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"Hochfrequenzempfangssystem mit mehreren Antennen" Französische Priorität
vom 10.März 1964 und vom S. Mai 1964 aus den französischen Patentanmeldungen Nr.
966 788 und 973 819 (Seine) Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzempfangssystem
mit mehreren Antennen, das die kohärente Addition von Signale sehr hoher Frequenz,
die gleichzeitg von mehreren auf dasselbe Ziel ausgerichteten Antennen empfangen
werden, durchführt Diese Signale werden entweder von einer Quelle ausgentrahlt#
die sich in dieeem beweglichen oder feeten Ziel befindett oder sic werden eirifach
von ihm reflektiert. Ein derartiges Empfangssystem, das einer einzigen Antenne gleichwertig
ist, deren wirksam Oberfläche gleich der Summe der wrksamen
Oberflächen
der es bildenden Antenne ist, hat, obwohl es industriell wesentlich wirtschaftlicher
ist, folgende Vorteile gegenüber einer Antenne große Abmessungen: erhöhter Antennengewinn,
engere Hauptkurve und verbesserter Ra@scha@stand.
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Bisher verwenden die einzigen bekannten Vorrichtungen, die es gentatten,
die Addition der wirksamen Oberflächen mehrerer Antennen zu erreichen, systematisch
die Vorrichtungen, die in der Literatur unter der Bezeichnung "phase-lock" (starre
Phasenblockierung) beschrieben werden.
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Derartige Vorrichtungen vorwenden notwendigerweise Regelschleifen,
um die von allen Antennen empfangenen Signale in Phase zu halten. Diese komplizierte
Technik ist jedoch bei normalem Betrieb ungenügende Einerseits erfordert sie eine
unabhängige Regelschleife fürjede Antenne für jedes verfolgte Ziel, andererseits
arbeitet sie nur, wenn die VVerbinclung mit dem beweglichen Ziel bereits hergestellt
und die Phaseneinatellunf der empfangenen Spannungen ohne jegliche Unterbrechung
während einer gewissen Zeit ge@ichert und aufrechterhalten worden ist. Diese Verbindung
und das in-Pha8e-bringen sind jedoch umso schwieriger su erhalten, je kleiner der
Rauscha@stand und je größer die Anzahl der gesteuerten Antennen bei konstanter wirksamer
Antennenfläche iat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs
genannten Art zu schaffen, das die vorstehend genannten Nachteile vermeiden läßt,
ein Ziel durch mehrere f ; etrennte Antennen entdecken und verfol ; en läßt und
durch das nur nur unter Verwendung eigener Mittel und ohne Steuerung d an @r an
Borddieses Zieles befindlichen Vorrichtungenein einziges Ergebnissignal erhalten
wird, das praktisch den gleichen gleichen Wert wie dasjenige besitzt, das von einer
einzigen Antenne mit einer wirksamen Oberfläche geliefert worden wäre, die gleich
der Summe der Obeflächen der genannten Antennen ist. Diese Aufgabe wird bei dem
hier vorgeschlagenen System vor allem gelöst durch eine Frequenzabstimmvorrichtung
sur selbsttätig erfolgenden Frequenzabstimmung der Empfänger eller Kanäle auf die
Frequenz des Trägers der einfallenden Welle, weiterhin durch einen Frequenzwandler
und einen FimaunrelermitstatistischerAnalyeQtdardiePhaseunddie Umhüllende der durch
die Antennen aufgenommenen Signale in Übereinstimmung bringen läßt, und schließlich
durch ein praktisch die arithmetische Summe aller in es eingegebenen Signale lieferndes
Summierwerk.
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Ein solches Empfangssystem stellt eine vollkommen selbständige Einheit
da, die praktisch in modem Augenblick die Koinzidenz der empfangenen Signale bewirkt
und aufrechterhAlt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das erfindungsgemäße
System einen Ortsoszillator von langsam veränderlicher auf die Empfänger aller Kan#ale
einwirkender frequenz und eine Haltevorrichtung auf, die die Frequenzabtastung solbsttätig
bei Abstimmung des Empfängers durch eine Schwellendetektorschaltung anhalten läßt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems weist der die Umhüllenden der aufgenom@eren Signale in Übereinstimmung bringende
Phasenregler in den Empfangskanälen und vorzugsweise im Zwischenfrequenzkanal eingeschleifte
Vorzö@erungsleitungen mit vernderlicher Verzögerung auf, die durch eine durch den
Antennenoriertierungsmechanismus selbsttätig eingestellte Differentielvorrichtung
nach einer ge i@@neten Funktion eingestellt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems weist der Phasenregler zeitmäßig und frequenzmäßig inegrierende die ungeführe
Phaseneinstellung vornehmende Intregierglieder und eine die zusätzliche Feineinstellung
der Phase vornehmende Schaltung mit Regelschleife auf.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems weist jeder Empfangskanal Verstärker
recLs f die Nochfrequenz
der einfallenden Signale angepaßte Frequenzwandler und den Rauschabstand des Netzsignals
verbes ernde Schaltungen auf, in denen ein Filter mit einer Bandbreite vorgesehen
ist, die ausreichend groß ist, daß die Korrelationszeit @ des Rauschens des Kanals
geringer ale die e Dauer T des Nutzeignals ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems ist in jedem Empfangskanal ein von einem eigenen Steuersystem derart gesteuerter
Verstärker mit veränderlichem Verstärkungsgrad orgesehen, daß das Ausgangsrauschen
an allen Verstärkerausgängen gleiche und constante @onstante mittlere Energie aufweist,
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist
für jeden Kanal ein in diskreten Werten veränderlicher Phasenschieber vorgesehen,
der in den Kanal in Serie mit einer Statistischen Analyseschaltung eingeschleift
ist. Ferner besteht die Analyse-Schaltung aus einer Violzahl von PhasenschioberkanBlen,
von tenon jeder durch ein von einam Kanak z anderen veranderlichoa festes Phasenschiebeelement
gebildet ist, und thon nachgeschalteten Addierern, die dem derart phasenverßchobenon
Kanalsignal das von einem Bezugskanal entnommene Signal hinzufügen, owlo einem Traaeformationaorgan,
des don Kanal, der die maximale Summe ergibt und dessen Phasen-Verschiebung festeteilt
t und den Stellwert des in dem
nrxuc, : aan K :. . 1 e : i ;- :
; cLalc. 'vr vw ~°. zl. cr fG. . l um einen ausreichenden diskreten Wert ändert
und so die umincnausreichendendiükretu.i,.crthindertund'sodie u In einer weiteren
vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist zu dem in diskreten
werten veränderlichen Phasenschieber ein progressiv vernderlicher ira @hasenschieber
in Serie geschaltet, dessen Einstellung durch eine Regelschleife änderbar ist, @ie
aus einem die Bezugssignale und die Kanalsignale aufnahmendem Phasenvergleicher
und Umformvorrichtungen best@ht, die das von dem Phasenvergleicher gelieferte Fehlersignal
in ein den progressiv veränderlichen Phasenschieber einstellendes Steuersignal umformen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das erfindungsgemäße
System eine durch frequenzmäßige Integration erhaltene periodisch, stark komprimierte
Impulse bildende Impulspreßschaltung, während diskreter Intervalle die Hauptmenge
der komprimierten Impulse empfangende Vorrichtung und ein Integrierglied auf, das
am Nutzkanal ein praktisch konstantes Signal liefert.
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In einer weiteren vorteilhaften aften Ausführungsform enthält das
erfindungsgemäße Syotom in jedem Nnpfnßakaaal « inen in Serie eing<Mhloiften
Frequenzwandler, der Teil der von
einem nur ein Seitenband, vorzugsweise
das obere,erhaltenden Bandfilter gefolgten Impulspreßschaltung ist und das Kanal-@i@sal
sowie die örtlichen Schwingungen empfängt.
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In einer weiteren verteilhaften Ausführungsform des erfin@ungsgemäßen
Systems ist die Frequenz jeden Ortsoszillators des Frequenz@undlers ein ganzes Vielfaches
der Frequenz des vorhergehenden Wandlers nach der Gleichung fj = pjfj-1, wobei der
Faktor pj konstant p für alle Ortsoszillatoren @en kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin@ungsgemäßen
Systems sind die verschiedenen örtlichen Sch@ingungen der Frequenz fj durch einen
Generator von Harmonischen geliefert, dessen Grundwelle der Frequenz f2 und dessen
gewählte Harmonischen vorzugsweise bei einem Zeitpunkt der Poriode 1/f2 in Phase
sind.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besitzt des erfindungsgemäße
System ein Summierwerk, das die Signale aller Kanäle empfängt und das resultierende
komprimierte Signal am @utzkanal über einen von einem Integrierfilter gefolgten
elektronisch gesteuerten Schalter liefert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems ist der vorzugsweise aus einer
moos :. . r. ilcn iiPpe i.
. ca , : : . ; ;. r : r : : iy-rniel : alvcar cinvr ihn steuernden Schwellenschaltung
zugeordnet, die ein die crioJisitätderLildundervondemuniererkelioforten resultierenden
Spannung anzeigendes @ichtgerät besitzt und inerci. . . cr irs. r3br ; t ? cQeic
c : ; va f t.. r : 3iG-Sr=tr'k , li : xt : i. ; m. I raci : cerre4. ; c : ix c :
sz . Wnr. ; : u ; -einerseits über eine Breitbanddiode das von dem Summierwerk gelieferte
signal und andererseits ein von seiner Sezugsquelle erseugtes Signal empfängt.
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In einer weiteren vorteilhaften Form des erfindungsgemäßen Systems
weist das Integrierfilter eine @eitkonstante der gleichen Ordnung wie die Dauer
des Signals, die größer als uclljer.x-.'utesinalempfängt. gleichen Ordnung wie die
@auer des Signals, die großer als die des Rauschfilters am kanaleing@ng ist, auf.
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Die behandlung des sich ergebenden @ignals mit frequenzmäßiger Integration
und statistischer Analyse gestattet es, den genauen Augenblick festzulegen, in dem
des sich ergebende den go gnal seinen Maximalwert erreicht. Die zu jedem Empfangskanal
gehörende Phasenverschiebung ist dann bis auf einen Proportionalitätsfaktor, für
den betreff@nden Kanal kennzeichnet. Wenn der ge@aue Zeitpunkt und der Proportionalitätsfaktor
gleichzeitig bekannt sind, formt eine Umformschaltung iese Informationen in eine
Fole von Steuersignalen um die die Phasenschieber mit getrennten Werten betätigen,
um die Phasenverschiebungen der in den kanälen laufenden Signals wesentlich zu verringern.
Dieses vorläufige in-Phase-bringen jeden Kanals wird durch einen progressiven Phasenverschieber
ermöglichte der von einer Regelschleife geregelt wird,
die das
Fehlersignal in ein Steuersignal umwandelt, das auf den Phasenschieber einwirkt,
um so jede Phasenverschiebung SU beseitigen. Die Signale aller Kanäle, die so mit
dem Signal des Bezugskanals in Phase gebr@cht wurden, werden in einem insa2en uociierwerkaddiertedasdemAusortunswossin
res@ltierences hochfrequenzesignal, vorzugsweise in Zwischenfrequenzlage liefert,
dessen Amplitude gleich der Summe der es zusammensetzendes Amplituden ist. Der Bezugskanal
hat nur einen Phasenschieber, der die Phasenverschiebung ausgleicht, die auf die
Drehung der Erde zurückzuführen ist und durch die relative Bewegung eines außerhalb
der Erde befindlichen Zieleshervorgerufenwird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das erfindungsgemäße
System eine im Nebenschluß zu allen Kanälen liegende Schleife auf, die aus einer
durch frequenzmäßige Integration periodisch einen resultierenden komprimierten Impuls
herstellenden Schaltung, einer durch den reaultierenden Impule geHpeieten und den
Zeitpunkt der Bildung des Schette1a des oultiorenden Impulses feststellenden Yorrichtung
zur Integration und statistischen Analyse und einer Umformvorrichtung besteht, die
zur dauerhaften Aufrechterhaltung der Fhasenkoinzidenz der Signale alle in die Empfangskanäle
eingeschleiften diskret verstellbaren Phasenschieber gleichzeitig einstellende Korrektursignale
erzeugt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems weist jeder gesteuerte Phasene r eine gegebenenfalls mechanische Vorrichtung
auf, die die bis zum folgenden Steuersignal eingestellte Einstellung festhält.
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In einer weiteren vorteilhaften ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems besteht die Vorrichtung zur zeitmäßigen Integration und zur statistischen
Analyse aus einer Breitbandiode, einem elektronischen chalter und einer Anazhl von
Festatellspeicherschaltungen. Weiterhin weist die ImpulskompreBsionsvorrichtung
ein Sm Bierwerk auf, das von einer Anzahl von Zweigen gespeist ßird, die aus einem
von aines Bandfilter gefolgten Frequenzwandler bestehen. Die Impulskoßpressionavorrichtung
ist mit aines Anschluß im Nebenschluß an die Ausgangsklemme des in den zu dem betreffenden
Zweig gehörigen Empfangskanal eingeschleiften diskret verstellbaren Phasenschiebers
verbunden. Der durch die Frundfrequene des Generators, der don Frequenzwandlern
der Impulskompressionsvorrichtung die ört11chen Schwingungen liefert, synchronisierte
elektronische Schalter stellt während einesZeitintervalls, das kleiner ale die Periode
der höchsten örtlichen Schwingung ist, die Verbindung zwischen dem Summierwerk und
jeder Speicherschaltung her.
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In einer weiteren vorteilhaften AusführungsfoBm des erfindungsgemäßen
Systems umfaßt jede Speicherschaltung ein Integrierfiltor mit einer zeitkontante,
die viel größer als die Signaldauer und dabei auch größer als die des Rauschfilters
am kanaleingang ist, und ein Sichtgerät, das die Reihenfolge des belegten Speichers
und den Augenblick anzeigt, bei dem sich der Scheitel des komprimierten Impulses
bildet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems besteht die Umformschaltung aus einer Löschvorrichtung und einer Anzahl
von jeweils mit den Speicherschaltungen über automatisch oder manuell eingestellte
Schwellenschaltungen verbundenen Kanälen. Jeder Kanal weist einen elektronischen
evtl. durch eineKippstufegebildeten Schalter auf, dem ein Ver¢tarker nachgeschaltet
ist welcher aue einem Transistor betellen kann in desaen KollektorkreiB ein dom
Kanal eigener Widerstand ließt, der mit einem allen Kanälen gemeinaaen, LaatwiderBtandverbundeniBt.Dergemeinsame
Lastwiderstand kann aus mehreren Potentiometern gebildet sein, dieunterBildungderSpannunssteilunennachdem
progressiven Frequenzsesetder.OrtaoszillatorenjeweilsÜber VerbindungendieSteuerorßane
der diskret veratellbaren Phasonachiober speisen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systemsist zur Kompensierung der beim Komprimieren des Signals notwendigen Zeit
in jeden Empfangskanal zwischen die den Wandler der Impulskompressionsvorrichtung
speisende Nebenschlußverbindung und das Summier-IneinerweiterenvorteilhaftenAusfUhrungsformdes
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist
der als Bezugskanal dienende Empfangskanal einen Phasenschieber auf, der die auf
die Erdumdrehung zurückzuführende und durch die Relativbewagung schiebungkpmpenaierenläßt*
schiebung kpmpensieren läßt.
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Durch ein solches System wird die Phasenkoinzidenz ständig aufrechterhalten
und der Betrieb mit einer Vielzahl getrennter Antennen dem Empfang , der durch eine
einzige Antenne gewährleistet würde, deren wirksame Oberfläche gleich der Summe
der Oberflächen der verschiedenen, das System bildenden Antennen ist, äquivalent
gemacht. Das erfindungsgO System mit mehreren Antennen ist besondere vorteilhaft,
un sine Fernmeldeverbindung zwischen einer Anlage auf der Erde und einem ehr weit
entfernten Ziel herzustellen und laufend aufrecht zu erhalten. Dieses Ziel kann
aus einem beweglichen Körper außerhalb der Rrdo bestehen und, falle das notwendig
ist, einen Sender an bord haben. Ein System
mit mchreren An ennen
ist im vergleich mit einer An enne mit größeren Abmessungen aber mit der gleichen
aktiven Oberfläche wesentlich wirtschaftlicher und erfordert gleichzeitig eine g@ringere
Präzision für die Ausrichtung der Ante@@@@. @atsächtlich ist für die @erstellung
der Antenne mit bestimmten mechanischen Toleranzen eine um so geringere Präzision
erforderlich, je garinger ihre Abmessunger sind.
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Außerden @tören bei einer Antenne goringerer Abmessungen die thermische
Ausdehnung, die Anderungen und Schwankungen des Brechungsindex des durchlaufenen
Raumes sowie die Dekorrelation der Phase aufgrund der geringeren Richtwirkung der
Antennen geringerer Abmes@ungen und der automatischen Konektur der Phasenunterschiede,
die auf die Veränderungen der radioelektrischen @ege zurückzuführen sind, den Empfang
we@entlich weniger. Um die Äquivalenz zu einer einzigen Antenne großer Abmessungen
sicherzustellen und dabei doch die arwähnten Eigenschaften beizubehalten, muß das
System mit mehreren Antennen jedoch automatisch eine kohärente Addition der Signale
ermöglichen können, die von allen Antonnen empfangen werden.
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Auf diese Art und Weise schafft das System einen von den die Entfernungs-
oder Geschwindigkeits-Anderungen des anvisierten beweglichen Körpers unabhängigen
maximalen Empfangsgewinn. Um eine kohärente Addition der Signale zu erreichen, ist
es notwendig, die Phasenverschiebungen oder Verzögerungen zwischen den von den verschiedenen
Antennen empfangenen Signalen stark zu verringern oder sogar vollständig zu eliminieren.
Für sehr weit entfernte Ziele treten viele Ursachen@
insbesondere
die geemetrischen und elektronischen Unterschiede zwischen den Ba@nen der von den
verschiedenen Teilen einer gleichen Antonne oder von Schre@en Antennen empf@ngonen
Sellen auf, die diese Phasenverschiebungen bewirken. Die 4':txiaa,di:diseWa:rvr::;,c;.:;~;,;,;=:isc::i-Iton.i:y
Unterschiede der elektrisch : en Bahnen können zahlreiche Grände : : ; ,.. ; n.
. rc : alcfen vn ropop, z. . c<-. n ' : ctophr. c : f : r . caiit-n vr :, aia.
er : xe, os ; : u ; ; r. t : a : an xx f. n ; nnn, L:.-.büntDurchlaufenvontroposphäriscnundionosphäriuchü
Diese zeitlich veränderlichen @rsachen verschiedener Art, ha..!VerschiebungwiHCh&nü!.Hrjpf.n.;qut2llonusw....
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Diocsoi'.lichvernderlio.:.;nUrsachenverschiedenerrt, zwischen den
empfange@en Signalen.
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Weitere merkmale und durch sie erzielte Vorteile gehen aus der sich
auf die Zeichnung beziebenden Beschreibung hervor.
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In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße System in einer bye.. weise
Erfindung erläuternden Schaltbildern und Diagrammen veranschaulicht.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Frequenzabstimmvorrichtung, Fig. 2 eine mit
einer Schaltung zur Phasenvoreinstellung kombinierte Frequenzabstimmvorrichtung,
Fis. 3a eine Regelschleife mit statistischer Auswahl eines in diskreten Werten veränderlichen
Phasenschiebers sur Phaseavortinatellung,
Fig.3b eine jedem progressiv
veränderlichen Phasenschieber sur Phasenfeineinstellung eigene Regelschleife, Fi.
4daserfinduRgugemäSeBmpfangssystemaitngetreusten Antennen und mit automatischundeinzelndurch
statistische Auswahl eingestellten Phasenschiebern, Fig. 5 das erfindungsgemäße
Empfangssystem mit Impulsempfang und frequenzmäßiger Integration, Fit g.6a bis 6f
die Vektordiagramme der empfangenen Signale, Fig. 7 das erfindungsgemäße Empfangssystem
mit Reglerschleifen und kontinuierlichem betrieb, Fig. 8 schematisch die die Steuersignale
ausarbeitende Schaltung.
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Die Empfangsvorrichtung weist zum selbständigen Arbeiten die Mittel
auf, um automatisch die Empfangskanäle auf die Trägerfrequenz der von den verschiedenen
Antennen empfangenen Signale abzustimmen. Die Frequenzangleichung des Signals erfolgt
im Zeitpunkt der Voreinatellung gleichzeitig mit der Voreinstellung der Phase. Fig.
1 veranchaulicht ein mögliches PreuenBangleiohungBverfahren,daedemBetriebmiteiny
einzigen Antenne entspricht. Der Empfänger Rj des Kanals j, der ais der Antenne
Aj rbunden tst, weist einen Hochfrequenzverstärker j1, den Frequenzwandler j2 und
das Filter j3 auf. Die Frequenzabtastung erfolgt durch ein
langsames
Verschieben der vom Oszillator OL gelieferten örtlichen Frequenz. Am Ausgang des
Frequenzwandlers j2 liegt 3rlic. n 'a, as.. ucr. n . r. e~ iar. er Iia das Signal
an dem Filter j3, dem ein Detektor E, ein Tiefpaß I und eine Auslösevorrichtung
T nachgesch@ltet ist, die den Zweck eineßeitseSchwelleÜberschreitetdieurchdesSchwellenbt
: xtz tZl, r : c. ie. . . ta ; s ; ntua ds ie : sas I 3.rze;F.;:: ; bwelle überschreitet,
die durch den Schwellendiskriminator 2U bestim@t wird. Diese Schaltung gibt so den
zeitpunkt an, in dem der Empfän er auf die Frequenz des empfangeren Signals abgestimmt
ist.
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Fig. 2 zeigt die Frequenzabtastung beim Zusammenwirken von zwei Antennen,
Die Antennen A1 und A2 speisen die Empfänger zweiAntenenDieAntennenAIundA2speisendieEmpfänger
R1undR2.DieFreenzwandlerund22werdenvergleichen Ausgang der Empfänger R1 und R2 geliefert
werden, liegen über entsprechende Verstärker 1G und 2G mit veränderlichem Verstärkungsgrad
an dem von der Schaltung 262 gesteuerten Phasenschieber 26 tur Phasenvoreinstellung.
Die Regler 1P und 2P regeln die stärkung der Verstärker 1G und 2G derart, daß deren
Ausanesrausohkomponentenl.j-icheundkonstantemittlere Energien haben. Der E@pfangskanal
2 speist, wie in Fig. 3a gezeigt, über die Verbindung 263 eine Anzahl von m Kanälen
Kl, K2... Km, die das KanalHinal um einen Phasonwinkol verschieben, der einem Vielfachen
von 2 @/m ist. Da die Anzahl der Kanäle praktisch gleich 8 ist, bringen die kanäle
K1 bis ZO eine Phasenverschiebung von 0,2 /8... bzw. 2 @/(7/8).
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Jeder kanal Kj mit Ausnahme des kanales Kl, der keinerlei Phasenverschiebung
mit sich bringt, umfaßt ein Phasenschieberelement Kjl, das den Addierer Kj2 speist,
der außerdem über elmentKjldasdenAddiererX2speistederaußerdemb&r die Verbindung
15 ein Bezugssignal empfängt. Das Summensignal, das von dem Addierer Kj2 geliefert
wird, durchläuft den Detektor &3TiefpaeeK4ua-ddieSchwelleRsohaltuNg5< Die
von aen ohwellenschaltunseNXj5geliefertenSignale liegen an dem Schwellendiskriminator
2U, der allgemein als ODER-Schaltung wirkt und über die steuerungsvorrichtung 2b,
die auf auf den ortzoszillator OL einwirkt, das Aufhören der Krequenzabtastungbewirkt.DasFrequenzßuchenwirdunterbrochez,
sowie eine der Schwellenschaltungen Kj5 betätigt wurde. Die Ordnungszahl j zeigt
mit einer Annäherung in der Größenordnung von /8 die Phasenverschiebung an, die
den Signalen des Kanals 2 gegeben werden muß, um sie mit den SisnalendesKanals1inPhasezubringen.DieaeAnseiledie&t
daza, dendiakretveränderlichenh&ßenachiabey26vorxu regeln. Zu diesem Zwecke
speisen die Schwellenschaltungen Kj5 auch den Phaaünregler265crÜberdieQBformsohaltonß2$4
und das Übertragungslied 261 auf den diskret veränderlichen Phasenschieber 26 einwirkt.
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Im allgemeinen genügt es, daß nur ein Kanal, beispielsweise der Kanal
2 Frequenzabstimmvorrichtungen aufweist, vorausgesetzte d der brtllche Osziallator
mit veränderlicher Frequenz gleichzeitig die Empfänger aller Kanäle abstimmt.
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JederinpfangskanaljmitAusnahmedesjenigen,derals Bezug sient, weist
in ähnlicher Art und @eise, wie der Kanal 2 einendiskretveränderlichenPhasenschieberj6,üinestatistische
Wahlvorrichtung für das ungefähre In-Phase-bringen j62 und die Regler und Umformvorrichtung
j64 und j65 auf.
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Alle Phasenschieberj6schaffenauf.icse<Veisedasungefähre Zusammenfallenderlhaseundbereitendiempfangskanäleauf
ein genaues In-Phase-bringen der Signale vor, die von den verschiedenen antennen
geliefert werden.
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Um ha In-Phase-bringen zu erreichen, wird das Komplement der r Phasenverschiebung,
die in jeder Stufe notwendig ist, von dem progressif veränderlichen Phasenschieber
28 für den Kanal 2 undvondemPhasenschieberj8fürjedenKanalderReihej hergestellt.
Wie in Fig. 3b dargestellt, wirkt die Regelschleife 282 (j82), die das Bezugssignal
emofängt als Steuerschaltung, um den Stellwert des Phasenschiebers 28 (j8) zu ändern.
Zu diesen Zwecks umfaßt die Regelschleife 282 (j82) den Phasenvergleicher J, das
Stouerslied N und den Umformer N.
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Der PhasenvorßleicherJempfängtdasBozugasinaldurchdie Verbindung 30t
und das Ausgangseignal des Kanals durch die Verbindung g 302 (30j). ErlieferteinePehlerspannunß,die
proportional der Phasenabweichung zwischen diesen beiden Signalen ist. Das Steuerglied
M empfängt gemeinsam mit dem Umformer N das Fehlersignal und wandelt es in eine
geeignetes Steuersignal um, dae aut den progressiv verderllou Phaaenaohiebor j8
ein@irkt,
der das von dem Kanal j gelieferte Signal in Phase mit @em der Bezugskette 1 bringt.
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Schließlich werden die von allen Kanälen abgegebenen Signale in dem
Summierwerk 30 der Fig. 4 addiert, das die sich ergebende Spannung liefert, die
gleich der ist, die von einer einzigen Antenne Geliefert wird, die eine wirksame
Oberfläche hat, die gleich der Summe der n oberflächen der getrennten Antennen Al
bis An ist. Der Bezugskanal 1 weist einen Phasenschieber #T auf. der verstellbar
ist und die Phasenverschiebung @u@@gleicht, die auf die Drehung der Erde zurückzuführen
ist, oder in allgemeinerer Form ausgedrückt auf die relative Be-@@gung des Zieles,
dam beispielsweise von einer Raumsonde dargestellt werden kann. Der Phasenschieber
#T, der ausgehend von der Anordnung der Antennen und der Inform tionen der Trajektographie
eingestellt ist, gestattet es, in weitem Ausmaß die Phasenverschiebung zwischen
dem Bezugskanal 1 und den anderen Empfangskanälen unabhängig von der Zeit zu machen,unter
der Bedingungen, daß die gbertragungszeitabweichungen zwischen dem Ziel und den
Empfangsan ennen ausgeglichen werden.
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Der Ausgleich der Abweichung der Übertragungszeit, die auf als Anordnung
der Antennen im Verhältnis zu der Richtung zurückzuführen ist, in der sich das Ziel
befindet, kann
annähernd durchgef2hrt werden. Zu diesem Zweck werden,
wie das in Fig. 2 und 4 @ @ezeigt ist, veränderliche Verzögerungsleitungen jLinjedenEspfangskanaljoingeaohlaifttDie
Vorrichtung jD, die automatisch durch die Ausrichtung der Antennen gesteuert wird,
betätigt durch eine Differentialregelung die Verzögerungsleitung jD und bringt eine
VerzSsarungjinjedenEmpfangskanaljein.enn der Abstand zwischen den Mittelpunkten
der Phasen Cl und Cj der Antennen Al und Aj mit dj und der Winkel, den die Richtung
des Zieles MitderGeradenCl-Ojbildetmitjbosoichnetwird,dannouB! die Verzögerung j
die in die Leitung jL eingebracht werden mtk sieich (b/C)cos.jseinworinCdieFortpflanzungsgeschwindigkeit
der elektromagnetischen Wellen in der lixft bezeichnete DaserfindungsgemaßeEmpfüngsoystemGestattetJedochdaß
diese Regelung, die ein für alle Ral vor jeder Betriebszeit der A nlage durchgef2hrt
wird, approximatif sein kann, unter der Bedingng, daß der erhaltene Fehler @ @j
nicht über wenige Prozent der Anaprochzeit des filtre j3 hinausgeht.
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Wenn die Verzögerungszeit j richtig eingestellt wird, wird dadurch
da8 Zusammenfallen der Umhüllenden der Hochfroquenzimpulee erreichte die von den
Antennen al und Aj empfangen werden.
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Bach vorstehendem wird klar, daß das erfindungsgemäße Empfangssystem
vollständig selbständig ist und daß, wenn das In-Phase-bringen sowie das Zusammenfallen
der Umhüllungen der Signale, die von den Antennen empfangen werden, erfolgt, praktisch
die gleiche Empfindlichkeit errielt wird, wie im Falle einer einzigen Antenne mit
einer wirksamen Oberfläche, die gleich der somme der wirksamen Oberflächen der verwendeten
A nnen ist. l'i, @. 5 zeigt schematisch die Empfangsschaltung mit diskontinuierlichem
Betrieb. Indem die Integrationstechnik benutzt wird, werden Impulse zum Auswertkanal
in den Zeitpunkton geliefert, zu denen praktisch das In-Phase-bringen bewirkt lot*
Dio Schaltung umfaßt Mehrere jeweils zu ihrer entsprechenden Antenne Al.. An gehörende
Empfangskanäle, die mit eS hoher Frequenz arbeiten. Jeder Kanal, boiepielaweiM der
zur Antenne A2 gehörende, weist einen HF-Verstärker 21 und einen Frequenzwandler
22 auf, der Signale mittlerer Frequenz na Rauschfilter 23 fUhrte don ein Frequenzwandler
24 nachgeschaltet ist, der mit seinem Bandfilter 25 versehen ist. Die von dem Empfangskanal
1 und den Filtern 25, 35....n5 abgegebenen Spannungen liegen an dem Summierwerk
30, das die durch die (nicht dargestellte) Verzögerungsleitung und den aahaltar
40 laufende Spannung dem Integrierfilter 50 lifert, das in Auswertkanal angeordnet
ist. Der Schalter 40 schließt olohg wenn die sich ergebende Spannung, gleichgerichtet
durchdieDiode60einenhBhorcnPegelalsdieBezussspannunß
80 aufweist, die auf den Vergleicher 70 zur Einwirkung gebracht , aird Der Genorator
20 für Harmonische liefert direkt nach vorhergehender Verstärkung örtliche schwingungen,
die den verschiedenen Frequenzwandlern 24, 34 ..n4 angepaßt sind. Einer der Empfangskanäle
dient als Bezugskanal und weist weder landier noch bandfilter auf. In Zig. 5 ist
der Kanal 1 als ß gewählt worden. Der Einfachheit halber wurde bisher angenommen,
daß die Wandler 24.. n4 und ihre Bandfilter 25,.. n5 in den Zwischenfrequenzweg
eingebracht sind. S@lbstveratandlich können Vorrichtungen mit gleicher Wirkung direkt
in den Wag sehr hoher Frequenz eingebracht worden. Pflr die Klarheit der Figuren
sind die Frequenzaufnahmevorrichtungen 3, die Vorrichtungen ie da das in-Übereinstimmung-bringen
der UmhüllendenaowiedieVorrichtungenjQfürdieautomatiecht Steuerung der Verstärkung
weggelassen.
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D in Fig. 5 dargentallts sahaltung, die die Integratiommechnik im
Frequenzbereich ausnützt, arbeitet in der folgenden Art und Weise: Das einfallende
Signal der Frequenz F am Au dam KauMofiltMm23darBaadhit<(2f)duhMmft dan Frequenzwandler
24, der örtliche Schwingungen mit der Frequenz f2 empfängt. Das Bandfilter 25 unterdrückt
die Trägerwelle undein seitliches Band, das als unteres Band angenommen wird, So
hat das umgewandelte Signal am Eingang
des @ummierwerts 30 die
Frequenz (F +f2) und kann Vektorförmig durch einen Vektor W2 durgestellt werden,
der sich mit der ..i.I<.'lGühinJiküitp2-fpumdenDcsusvoktorW<dreht.
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Die Figur 6a stellt in einem gegebenen Zeitpunkt die vektorielle
e Zusammensetzung von W1 und W2 dar.
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Dite @ Figur 6b zeigt schematisch die Zusammensetzung der vektoren
W1, W2 W3..., die die entsprechenden Schwingungen zeigen, die von dem Empfangskanal
1 und den Filtern 25,35, 45 .. n5 geliefert wurden, die das Summierwerk 30 speisen.
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Diese Vektorkonfiguration, die sich mit der Geschwindigkeit der iraquenn
fz reproduziert, @ntspricht dem Zeitpunkt t = to, indem die vom Generator 20 der
Fig. 5 gelieferten Schwingungen die gleiche Phase haben. In diesem Zeitpunkt (t3to)
sind die Vektoren W2, W3...Wn um 2, 3,... n gegenüber dem Vektor W1, der auf der
Achse OX liegt phasenverschoben. Wenn (t) sich ändert, drehen sich die Vektoren
W2 bis Wn gegenüber dem Vektor W1 mit entsprechenden Winkelgeschwindigkeiten 2 bis
n der Vektor W1J der ala Bezugsgröße genommen ist, kann als feet angeschen werden.
Zur Klarheit der Beschreibung wird in a marner Art die Winkelstellung des Vektors
Wj im Zeitpunkt tk ale X (tk) bezeichnet.
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Daa Summierwerk 30, das die Signale aller Kanäle empfänge, bildet
ein roaultierendea Signal Erg dos proportional dem folgenden Auedruck ist
@/j
exp i (.. + j)t - jto + j Dieser Ausdruck kann in die folgende Form gebracht werden,
worin der augenblickliche Winkel exp i @ t = R(t) mit R(t) = 1 + @ exp i j(t) j=2
j (t) ) = j (t=to)]=(2 - j) und die Winkelgeschwindigkeit @ den Wert 2"F darstellt.
Wenn alle Signale in der Phase übereinstimmen, wird der Wert der UmhUllenden R maximal
und gleiuch Rmax=n. So wie angenommen wurde, sind im Zeitpunkt t = to die augenblicklichen
Winkel j(to) auf (2)anßenäherttgleichdenAnfangsphasenverschiebunen (j) der einfallenden
Hochfrequenzeignale. So zeigt der Vektor W2 der gegenüber W1 um 2 im Zeitpunkt to
phaseverschoben vint, im Zeitpunkt t2 wie etwa 2 (t2-to) (2 2) eine Phasonvereciiiebuna
Null, Fig. 6c zeigt den Vektormustand in diesem Augenblick t2.
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Insbesondere ist festzustellen, daß der Vektor W3 mit dem Yektor W1
einen augenblicklichen Winkel 3 (t2) bildet, der gleich (2 @ - @3) ist. Einen kurzen
Zeitraum (@ t3) nach dem Augenblick t2 wird der Vektor W3 kolinear mit W1.
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Diese in Fig. 6d dargestellte Läse tritt ici Augenblick 13-(B13)auf,worin(13)gleich(/)iat.
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Immerhin entfernt sich während des Zeitraumes (@ t3) der Vektor Wg,
der sich mit der Winkelgeschwindigkeit @2 dreht,
von der Stellung,
die er im Zeitpunkt t2 einnimmt, um einen V/irLkel
Beim Weiterverfolgen dieser Überlogung kann festgestellt werden, da3 im Zeitpunkt
tn, in dem sich der letzte Vektor Wn parallel ZUN @ Vektor W1 ausrichtet, der Vektor
W2 mit der Achse @X einen Winkel @2 (tn) bildet, der gleich
ist. Wenn das Verhältnis @j = pj @j-1 in Betracht gezogen wird, das die Hilfsschwingungen
verbindet, dann kann das Verhältnisj/'jdurhdasvon'j/pp4,.p,.-ausgedrückt werden,
wobei das Verhältnis immer geringer ist als 2#/[p(j-2).@2], wobei p der kleinste
Faktor unter allen Werten p@ ist. Daraus folgt, daß der Winkel#@(tn) @ geringer
ist als selbot Caringer
- ein Ausdruck, der geht in dem Zeitpunkt tn der winkel@2 (tn), den der Vektor W2
mit der Achse OX billet nicht über #/(p-1) hinaus.
-
Wenn die gleiche Überlegung für jeden Vektor Wj angestellt wird,
dann kann daraus abgeleitet werden, daß der Winkel
| t |
| (tn) (tn)". t Tt ist und das dieser Ausdruck geringer |
| iat ale i/ (p-) * Auf dieee Art uad Weise iwt der aunaierte |
| Vektor R (tn)-L +.'ooa (tn] Lj ßrN0er als |
| 2 f2 + ta oeSiJ t ? ; ; r Xoricabor w « t ln |
der Größenordnung von 8 bis 10 für den Faktor p gewählt wird, wird der Ausdruck
cos[#/(p-1)] größer als 0,9 und die Resultierende R(tn) weicht wenig vom Maximalwert
Rmax ab, der gleich der Anzahl n der Kanäle ist.
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Fig. 6e zeigt die vektorielle Gestaltung im Augenblick tn in dem
Palle in dem n = 4 ist.
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P 6f zeigt, daß bei einem Zeitraum T2 = 1/f2 der sich ergebendeVektorseinenMaximalwert
nur in einem Winkel behält, der ungefähr gleich 2 /(p-1) ist, der von dem Vektor
W2 während einem Zoitintervall von 2 (tn -t2) durchlaufen wird, dan mindestens (pl)
mal geringer ale der Zeitraum T2 = 1/f2 ist. Die sich ergebende Amplitude bleibt,
obwohl aie stars komprimiert ist, jedoch wahrend diesem Zeitintervall nicht konstant.
Wie das Fig. 6f zeigt, tragen die Vektoren W und die sich viol schneller drehen,
ale der Yektor W2 während dem gesamen Zeitraum 2 (t4-t2) nicht dazu bei, den Maximalwert
von R(t4) zu bilden. In der Tat hat dan von dem Summierwerk 30 gelieferte Signal
eine Mehrfach-Kurvengestalt, in der jede Kurve während eines Zeitraumes von (@ tn+1)
andauert. Gleich den anderen Bemerkungen bezeichnet dan Intervall (#tn+1) den Zeitrest,
den ein Verktor Wn+1 gebraucht hätte, um parallel zur Achse OX n+1 @n+1 zu liegen.
Dieser Wert ist , gleich ein @n+1 pn+1 @n t das unter # #/(p#n) ist. Der Vektor
Wn weicht währenddeaIntervalle(tnl)uaeinenWinkelabd<r gleich n (tn+1) ist. Fig.
6f zeigt durch gestrichelte Vektoren die äußersten Stellungen des Vektors W4, der
einen Winkal 2 4 (t5) bildet, der dem Zeitintervall von 2(# t5) entspricht dam das
die Größenordnung der Dauer einer Elementarkurve des Summenvektors R darstellt.
Die Schnelligkeit
des Übergangen von einer Hauptkurve zur anderen
ist um eine Ordnung (p) höher, als die höchst verwendete Winkelfret, uns Dia £blende
der Spannung, die von dem Summierwerk der Fis* 5 geliefert wird, wird durch die
Diode 60 gegeben, um dem Vcrgleicher 70 zugeleitet zu werden, der eine Schwelle
umfaßt, die durch die genau gewählte Bezugsspannung so auforlegt wird. Während des
Zeitraumes, in dem die Umhüllende der Spannung maximal ii3tg liefort die Schwellenvorrichtung
n Impul der don elektroniachen Schalter 40 schließt, dem gegebenenfalls die Verzögerungsleitung
vorausgeht. Dieser Schalter kann aus einer Kippschaltung beeteben und stellt die
Verbindung zwischendemSusmiorwerk30unddemFilter50her.
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Dieses wird wahrend des Zeitraumes T, den das Nutzsignal dauerte von
einer Folge von Impulsen schwankender Amplitude R mit einer Wiederholungsfrequenz
f gespeist. Während eines Zeitraumes 1/f2 wird das Integrierfilter 30 nur in dem
Zeitintervall 2 (tn-t2) ) gespeist, in welchem die Resultierende maximal bleibt.
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Um den Auewertkanal durch veine gleichmäßigere Spannung zu speisen,
die eine Dauer haut, die der don Nutzeignal nabikommt, ist das Durchgangsband des
filters 50 vorzugsweise gleich dem der Filter 13, 23 .. n3, d.h. 2f1. Das Eingangssignal
des Filters besteht aus den Impulsen, die sich mit einer Periodizität 1/f2 wiederholen.
Da f2 klar höher als
das Durchgangsband 2f1 des Filters ist, stellt
dieses das nützliche Signal wieder her, das es von der Gesamtheit der Antennen empfangen
hat, und zwar ohne Informations. verlust, da dan s durchgehende Band 2f1 größer
oder gleich dem Nutzband des Signals ißt.
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Die in Fig. 5 schematisch dargestellte Schaltung führt in einom sehrkursenZeitraumdieAdditionallerSignaledurch,
die sehr wenig von einer idenlen kohärenten Addition abweicht.
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Durch die verwendeten Mittel kann die Gesamtheit der n Antennen ale
eine einzige Antenne gleicher Oberfläche angesehen werden, die praktisch gleich
der Summe der Oberfläche der sie bildenden Antennen ist aber von einer wirtschaftlicheren
industriellen Bauweise und einem Betrieb, bei dem nur geringere Zielfehler vorkommen.
Bei der beschriebenen Empfangseinrichtung ist der e @er 40 praktisch durch den Schwellenvergleicher
70 gesteuert.BeieineranderenAusfuhrunHformwirdderUmschalter 40 jedoch von einer
der vorher erwähnten Vorrichtungen mit statistischer Analyse gesteuert.
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Fig. 7 zeigt schematisch das Empfangssystem mit kontinuierlicher
Arbeitsweise. Verzögerungsleitungen 2L, 3L ... nL (die sur Vereinfachung in Fig.
7 weggelassen sind und vor die Phasenschieber 26, 36 ...n6 eingeschaltet sind, gleichen
in angenäherter Art und Weise die Versögerungszeit der Signale aus, die von den
verschiedenen Antennen empfangen wurden. Die Regulierung dieser Verzögerungsleitungen
kann,
wie das vorher erläutert worden ist, in einer wenig komplizierten
Art und Weioe durchgeführt werden unter Berücksichtigung der relativen Stellung
der Antennen und der ungefähren Ausrichtung ihrer elektrischen Achsen.
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Dank der Regulierung, die die Impulskompressionstechnik verwendet,
wirddasinjhase-bringenderempfangenenignale ständig sichergestellt. Wenn ständig
jegliche Phasenverschiebung zwischen den Empfangskanälen korrigiert wird, dann führt
die Anlage die kohärente Addition der Signale durch und macht die Gesamtheit der
n getrennten Antennen gleichwertig einereinzigengroßenAntenne«Darausergibt sich
ein sehr bedeutaamer Smpfangsantennengewinn, eine beträchtliche Trennschärfe und
ein Rauschabstand, der n-mal größer ist, ale der auf jede Einzelantenne bezogene.Um
dieses Verhältnis noch weiter zu bossern und um die kohärente Addition durchführenzukönnen,s'lbatwenndieaehrschwachenSignale
im Rauschen untergegangen sind, benutzt das Empfangssystem die statistische Analyse,
um in der Ausgangsspannung die Periodizität i2 nachzuweisen,diedenreinenNutMignalea
entspricht. Die Schaltung der Fig. 7, wie im übrigen auch die der Fig. 5 braucht
für ihre Arbeits@eise keinerlei Steuerung und keinerlei Verriegelung auf einen beliebigen
Paramter, der die Energie sehr hoher Frequenz charakterisiert, die won des Flugkörper
stammt. Die Ausrichtung der empfangenen Signale wird In der 8ohs n « et
Xzugswerten
erarbeitet. Auf diese art und Weise ist die Anlage vollständig selbständig und braucht
keinen Bruch der vorriegelten Verbindung mit dem Flugkörper zu befürehten, der die
kohärente Addition der Signale verhindert. liao Empfangssystem weist gemäß Fig.
7 mehrere Antennen auf, die jeweils ihrem eigenen Empfangskanal verbunden sind.
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Der zur Antenne 2gehörigeKanalwirdalseispielßenonunen, um die Arbeitsweise
der Schaltung zu beschreiben. Sie besteht aus elnem HF-Verstärker 21 und aue einem
Frequenzwandler 22, der ein Frequenzsignal F zum Rauschfilter 23 gibt, auf das der
gesteuerte Phasenschieber 26 folgt. Das elektrische Signal, da den Phasenschieber
durchlaufen hat, ondet in dom Summierwerk 30, wo as den Signalen hinzugefügt wird,
die von allen anderen Kanälen kommen. Das Summierwerk 30 liefert das sich ergebende
Signal direkt an den Auswertkanal 120. Der Phasenschieber 26, der in kontinuierlicher
Art oder stufenweise ver-Anderlleh into beeteht sue einem *der mehreren Stromkreisen,
von denen jeder einen Ferrit enthalten der dem Frequent beralch don Stromes angepaßt
ist, der ihn durchlauft. Er wird von dem as betätigt, der von dem Stromkreis des
Reglerayatema geliefert wird, das dem Empfangskanal 2 entspricht.
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Dieses Reglerayatem besteht aue gonauso vielen Stromkreisen, wie Empfangekanäle
vorhanden sind, mit Ausnahm des oraten Kanals, der als Bezugsgröße dient. Der zum
Kanal 2 gehörige Stromkreis liegt im Nebenschluß zwischen dem Ausgang des
Phasenachiebers
26 und dem Steuerungsorgan des gleichen Phasenschiebers. Der Stromkreis des Systems,
der zum Kanal 2 @ gehört, umfaßt den Frequenzwandler 24, der die örtliche UchwinRung
Schwingung der Frequenz f2 empfängt und das Bandfilter 25, das mur das seitliche
obere Band beibehält (F +f2), das anschließend zu dem Regler-Additionsgerät 110
geführt wird.
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Dieses letztere, das allen Reglerstromkreisen gemeinsam ist, empfängt
auf thèse Weise dieseitlichenoberenBänderaller anderen Reglerstromkreise. Die Frequenzen
der örtlichen Oszillatoren gehorchen demselben Gesets (@j = p# j-1) wie die örtlichen
Oszillatoren der Fig. 5. In gleicher Art und Weise liefert die Regleradditionsvorrichtung
110 eine bpamung, deren komprimierte Hälle nach dem Durchlaufen der Diode60zumstatistischenAnalysator90geführtwird
der automatisch die Zeit in der Bildung der Maximalspannung feststellt. Unter Berücksichtigung
des Wertes von (tn-to) liefert der Umformer 100 Stoueströme die die Phasensehieber
aller Ketten betätigen. Diese Steuerströme hängen einerseits von dem Zoitpunkt tn
ab, indem sich die maximale Spannung bildet und andererseits von dem Kanal, zu dem
der Phasenschieber gehört in Übereinstimmung mit dem Frequenzprogressions gesetz
der örlichen Oszillatoren.
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Die nachfolgenden Schlußfolgerungengestatteneeleicht, die Arbeitsweise
des Reglereyatems su erfassen. Es ist bereits
erläutert worden,
daß im Zeitpunkt tn, in dem Moment, in dem sich die Maximalspannung bildet, die
von dem Summierwerk 30 geliefert wird, ein Vektor Wj, der sich mit der Winkelgeschwin@igkeit
@j, dreht, einen Winkel @j (tn) mit der Achse OX bildet. Während des Zeitraumes
(tn-to) hat dieser Vektor demgemäß auf zwei @k angenähert einem Gesamtwinkel von
@j(tn-to) = @j(tn) + (2@- @j) zurückgelegt. Insbesondere von. Vektor W2 schafft
einen Winkel @2(tn-to)=@2(n) + (2@-@2). Wenn so der Zeitraum (tn-to) bekannt ist,
gents es, des Steuerorgan jeden Phasenschiebers j6 einen Strom entgegengesetzter
Richtung zuzufähren, um die Phase um @j (tn-to) drehen zu lassen. Wenn dies geschicht,
ändern sich die Phasen @j und die Winkel @j (tn) bis zum Nullwerden.
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Alle @ Vektoren werden kolinear mit W1 und gestatten dem Summierwork
30t eine ideal kohärente Addition durchzuführen. bo ergebensichklardieBedingungen,diedasReslorsystem
erfüllen muß, um unabhängig von der Flugbahn des Zieles ständig g des In-Phase-bringen
zu bewirken und aufrechtzuerhalten. Diese Bedingungen bestehen darin, den Zeitraum
(tn-to) zu bestimmen, der der Bildung der Maximalspannung entspricht, die von den
Nutzsignalen bei Abwesenheit von Rauschen stammt. Das Vorhandensein von Rauschen
könnte diese Bedingung stören; dieser Nachteil wird jedoch durch die Anwendung der
statistischen Analyse ausgeschaltet, die die Tatsache nutzt, daß das Signal kohärent
ist, während
das Gardusch es nicht last. Die statistische Analys@ervorrichtung
bectent aus einer Vielzahl von bezeichneten SpeiGherstromkreisanundeinemelektronischesKommunaler,derdieVerbindung
periodisch mit der Frequenz Yg zwischen einer Dotektorvorrichtung herstellt, die
in jedem Zeitpunkt den Modul dea Signales aufnimmt, das aus dem Addierer 110 kommt.
Wegen der durch jeden Speicheratrokreis bewirkten Integration begänstigt der statistische
analysator in sehr ausgesprochener Art und Weise den Rauschabstand und gestattet
es, die Zeitpunkte tn, tn + 1/f2, tn + 2/f2,.... tn + K/f2 aufzuzeigen, innerhalb
Deren die Nutzsignale praktisch in Phase liegen, selbst wenn sie im Verhältnis s
zum Rauschen sehr schwach sind.
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Die Folge dieser Zeitpunkte wird im Verhältnis zu den Zeitpunkten
to, to+ 1/f2 ... to + K/f2 festgestellt, die von dem Generator der Harmonischen
20 definiert werden. Die Verschiebung (tn-to) muß demgemäß nach dam Wert 1/f2 betrachtet
werden. Wenn die in dem Speicher aufgespeicherte Energie die festgelegte Schwelle
überschreitet, löst der Umformer die ^3toueras teuersignale aus, die jeder Empfangskette
j angepaßt sind, die die enteprechenden Phasenschieber WWtigt um die Korrektur (tn-to)
und dite kohärents Addition der Signals su bewirken.
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Die Klemente 24, 25 und der Addierer 110 lassen, wie im Falle der
Fig. 5 im Zeitpunkt tn die Höchstspannung unter Impulsform auftreten. Ein Generator
von Harmonischen 20
liefert die Grundfrequenz f2 und die Harmonischen
Schwingungen fj, die für die örtlichen Oszillatoren j4 notwendig sind.
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Din @in elektronischer Umschalter 91, der über die Verbindung 20-91
durch den Generator von Harmonischen synchronisiert ist, dreht sich mit der Winkelgeschwindigkeit
@2 und stellt nacheinanderdieelektrischeVerbindungzwischenderDiode60 und don r Speicherfiltern
Mj der, die mit dem r Speichern des Umformers 100 verbunden sind. So angeordnet
entspricht jeder Speicher Mj und sein dazugehöriger Kanal einem ganz bestimmten
Zeitintervall der Periode 1/f2. Dieses Zeitintervall wird durch den Zeitpunkt tn
bezeichnet, der im wesentlichen seiner Mitte entspricht. Die Verbindungsdauer mit
jedem Speicher ontpricht etwa dem Zeitintervall,das vorher nach der Breite der elementaren
Ilauptkurre der Huchatapansung bestimmt wurde. Die Frequenz f2 wird so gewählt,
daß die Dauer T des einfallenden Signales, die wie gezeigt, kmindestens gloich 1/£1
ist, mehrere Wiederholungsperioden 1/f2 umfaßt.
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Die kanppe folsende Zuaammenfaaßunß aeigt klar die Wirkung der statiatischen
Analyse und des Rauschabstandes. In jeder Periode 1/f2 speichert der Speicher in
Zeitpunkt tn inen Ausschnitt des kohAranten Signales und des nicht kohärenten Rauschens.
d der Dauer T des Signales wird nach @ wiederholungen die Energie des Signales ungefähr
proportional m2 und die des Rauschene ungefähr proportional m. Auf diese
Art
und Weise wird am m der Analysiervorrichtuns während der Zeitdauer T der Rauschabstand
m-mal größer als a inti ans UM ohne Y. rluate die Energie speichern zu können, die
in don bignalproben vorhanden ist, bestehen die Speicher Mj wus Filtern, deren Ansprechzeit
auf einen Dirac-Impuls größer i t als 1/f1 in der Größenordnung der Dauer T des
Signals.
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Jader Speicher Mj umfaßt gegebenenfalls ein Sichtgerät 92j, das don
legel @egel des empfangenen Signals im entsprechenden Zeitpunkt tn darstellt.
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Fig. 8 zeigt einen Umformer 100, der insbesondere für den Fall angepaßt
ist, daß die von den Speichern gelieferten SinleindenBereichderVideo-FrequenzeneMren.
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Die von dem im Zeitpunkt tn durch die Maximalspannung erregten bpeicherRjgelieferteSpannungwirdindemVerleicher70j
mit dem Bezugswert 80j verglichen. Im Falle der Überschreitung der in dem Vergleicher
70j eingestellten Schwelle erregt der elektronische Schalter Bj, der aus einem monostabilen
Kipper bestehen kann, den Transistor trj,der den Stromkreis schließt, der aus der
Stromquelle V, dem Widerstand Rj und dem Potentiometer Ro besteht, zu sämtlichen
Kanälen gehört.
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Da der vvert des Widerstandes Rj für den Kanal j kennzeichnend ist,
hänßtdie.pannunHjandojiKienrendeseE'.einsaien @iderstandes Ro von der Ordnungszahl
j ab, d.h. von dem besonderen Leitpunkt tn,indemderSpeicherMjerregtwurde.
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Diese Spannung Ej wird mittels Potentiometer aufgeteilt und auf die
verschiedenen Steuerorgane der Phasenschieber verteilt. Die Teilung, die für den
Phasenverschieber der K.ette1bostismtist,istproportionalerrrequenzf-)des örtlichen
Oszillators, der zum Wandler 14 dieses Kanals 1 gehört. Die Anzahl der @otentiometerteilungen
ist gleich der ablderpfankanäle,dielhasthochieberumfassen.
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Die-Anzahl j der Speicherkanäle ist gleich der Zahl der Abschnitte,
die der elektronische Umschalter 91 aufweist.
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Bine @ine Löschvorrichtung Zp die über die Verbindung Ro - Z durch
die Spannung Ej gesteuert ist, liefert nach einer geeigneten Verzögerung dia Löscheignale
Zj, die jede Vorrichtung Bj in ilzren Anfanßzustandnurnckbrineen.
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Nach vorstehendem wird es klar, daß die Empfangseinrichtungen nach
der Erfindung die Schwierigkeiten ausschalten, die heute angetroffen werden und
daß aie ständig die kohärente Addition der Signale bewirken, die von den Getrennten
Antennen aufgenommen werden. Die Ausrichtung der empfangenen Signale wird bei der
Einrichtung mit ihren eigenen Mitteln und Bezugswerten @rarbeitet, so daB auf diese
Art und Weise ein
vollständig selbständiges Empfangssystem geschaffen
wird.
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Dahar braucht keinerlei Unterbrechung der eingestellten Verbindung
@it dem verfolgten Flugkörper befürchtet zu werden und es wird genauestens die Lauer
des hereinkommendem Signales unterteilt und durch die statistische Analyse die Energie
des kohärenten Signals gespeichert, so daß die Anlage eine kohärente Addition der
signale sicherstellt, selbst wann sl@@tief im Rauschen liegen und die Verbindung
mit dem anvisierten Ziel unabhängig von dessen Fluggeschwindigkeit aufrochterhält.
Durch eine geeignete Wahl der Parameter p und f2 kann die zur Korrektur der @hasen
notwendig@ Zeit so gering gemacht werden, als das erwänscht ist und als es die Technologie
der hautigen Einzelteile gestattet.