DE1516814C - Verfahren zur Fernübertragung binärkodierter Radarantennen-Winkelstellungen und binärquantisierter Radarechosignale - Google Patents

Description

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matisch an, wie die Amplituden quantisiert werden, ter 3 verbunden, die durch einen bistabilen Multiwenn eine Wolkenfront abgetastet wird und die vibrator 4 gesteuert werden. Der Aufbau ist derart, Amplitude der Echosignale etwa dem im oberen Teil daß jede der Stellungen des Zählers einem Ausgang der Fig. 1 gezeigten Verlauf folgt, derart, daß je- der Matrixschaltung zum Entschlüsseln entspricht, weils bei Durchgang der Amplitude durch einen der 5 Die Zeitbasis B des Radargerätes, die einen Ausvorgegebenen Pegel ein Impuls ausgelöst wird. Das löseimpuls nach der Emission einer Impulsfolge lie-Ergebnis erkennt man im unteren Teil der Fig. 1. fert, ist über den Kippkreis 5 mit dem Auslöse-Fig. 2 läßt dann die entsprechenden Isoecholinien I eingang I₁ des Zählers 1 verbunden, wenn dieser erkennen, wenn sie auf einem Sichtschirm abgebildet Kippkreis entsperrt ist.
werden. io Jeder der Ausgänge der Matrixschaltung 2 ist mit

Um nun die Daten Echosignallaufzeit, Echosignal- dem Eingang eines UND-Gatters verbunden, welches amplitude und Winkellage der Antenne mit einem in einem Block 6 angeordnet ist. Die anderen EinMinimum an Übertragungskapazität weiterleiten zu gänge dieser UND-Gatter sind parallel zum Amplikönnen (wobei die Übertragungskapazität bekannt- tudenfilter F geschaltet, welches die Amplituden auf lieh als das Produkt aus Zeit und Bandbreite den- 15 eine festgelegte Höhe begrenzt,
niert ist), geht man gemäß der Erfindung so vor, daß Wenn ein Impuls über die Leitung 7 läuft und die den ersten Zeitinkrementen entsprechenden dabei von der Weiterleiteinrichtung auf die Telefon-Videoquanten nicht übertragen werden und die da- leitung L kommt, bringt er den Kippkreis 5 in Entdurch frei werdende Übertragungskapazität für die Sperrstellung, so daß die Abgangsimpulse des Radar-Übertragung der Winkelstellungswerte ausgenützt 20 gerätes den zyklischen Zähler 1 auslösen,
wird, wobei die Übertragung der Signale für die Wenn der bistabile Multivibrator 4 in der Schalt-Winkelstellungen in gleichartiger Modulation wie stellung 4_t ist, dann sind die Gatter 3 offen; die Madiejenige der Videoquanten erfolgt. Die Übertragung trixschaltung zum Entschlüsseln 2 gibt eine charakder den ersten Zeitinkrementen zugeordneten Video- teristische Spannung auf einen Ausgang, welcher der quanten ist nämlich gar nicht erforderlich, weil 25 Lage des Zählers 1 entspricht.

Wolkenfelder in so großer Nähe auch ohne Wetter- Wenn bei der Rückkehr das Echosignal einen der

radar erfaßbar sind und die Information nur Bedeu- vorbestimmten Pegel übersteigt, dann liefert das

tung hat für die weiter entfernten Flugziele. Es ver- Amplitudenfilter des Radarempfängers einen Impuls

steht sich, daß die erfindungsgemäße Ausbildung be- an alle Eingänge der UND-Gatter des Blocks 6, die

sonders für meteorologische Radarverfahren von Be- 30 mit diesem Filter in Verbindung stehen. Ein einziges

deutung ist, aber auch in anderen Anwendungsfällen UND-Gatter des Blocks 6 empfängt sowohl Impulse

zweckmäßig sein kann, also wenn immer der Nah- des Filters F als auch die charakteristische Spannung,

bereich ohne besonderes Interesse ist. die von einer gegebenen Stellung der Matrixschal-

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Einrich- tung 2 kommt. Dieses UND-Gatter läßt dann den

tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- 35 Impuls hindurch, welcher eine »1« auf den ent-

fahrens soll nachstehend an Hand der F i g. 3 der sprechenden Kippkreis des Registers 8 mit neunund-

Zeichnung näher erläutert werden. Es handelt sich vierzig Kippkreisen gibt. Nach einem Zyklus des

um eine meteorologische Radaranlage. automatisch betätigten Schalters 1 können viele

Wenn die Antenne in eine bestimmte Richtung UND-Gatter entsperrt sein. Die »1 «-Werte bleiben in

weist, ist die Einrichtung dazu bestimmt, mit einer 4° den entsprechenden Lagen des Kippkreisregisters 8

Genauigkeit von 1 km auf eine Entfernung von registriert. Die »O«-Werte bleiben auf dem Register 8

maximal 100 km den Abstand des Echosignals zu hinter den UND-Gattern, die nicht entsperrt worden

messen, wenn ihre Amplitude einen der vorher fest- sind.

gelegten Amplitudenpegel passiert, wobei das ver- Zu Beginn des Vorganges laufen die Impulse über

wendete Radargerät hier eine Pulsfolgefrequenz von 45 die Leitung 7, die über die Leitung 9 mit dem Steuer-

über 30 Perioden pro Sekunde hat. eingang der Kippkreise des Registers 8 verbunden ist,

Die Echosignale gelangen über ein am Eingang und löschen, was zuvor in diesem Register registriert

angeordnetes Amplitudenfilter F bekannter Bauart, worden ist; d. h., sie machen die Anordnung für einen

welches gleichmäßige Impulse liefert, wenn die Am- neuen Betriebsvorgang bereit. Der Meßvorgang er-

plitude dieser Echosignale über dem festgelegten 50 streckt sich jetzt auf Entfernungen zwischen 0 und

Eingangspegel liegt. 50 km.

Man erkennt in F i g. 3 einen zyklischen Zähler 1 Wenn die hindurchgekommene charakteristische

mit neunundvierzig Stellungen. Der Zähler wird Spannung an der Stelle »49« angekommen ist, dann

automatisch betätigt, und die Zählerstellungen laufen stoppt der Zähler 1 über die Leitung 10, und der

eine nach der anderen mit einem Zeitabstand von 55 Kippkreis 5 wird in seine Sperrstellung gebracht. Die

genau Organe 1, 2, 4 (Zähler, Matrixschaltung und Multi-

1 vibrator) sind dann in der Ruhestellung, bis der fol-

150 000 gende Impuls auf der Leitung 7 erscheint.

Der Multivibrator 4, der über die Leitung 11 mit

zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stellungen ab, 60 der Leitung 7 verbunden ist, wird durch die Impulse

wenn der erste Impuls ausgelöst ist. Die Zeit von der Weiterleiteinrichtung auf die Telefonleitung betätigt. Er ändert seinen Schaltzustand bei jedem Im-

1 Sekunde P^u'^s· ^^e' ^e'^nem seiner beiden Zustände nimmt er die

150 000 Lage 4, ein und verbindet den Zähler 1 und die Ma-

65 trixschaltung 2 nach dem Anlaufen des Zählers. In

entspricht einer Durchlaufstrecke von 2 km der den anderen seiner beiden Zustände nimmt er die

elektromagnetischen Wellen. Der Zähler ist mit einer Lage 4₂ ein und verbindet nun nicht mehr den Zäh-

Matrixschaltung 2 zum Entschlüsseln über die Gat- ler 1 mit der Matrixschaltung 2, bis der Zähler I

seine Zählstellung »49« erreicht hat, d. h., wenn allein der zweite Zyklus des Zählers 1 durch die Matrixschaltung 2 hindurchläuft und die Anordnung nun die Entfernungen mißt, die zwischen 50 und 100 km liegen. ^:

Am Anfang des Vorganges läßt der Impuls der Leitung 7, der über die Leitung 9 übertragen worden ist und der den Inhalt des Registers 8 mit den 49 Kippkreisen gelöscht hat, gleichzeitig diesen Inhalt auf einen Ringkernspeicher 12 mit 49 Speicherplätzen laufen.

Die Informationen über die Entfernung müssen aufgenommen, in binäre Signale umgewandelt und auf eine Telefonleitung L geschickt werden. Zu diesem Zweck weist die Einrichtung einen Taktgeber 13 auf, welcher Impulse mit einer Impulsfolgefrequenz von 1500 Hz liefert, wobei die Impulsfrequenz derjenigen der Übertragung entspricht. Die Impulse des Taktgebers steuern einen Ringzähler 14

mit 50 Zählstellen, welcher daher -r^- Sekunde zum

' Durchlaß eines Zyklus braucht. Die Stellungen des Zählers sind durch eine Matrixschaltung 15 zum Entschlüsseln mit 50 Stellungen markiert, welche das Auftreten einer Spannung auf einem ihrer 50 Ausgänge in Übereinstimmung mit der Zählstellung des Ringzählers hervorruft. Die aufeinanderfolgenden Stellungen entsprechen mehrfach aufeinanderfolgenden Abständen von 1 km.

Die Stellungen »2« bis »50« der Matrixschaltung 15 sind mit den Stellungen »1« bis »49« des Ringkernspeichers 12 verbunden. Die Stellung 1 spielt eine besondere Rolle. Sie ist mit der Weichenschaltung 16 verbunden, welche einen Anfangszeitpunkt des Ringzählers 14 in seiner Zählstellung »1« markiert, indem sie einen Impuls auf die Leitung 7 liefert. Dieser Impuls löst den Meß- und Registriervorgang der Entfernung aus, welcher Informationen über die Entfernung auf das Ringkernspeicherwerk 12 liefert.

Während der Ringzähler 14 von »2« bis »50« durchläuft, tasten die Leitungen »2« bis »50« der Matrixschaltung 15 die Stellungen »1« bis »49« des Ringkernspeichers ab. Wenn eine Speicherzelle des Speichers 12 eine »0« enthält, dann wird über die Leitung 17 ein Kippkreis 18 in die Lage 18_t gebracht, und ein Frequenzgenerator 19 von der Frequenz F₁ sendet seine Frequenz auf die Leitung. Wenn die Zelle des Speicherwerkes 12 jedoch »1« enthält, dann bringt die Leitung 17 den Kippkreis 18 in die Stellung 18₂, und ein Frequenzgenerator 20 von der Frequenz F₂ schickt seine Frequenz auf die Leitung. Wenn der Zähler 14 sich in seiner Zählstellung »1« befindet, dann wird die Leitung »1« der Matrixschaltung 15 auf einen Kippkreis 21 geschaltet, der mit dem Speicher 12 verbunden ist. Dieser Kippkreis kippt jedesmal und versucht damit einen Lägewechsel des Kippkreises 18. Jeder auf die Leitung geschickte Impulszug beginnt wechselweise mit einer »0« oder mit einer »1«, und dieser Wechsel wird für das Signalauswertungswerk am Eingang verwendet.

Um die Informationen über die Winkellage der Antenne auf die Leitung zu geben, wird ein binärer Lageanzeiger 22, ein Ermittlungsorgan 23, ein Kippkreis 25, eine 25fach-Dehnschaltung 27 und ein ίο weiterer Kippkreis 28 in Betrieb gesetzt.

Die Winkelgenauigkeit ist durch den Umlauf der Antenne während der Zeit gegeben, die das Abtasten einer Entfernung von 100 km dauert. Dieses Abtasten

dauert etwa 100 bits, d. h. -jr Sekunde. Die verwendete Radarantenne, die in der Sekunde einmal umläuft, ist während dieser Zeit um

36Q^C
15-12

= 2^C

gedreht worden.

Ein Anzeigegerät 22 für die Winkellage Ω der

as Radarantenne umfaßt dreizehn binäre Ziffern. Die fünf ersten Ziffern bilden eine unveränderliche Gruppe, welche die Ankunft der Information über die Winkellage anzeigt. Die acht letzten Ziffern geben die Winkellage der Antenne an. Eine Decodierschaltung23, welche durch die Signale auf den Leitungen »2« bis »14« der Matrixschaltung 15 angesteuert wird, erlaubt das Ablesen der Winkellage des binären Anzeigegerätes 22. Die Ausgangsleitung 24 steuert den Kippkreis 25, der wie der Kippkreis 18 die Frequenz F₁ des Generators 19 weiterleitet, wenn die Decodierschaltung 23 eine »0« liefert, und die Frequenz F₂ des Generators 20, wenn eine »1« ermittelt wird.

Die Anzeigen der Winkellage werden auf die TeIefonleitungL gegeben, auf welche schon die Entfernungsanzeigen gegeben werden. Zu diesem Zweck steuert die Weiche 16 über eine Leitung 26 eine 25fach-Dehnschaltung. Die Telefonleitung L ist direkt mit einem Kippkreis 28 verbunden. Unter der Wirkung der Schaltung 27 verbindet der Kippkreis 28 die Telefonleitung über den Kippkreis 25 mit dem Decoder 23. Unter der Wirkung der Leitung 29, die mit dem Ausgang »14« der Matrixschaltung verbunden ist, schließt der Kippkreis 28 die Telefonleitung L an die Entfernungsinformationen an, die über den Kippkreis 18 geleitet werden.

Am anderen Ende der Telefonleitung L kann der Empfang mit Hilfe aller geeigneten Mittel durchgeführt werden, wie im übrigen auch mit Hilfe aller klassischen Verfahren, wie Lochstreifen oder aller Mittel, die es erlauben, visuelle Informationen zu erlangen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

1176 727 bekannt. Schließlich lehrt die französische

Patentanspruch: Patentschrift 1 365 972 die Verbindung von Ampli

tuden- und Zeitquantisierung von Radarsignalen.

Verfahren zur Fernübertragung der Winkel- Insbesondere die österreichische Patentschrift

Stellungen einer Radarantenne in binärkodierter 5 225 242 befaßt sich mit dem Problem, die zu über- und der Radarechosignale in binärquantisierter tragende Information an Videosignalen möglichst Form, wobei die Videosignale amplitudenquanti- von allen Redundanzen zu befreien, um so eine Versiert werden und eine Zeitquantisierschaltung ringerung der zu übertragenden Bandbreite zu ervorgeseKen ist zur Erzeugung von Zeitinkremen- reichen.

ten entsprechend der von den ausgesandten io Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Radarsignalen zurückgelegten Entfernung und als Verfahren zur Fernübertragung der Winkelstellungen Speicher für die Videoquanten eine Gruppe von einer Radarantenne in binärkodierter und der Radarbistabilen Schaltungen dient, denen je ein UND- echosignale in binärquantisierter Form, wobei die Gatter vorgeschaltet ist, deren einer Eingang mit Videosignale amplitudenquantisiert werden und eine dem amplitudenquantisierten Videosignal und 15 Zeitquantisierschaltung vorgesehen ist zur Erzeugung deren anderer Eingang mit dem Zeitquantisier- von Zeitinkrementen entsprechend der von den aussignal beaufschlagt ist, und ein Taktgeber zur gesandten Radarsignalen zurückgelegten Entfernung gegenüber der Einspeicherung viel langsameren und als Speicher für die Videoquanten eine Gruppe Abtastung der gespeicherten Videoquanten vor- von bistabilen Schaltungen dient, denen je ein UND-gesehen ist, dadurch gekennzeichne t, ao Gatter vorgeschaltet ist, deren einer Eingang mit dem daß die den ersten Zeitinkrementen entsprechen- amplitudenquantisierten Videosignal und deren anden Videoquanten nicht übertragen werden und derer Eingang mit dem Zeitquantisiersignal beaufdie dadurch frei werdende Übertragungskapazität schlagt ist, und ein Taktgeber zur gegenüber der Einfür die Übertragung der Winkelstellungswerte speicherung viel langsameren Abtastung der geausgenutzt wird, wobei die Übertragung der Si- 35 speicherten Videoquanten vorgesehen ist, zu schafgnale für die Winkelstellungen in gleichartiger fen, bei dem die Übertragung der Videosignale und Modulation wie diejenige der Videoquanten er- der Winkelstellungssignale der Antenne innerhalb folgt. einer vorgegebenen kurzen Zeitspanne über eine ge

meinsame Telefonleitung zu einer Auswertezentrale

. 30 übertragen werden können. Dies ist besonders für

Wetterradar wichtig. Bei Wetterradargeräten erscheinen die Bilder der Wolken in einem Umkreis, der einer Strahlungszone von z. B. 100 km entspricht,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fernüber- und wenn man diese Bilder zusammenhängend über tragung der Winkelstellungen einer Radarantenne 35 eine Telefonleitung übertragen will, ist es erforder- und der Echosignale der zugehörigen Radaranlage. lieh, sie zunächst in einem Speicherwerk zu spei-Es ist bekannt, die Winkelstellungen der Radar- ehern. Die Bilder sollen so schnell wie möglich überantenne und die Radarechosignale in binärkodierter tragen werden, da die gewonnenen Auskünfte für bzw. binärquantisierter Form zu übertragen. Dabei in der Luft befindliche Flugzeuge bestimmt sind, inskönnen die Videosignale amplitudenquantisiert sein, 40 besondere wenn man die kurze Zeit in Rechnung und man kann eine Digitalisierung der Echolaufzeit- stellt, die ein Flugzeug, welches diese Informationen werte mittels einer Zeitquantisierschaltung vorneh- von einem solchen Radargerät bekommt, benötigt, men. Ein Speicher kann vorgesehen sein, bestehend um eine Entfernung von 100 km zu durchmessen, aus UND-Gattern mit nachgeschalteten bistabilen Für ein Flugzeug, welches mit großer Geschwindig-Schaltungen, an deren einem Eingang das Zeit- 45 keit fliegt und welches in Schwierigkeiten in den quantisiersignal liegt, während der andere Eingang Wolken geraten kann, die es durchfliegen muß, wenn mit dem Videosignal beaufschlagt wird. Der Speicher diese sehr dicht sind oder sich durch starke Turbukann dann ausgelesen werden mittels eines Takt- lenzgebiete auszeichnen, ist es außerordentlich wichgebers, wobei die Abtastung wesentlich langsamer tig, sehr schnell über die Dichte dieser Wolken beerfolgen kann als die Einspeicherung. Dieser Stand 50 nachrichtigt zu werden.

der Technik ergibt sich aus der britischen Patent- Man hat festgestellt, daß die Amplitude des von

schrift 932 068 in Verbindung mit der öster- den Wolken zurückgeworfenen Radarechos mit steireichischen Patentschrift 225 242. gender Dichte der Wolken zunimmt. Ein für die

Bei dem Verfahren gemäß der erstgenannten Übertragung sehr wichtiges Signal ist daher die Druckschrift werden die Winkelstellungen der An- 55 Dichte einer Wolke, die sich in einer gewissen Enttenne in Form der Modulation eines Trägers gleich- fernung in einer vorbestimmten Richtung befindet, zeitig mit den aus den Videosignalen gewonnenen Wenn man die Veränderung der Dichte einer

Modulationssignalen eines zweiten Trägers über- Wolke längs einer Richtung, die von einem Radartragen, auf der Empfangsseite ausgefiltert und ge- gerät abgetastet wird, ermittelt, dann stellt man fest, trennt ausgewertet. Bei der letztgenannten Druck- 60 daß diese Dichte in Wirklichkeit nicht eine Diskontischrift tritt das Problem der Winkelübertragung nicht nuität für eine gleiche Entfernung wie diejenige der auf, da eine Direktablesung auf einem Sichtschirm Wolke ist. Die Echosignale, die aus dieser Richtung erfolgt. folgen, sind diffus, und wenn man das Bild der

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 098 040 ist es Wolke in einem Radarschirm betrachtet, dann ist es ebenfalls bekannt, insbesondere bei Wetterradar- 65 nicht sauber. Dieses Problem wurde, wie oben er-Verfahren eine Amplitudenquantisierung der Echo- wähnt, durch die Amplitudenquantisierung gelöst; signale vorzunehmen. Das Binärkodieren von Radar- man arbeitet mit sogenannten »Isoecholinien«.
Signalen ist auch aus der deutschen Aiislegeschrift Die Fig. 1 und 2 der ZeichnungiMi deuten sehe-