DE1474492C - Schaltungsanordnung für die Durchschaltung von Radar-Echosignalen auf verschiedene voneinander unabhängige Entfernungskanäle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für die Durchschaltung von Radar-Echosignalen auf verschiedene voneinander unabhängige Entfernungskanäle unter Verwendung eines mehrstufigen, mit einer bestimmten Schiebetaktfrequenz betriebenen Schieberegisters, von dem jede Stufe aus einer die Durchschaltung der Radar-Echosignale bewirkenden Schaltstufe und einer der Vorbereitung der nachfolgenden Schaltstufe dienenden Torstufe aufgebaut ist, und bei der zwei über zwei getrennte Leitungen geführte, mit einem Tastverhältnis von 1:1 arbeitende Taktspannungen vorgesehen sind, die gegeneinander eine Phasenverschiebung von 180° aufweisen und von denen die eine Taktspannung die erste, dritte, fünfte ... usw. und die andere Taktspannung die zweite, vierte, sechste ... usw. Schaltstufe des Schieberegisters ansteuert.

Bei Schieberegistern ist es bekannt, die Stufen aufeinanderfolgend auszulösen. Ein derartiger Anwendungsfall ist z. B. bei der Steuerung von Entfernungstoren einer "Bewegtzielradaranlage gegeben, wobei die Güte der Auswertung der Entfernungsinformation über das bewegte Ziel entscheidend von den Eigenschaften des Schieberegisters abhängt.

Es ist vorgeschlagen worden, die strengen Anforderungen an das Betriebsverhalten eines Schieberegisters dadurch zu erfüllen, daß die aufeinanderfolgenden Stufen abwechselnd jeweils durch eine von zwei gegeneinander eine Phasenverschiebung von 180° aufweisenden Taktspannungen gespeist und durch die vorhergehende Stufe vorbereitet werden. Bei jedem Auftreten einer Taktspannung wird durch eine der Stufen zu deren Auslösung ein Impuls durchgeschaltet, der zugleich das Schaltelement der nachfolgenden Stufe vorbereitet, damit beim Auftreten der nachfolgenden, um 180° verschobenen anderen Taktspannung der zugehörige Impuls ohne Verzögerung richtig zur Durchschaltung eingesetzt werden kann. Der die Stufe auslösende Durchschaltimpuls ist hinsichtlich seiner Form und seines Zeitverlaufs durch die Qualität der Taktspannungen festgelegt, ohne daß besondere Rücksicht auf die Qualität derjenigen Bauelemente zu nehmen ist, die der Vorbereitung einer Stufe zur Durchschaltung dienen.

Obwohl das vorgeschlagene Schieberegister eine erhebliche Vereinfachung ermöglicht, ist der Aufwand an Bauteilen noch verhältnismäßig groß. Jede Stufe besteht aus zwei Teilstufen, von denen jede aus einem einen Transistor enthaltenden Netzwerk besteht. Die jeweilige Taktspannung wird durch die eine Teilstufe, die sogenannte Schaltstufe, durchgeschaltet, während die andere Teilstufe, die sogenannte Torstufe, die Schaltstufe so steuert, daß diese beim Auftreten der Taktspannung in der vorhergehenden Stufe leitend wird und bis zum Auftreten der Taktspannung in der jeweiligen Stufe leitend bleibt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1092707 ist eine elektronische Zähl- und Schieberegisterschaltung bekannt, bei der in den einzelnen Stufen Vierschichtdioden eingeschaltet sind, letztere jedoch an einer einzigen Taktspannung liegen, so daß die gesamte Einrichtung entweder nur zur Zählung von Impulsen oder bei Benutzung als Schieberegister zum einfachen Durchschalten der Schaltzustände jeder Stufe auf die nächste Stufe bei kurzzeitiger Unterbrechung und Wiedereinschaltung der Taktspannung verwendet werden kann. Diese Art der Durchschaltung der Information vom Eingang zum Ausgang des Registers läßt sich als »Längsdurchschaltung« bezeichnen. Mit dieser bekannten Schiebeschaltung lassen sich jedoch keine voneinander unabhängigen Radarentfernungskanäle durchschalten.

Aufgabe der Erfindung, welche sich auf eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bezieht, ist es, bei möglichst geringem Schaltungsaufwand für das Schieberegister, die Durchschaltung so vorzunehmen, daß nacheinander von den einzelnen Schieberegisterstufen verschiedene voneinander unabhängige Entfernungskanäle durchgeschaltet werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise in jeder Stufe ein einen fallenden Bereich in der Kennlinie aufweisender elektronischer Schalter, insbesondere eine Vierschichtdiode, vorgesehen ist, der durch die Vorderflanke des zur vorhergehenden Schaltstufe gehörenden Ansteuerimpulses im voraus leitend gemacht und durch die Hinterflanke des zur jeweiligen Schaltstufe gehörenden Ansteuerimpulses gesperrt wird, und daß der letztge^s nannte Ansteuerimpuls über den sich in leitendem Zustand befindenden elektronischen Schalter zur Auslösung der jeweiligen Schaltstufe und Einschaltung des entsprechenden Entfernungskanals durchgeschaltet wird und zugleich mit seiner Vorderflanke den elektronischen Schalter in der nachfolgenden Stufe im voraus zündet.

Diese Durchschaltungsweise, bei der die Information nicht längs des ganzen Registers durchgeschaltet wird, läßt sich, da von jeder Schieberegisterstufe eine von den anderen Stufen unabhängige Information, nämlich die Besetztkennzeichnung eines einzigen Entfernungskanals gesteuert wird, als »Querdurchschaltung« bezeichnen. Jede Stufe enthält somit auch nur ein einziges Schalt-Bauteil, das mit einer Ersparnis an Schaltungsaufwand die Funktionen sowohl einer Torstufe als auch einer Schaltstufe erfüllt.

Da der Schalter durch den zur vorhergehenden Stufe gehörenden Ansteuerimpuls im voraus leitend gemacht, d.h. gezündet wird, läßt sich der Schalter durch nur einen kleinen Strom im leitenden Zustand halten, bis der zur jeweiligen Stufe zugehörende Ansteuerimpuls auftritt. Dadurch wird die für die kurzzeitige Öffnung des Schalters benötigte Energie so klein, daß sie weitgehend auch unmittelbar aus dem zur vorhergehenden Stufe gehörenden Ansteuerimpuls entnommen werden kann. Ohne Verzögerungsspannung kann gearbeitet werden, wenn als Schalter eine Vierschichtdiode ohne einen Mittelanschluß dient.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in jeder Stufe die weitere Übertragung des zur vorhergehenden Stufe gehörenden, den Schalter in der jeweiligen Stufe zündenden Ansteuerimpulses zur nachfolgenden Stufe verhindert, aber die weitere Übertragung des durch den Schalter der jeweiligen Stufe durchgeschalteten Ansteuerimpulses zur nachfolgenden Stufe erlaubt. Als Kopplung zwischen den Stufen dient ein Übertrager, der die miteinander gekoppelten Stufen gegeneinander hinsichtlich des Gleichstromes isoliert sowie auch die Amplitude des in der vorhergehenden Stufe durchgeschalteten An-Steuerimpulses zum Zünden des Schalters in der jeweiligen Stufe herauftransformiert und durch seine Reaktanz die Wirkung dieses Ansteuerimpulses in der jeweiligen Stufe bis nach dem Auftreten des in

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der jeweiligen Stufe durchzuschaltenden Ansteuer- Halbleiter-Element, das aus vier nebeneinanderlie-

impulses verlängert. : genden Schichten, nämlich p-, n-, p- und n-Leiter-

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbei- Schichten, zwischen zwei Endanschlüssen entweder

spiels näher erläutert. Es zeigt mit oder ohne einen dritten, steuerbaren Mittel-

F i g. 1 a das Blockschaltbild eines Schieberegisters 5 anschluß gebildet ist. Eine Vierschichtdiode ohne

mit abwechselnder Speisung aufeinanderfolgender einen Mittelanschluß ist besonders vorteilhaft, da in

Stufen mit zwei gegeneinander eine Phasenschiebung diesem Fall keine Versorgungsspannung vorhanden

von 180° aufweisenden Taktspannungen, sein muß, weil die Energie für den Betrieb des

F i g. 1 b den zeitlichen Verlauf der verschiedenen Schieberegisters völlig aus den .Taktsignalen entImpulse dieses Schieberegisters, io nommen werden kann. Trotzdem können auch an-

F i g. 2 das Schaltbild einiger Stufen des Schiebe- dere Schalter-Typen, die einen fallenden Bereich in

registers, der Stromspannungskennlinie aufweisen, z. B. ein

F i g. 3 a bis 3 e den zeitlichen Verlauf der an ver- Thyratron oder ein Schalttransistor, als Schalter

schiedenen Punkten der Anordnung in Fig. 2 er- dienen. Die normale DiodeD2 ist parallel an die

scheinenden Signale. . . 15 Sekundärwicklung des Übertragers Ü angeschaltet,

In Fig. la ist ein aus einer Reihe in Serie.unter- während die Leitung zur nachfolgenden Stufe an die einander verbundener Stufen bestehendes Schiebe- Spannungsteilerkette zwischen der Sekundärwicklung register dargestellt, das abwechselnd jeweils durch und der Vierschichtdiode angeschaltet ist. Die gegeneine von zwei gegeneinander eine Phasenschiebung einander eine Phasenschiebung von 180° aufweisenvon 180° aufweisenden negativen Taktspannungen A 20 den Taktspannungen A und B wechseln zwischen und B gespeist und angesteuert ist, d. h., die Stufen I, Null und einem Potential U, das kleiner als die III und V sind durch die Taktspannung A und Stu- Zündspannung der Vierschichtdiode D1 ist.
fen II und IV durch die Taktspannung B gespeist. Die Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen: Die Zahl der Stufen kann beliebig ausgedehnt wer- Der in F i g. 3 c dargestellte, zwischen Zeitpunkten den. Zur Auslösung des Zyklus des Schieberegisters 25 tO und il auftretende Puls 0 ist an die Leitung E gewird PuIsO, der entweder vom Ausgang der letzten legt. Die Diode ID 3 leitet dadurch, und über die Stufe der Reihe zurückgeführt ist oder von einer Primärwicklung des Übertragers Ü und den Widerden Zyklus des Schieberegisters auslösenden Quelle stand R1 fließt Strom. Der Übertrager Ü invertiert geliefert wird, der Stufe I zu deren Vorbereitung zu- und transformiert den Puls 0 herauf, und der hochgeführt. Wie aus Fig. Ib zu ersehen ist, wird der 30 ohmige Widerstand der gesperrten Vierschichtdiode nächste negative Ansteuerimpuls der Taktspan- D1 ist maßgebend in der Spannungsteilerkette. Dar- mingA, der 180° danach ohne Verzögerung durch um entsteht an Punkte eine hohe, positive, der die Stufe 1 durchgeschaltet wird, als Puls 1 in Spitze in F i g. 3 d entsprechende Spannung, die die Fig. Ib bezeichnet. Vom Puls 1 wird ein als Puls 1' VierschichtdiodeD1 zündet und die normale Diode bezeichneter Teil der Stufe II zu deren Vorbereitung 35 D 2 in Sperrichtung polt. Dann wird der Innen-180° im voraus zugeführt. Wenn der nächste nega- widerstand der Sekundärwicklung, das ist der transtive Ansteuerimpuls der Taktspannung B 180° spä- formierte Widerstand R1, maßgebend in der Spanter auftritt, wird er ebenso durch die Stufe II durch- nungsteilerkette, und die Spannung an der Diode D 2 geschaltet und als Puls 2 in F i g. 1 b bezeichnet, von sinkt ab, wie in F i g. 3 d dargestellt ist.
dem ein Teil der Stufe III zu deren Vorbereitung als 40 Die positive Spannung am Punkt C polt die Diode Puls 2' zugeführt wird. In gleicher Weise wird jede IID 3 auch in der Sperrichtung, was die weitere Stufe nach der anderen zunächst im voraus vorberei- Übertragung von Puls 0 zur nachfolgenden Stufe tet und dann ausgelöst. Wegen der Benutzung von verhindert.

zwei gegeneinander eine Phasenschiebung von 180° Solange der Puls 0 andauert, fließt, getrieben von aufweisenden Taktspannungen ist es möglich, jede 45 der positiven Spannung an Punkt C, über den Last-Stufe 180° im voraus vorzubereiten, da keine Takt- widerstand R, die Sekundärwicklung des Ubertraspannung zu dieser Zeit in der jeweiligen Stufe vor- gers Ü und die Vierschichtdiode D1 ein kleiner, handen ist. durch den Widerstand R1 begrenzter Strom, der die

Weiterhin ist es wegen der Vorbereitung der Stu- Vierschichtdiode leitend hält. Zum Zeitpunkt il ist fen möglich, Impulse durch das Schieberegister so 50 Puls 0 beendet, und die Taktspannung A geht auf durchzuschalten, daß in die Pulsform und den Ver- das Potential U. Während des Übergangs zum Zeitlauf des Durchschaltimpulses die Eigenschaften der punkt 11 bleibt die Vierschichtdiode D1 wegen der Bauteile nicht eingehen, die der Vorbereitung zur Reaktanz des Übertragers leitend. Die normale Durchschaltung dienen. Diode D 2 wird dann leitend, und über die Dioden

In jeder Stufe der Schaltungsanordnung nach 55 Dl und D 2 und den Lastwiderstand R fließt Strom Fig. 2 bildet die Kopplung von der vorhergehenden zur Quelle der Taktspannung A. Die leitende Diode Stufe bzw. von einer den Zyklus des Schieberegisters D 2 hat einen kleinen Widerstand und hält die Spanauslösenden Quelle ein Übertrager Ü, dessen Pri- nung an der Sekundärwicklung des Übertragers Ü märwicklung in Serie mit der normalen Diode ID 3 klein und verhältnismäßig konstant. Der Lastwiderund dem Widerstand Al verbunden ist. Diese 60 standR wird folglich in der Spannungsteilerkette Reihenschaltung ist zwischen Erde und der Leitung E maßgebend. Deswegen erscheint der durch die Viervon der vorhergehenden Stufe bzw. der Quelle ein- schichtdiode Dl durchgeschaltete, als Puls 1' in geschaltet. Zwischen Erde und dem Anschluß an die F i g. 3 e dargestellte Ansteuerimpuls vornehmlich an die Taktspannung A bzw. B führende Leitung ist eine ihm. Dies gilt als die Auslösung der Stufe I. Die von dem Lastwiderstand R, der Sekundärwicklung 65 normale Diode HD 3 wird auch leitend. Dadurch des Übertragers Ü und der normalerweise gesperrten wird ermöglicht, den Ansteuerimpuls der Taktspan-Vierschichtdiode D1 gebildete Spannungsteilerkette nung A zur nachfolgenden Stufe zu übertragen, eingeschaltet. Unter Vierschichtdiode ist hier ein Wenn die Taktspannung A wieder auf Erdpotential

zum Zeitpunkt ί2 zurückgeht, so wird der Strom durch die Dioden Dl und D 2 und den Widerstand R zu Null. Die Vierschichtdiode kippt dann wieder in den Sperrzustand zurück und bleibt gesperrt.

In der Stufe II beginnt Puls T dieselbe Reihenfolge, welche sich in allen Stufen aufeinanderfolgend wiederholt. Die Verzögerungszeit zwischen der Vorderflanke des Ansteuerimpulses jeder Taktspannung und der Vorderflanke der am Lastwiderstand erscheinenden Spannung wird nur durch die Schaltzeit der Diode D 2 bestimmt, da die Vierschichtdiode D1 schon vorher leitend gemacht wurde. Bei Bedarf kann deshalb für die Diode D 2 eine entsprechend schnelle Schaltdiode verwendet werden, während keine besondere Anforderung an die Vierschichtdiode Dl besteht. Durch Wahl eines entsprechend hohen Übersetzungsverhältnisses des Übertragers Ü wird die Schaltung unempfindlich gegen Toleranzen der Zündspannung der Vierschichtdioden.

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Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für die Durchschaltung von Radar-Echosignalen auf verschiedene voneinander unabhängige Entfernungskanäle unter Verwendung eines mehrstufigen, mit einer bestimmten Schiebetaktfrequenz betriebenen Schieberegisters, von dem jede Stufe aus einer die Durchschaltung der Radar-Echosignale bewirkenden Schaltstufe und einer der Vorbereitung der nachfolgenden Schaltstufe dienenden Torstufe aufgebaut ist, und bei der zwei über zwei getrennte Leitungen geführte, mit einem Tastverhältnis von 1:1 arbeitende Taktspannungen vorgesehen sind, die gegeneinander eine Phasenverschiebung von 180° aufweisen und von denen die eine Taktspannung die erste, dritte, fünfte ... usw. und die andere Taktspannung die zweite, vierte, sechste ... usw. Schaltstufe des Schieberegisters ansteuert, dadurchgekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in jeder Stufe ein einen fallenden Bereich in der Kennlinie aufweisender elektronischer Schalter, insbesondere eine Vierschichtdiode, vorgesehen ist, der durch die Vorderflanke des zur vorhergehenden Schaltstufe gehörenden Ansteuerimpulses im voraus leitend gemacht und durch die Hinterflanke des zur jeweiligen Schaltstufe gehörenden Ansteuerimpulses gesperrt wird, und daß der letztgenannte Ansteuerimpuls über den sich in leitendem Zustand befindenden elektronischen Schalter zur Auslösung der jeweiligen Schaltstufe und Einschaltung des entsprechenden Entfernungskanals durchgeschaltet wird und zugleich mit seiner Vorderflanke den elektronischen Schalter in der nachfolgenden Stufe im voraus zündet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspannung des Schalters größer ist als die Ansteuerimpulse der Taktspannungen, damit ein Ansteuerimpuls nur durch einen, den im voraus vorbereiteten Schalter der jeweiligen Stufe durchgeschaltet wird.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe der Schalter nach dessen Zünden so lange leitend bleibt, bis der dadurch fließende Strom nach der Durchschaltung des zugehörigen Ansteuerimpulses einen Minimalwert unterschreitet.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe die weitere Übertragung des zur vorhergehenden Stufe gehörenden, den Schalter in der jeweiligen Stufe zündenden Ansteuerimpulses zur nachfolgenden Stufe verhindert, aber die weitere Übertragung des durch den Schalter der jeweiligen Stufe durchgeschalteten Ansteuerimpulses zur nachfolgenden Stufe erlaubt ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen allen nebeneinanderliegenden Stufen eine normale Diode in Serie so eingeschaltet ist, daß die Diode bezüglich des zur vorhergehenden Stufe gehörenden, den Schalter in der jeweiligen Stufe zündenden Ansteuerimpulses gesperrt ist, um die weitere Übertragung dieses Ansteuerimpulses zur nachfolgenden Stufe zu verhindern, und bezüglich des durch den Schalter in der jeweiligen Stufe durchgeschalteten Ansteuerimpulses leitend ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Übertrager als Kopplungen zwischen den Stufen dienen.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe der von der vorhergehenden Stufe herkommende Ansteuerimpuls durch den Übertrager so weit herauftransformiert ist, daß dieser zum Zünden des Schalters ausreicht.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe in Serie mit der Primärwicklung des Übertragers ein Widerstand eingeschaltet ist, der den Strom durch den Schalter der nachfolgenden Stufe begrenzt.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe der Schalter in Serie mit einem Lastwiderstand und der Sekundärwicklung des mit der vorhergehenden Stufe koppelnden Übertragers verbunden ist und in dieser Reihenfolge zwischen Erde und dem Anschluß an die eine der Taktspannungen führenden Leitungen eingeschaltet ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine normale Diode parallel an die Sekundärwicklung so angeschaltet ist, daß die Diode bezüglich des zur vorhergehenden Stufe gehörenden, den Schalter in der jeweiligen Stufe zündenden Ansteuerimpulses gesperrt und bezüglich des durch den Schalter in der jeweiligen Stufe durchgeschalteten Ansteuerimpulses leitend ist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anfangsimpuls an den Eingang der ersten Stufe der Reihe angelegt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen