselter Informationen parallel in Form von "Bits" erzeugen.
4. 4. Antwortsender nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Digit^erkreise eine· Schaltung zur Angabe der Höhe in digitaler.lorm aufweist.und einen Generator zur Erzeugung von verschlüsselten Identifizierungssignalen

   . in paralleler Bit-Form.
5. 5. Antwortsender nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator zur Erzeugung: von Antworten einen auf die Zeitgeberimpulse ansprechenden Zähler aufweist, der nacheinander-folgend vermöge der Zeitgeberimpulse in verschiedene Zustände verbracht wird. ■.
6. 6. Antwortsender nach Anspruch 1, 3 und 5j dadurch gekenn-. zeiohnety daß ^;d,er Zähiey, die /Entschlüsselungsschaltung und ,die· Digitierschaitung in solcher 'Weise verbunden · sind, daß sie e.ine-Eeihe. von .verschlüsselten Signalen, bestehend, aus.: "bits." -erzeugen, die der" verschlüsselten Information entsprechen-,, welcihe .nach |/Eaßgabe des Zählers von einem der verschiedenen Signale ausgewählt wurden.'
7. 7. Antwortsender ,nach Anspruch-2, dadurch., gekennzeichnet/ daß· der örtliche Osz.illato.r, normalerweis;e nicht schwingt und nur während der vom Impuls-Ehtschlüssler gelieferten Signale schwingt.
8. 8.-Antwortsender nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Impulsbreiten-Diskriminator, der nur innerhalb

   ORIGINAL INSPECTED

   - 3ο -

   eines Toleranz-Breitenbereiches liegende Impulse durchlässt und kürzere oder längere Impulse, die vom Hochfrequenzteil geliefert werden, nicht durchlässt.
9. 9. Antwortsender nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsbreiten-Biskriminator ein Tor aufweist, dem Signale eingegeben werden, die der Abfallflanke der vom Hochfrequenzteil gelieferten Signale entspricht und dass auf jeden solcher Impulse ansprechende Mittel vorgesehen sind, um ein Öffnungssignal für das Tor während derjenigen Zeitdauer zu liefern, die. nach einer ersten vorherbestimmten Zeit nach .dem Eintreffen der Anstiegsflanke des Impulses beginnt und nach einer zweiten vorherbestimmten Zeit danach endet.
10. 10. Antwortsender nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsentschlüssler so geschaltet ist, daß er Signale erhält, die durch die Tor-Schaltung hindurchkommen.
11. 11. Antwortsender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender einen Ultrahochfrequenz-Oszillator^aufweist, der nach Maßgabe des verschlüsselten Impulszug.es gesteuert wird, daß er einen Verstärker mit niedrig ,: _: gradiger Eingangskopplung zum Empfang eines kleinen Bruchteils der Energie des Oszillators aufweist, welcher eine solche Verstärkung hat,, daß .er den durch den niedrigen Kopplungsfaktor verlorenen Bnergiegewinn kompensiert, und daß dieser Verstärker mit der Antenne verbunden ist. ..'...

    ORiGWAL INSPECTED 8 0 9 8 13/0763