DE1523146C

DE1523146C - Doppler frequency discriminator

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Publication number: DE1523146C
Authority: DE
Inventors: Ernest Peter Chatsworth; Rudy Erland Wesley St. Granada Hills; Calif.; O'Brien Donald Joseph Detroit Mich.; Longerich (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp

Description

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Die Erfindung betrifft einen Dopplerfrequenz- phasenverschoben sind. Der andere Kanal stellt einenThe invention relates to a Doppler frequency phase shifted. The other channel provides you

diskriminator zur Messung einer in einem einzelnen Phasenschieber dar, verändert ebenfalls die Amplitudediscriminator for measuring one in a single phase shifter, also changes the amplitude

Wechselspannungsimpuls, dessen Länge einem kleinen des Signals nicht, verschiebt jedoch die Phase von 0 bisAC voltage pulse, the length of which is not a small one of the signal, however shifts the phase from 0 to

Bruchteil einer Sekunde entspricht, enthaltenen Dopp- 180° entsprechend einer Frequenzänderung von 0 bisCorresponds to a fraction of a second, contained double 180 ° corresponding to a frequency change from 0 to

lerverschiebungsinfbrmation. 5 unendlich. In einem Paar von Shunt-Diodendetek-shift information. 5 infinite. In a pair of shunt diode detectors

Es sind bereits derartige Systeme zur Auffindung toren werden die Ausgänge der beiden Kanäle aus-Such systems are already in place to locate the outputs of the two channels.

von Dopplerverschiebungen aus einem einzelnen gewertet, d. h., es wird die vektorielle Summe derevaluated by Doppler shifts from an individual, d. i.e., it becomes the vector sum of the

zurückkehrenden Echoirnpuls bei Sonar-Systemen Ausgänge gebildet. Weist der einzige Ausgang desReturning echo pulse formed in sonar systems outputs. Know the only exit of the

vorgeschlagen worden. Normalerweise arbeiten solche einen Kanals gegenüber einem der Ausgänge deshas been proposed. Usually such a channel works opposite one of the outputs of the

Systeme mit Zählung der Anzahl der Nulldurchgänge io anderen Kanals eine Phasenverschiebung von 90° auf,Systems with counting of the number of zero crossings in the other channel have a phase shift of 90 °,

des Echosignals im Vergleich mit den Sendeimpulsen so ist der Gleichspannungsausgang der Shunt-Dioden-of the echo signal in comparison with the transmission pulses, the DC voltage output of the shunt diode

und zeigen die Differenz als Dopplerverschiebung an. detektoren 0. Bei einer Phasenverschiebung kleinerand show the difference as a Doppler shift. detectors 0. With a phase shift smaller

Bei einem bekannten Sonar-System mit Impulsen von oder größer als 90° ergibt sich entsprechend einIn the case of a known sonar system with pulses of or greater than 90 °, the result is a correspondingly

30 Millisekunden Länge und einer Frequenz von positiver oder negativer Gleichspannungsausgang an30 milliseconds in length and a frequency of positive or negative DC voltage output

8 kHz zeigt ein Dopplereffekt freies Echo 481 Null- »s den Detektoren (Zeitschrift »Electronic Technology«,8 kHz shows a Doppler effect free echo 481 zero- »s the detectors (magazine» Electronic Technology «,

durchgänge, die von 240 Vollschwingungen um 360° November 1961).transits that of 240 full oscillations to 360 ° November 1961).

mit Nulldurchgängen am Anfang und am Ende her- Schließlich ist auch eine Schaltung zur Bestimmungwith zero crossings at the beginning and at the end. Finally, there is also a circuit for determining

rühren. Bei diesem Meßverfahren werden Schritte der Phasenverschiebung zwischen zwei Frequenzenstir. In this measuring method, steps are used to shift the phase between two frequencies

gezählt (d. h. die Nulldurchgänge in ganzen Zahlen), bekannt, bei der eine erste Frequenz direkt einemcounted (i.e. the zero crossings in whole numbers), known at which a first frequency directly a

und demnach ist die Auflösung durch diejenige ao Phasendetektor zugeführt wird und eine zweite Fre-and accordingly the resolution is supplied by that ao phase detector and a second frequency

Mindestfrequenzverschiebung begrenzt, welche einer quenz mit einem Hilfssignal moduliert wird und dannMinimum frequency shift limited, which one quenz is modulated with an auxiliary signal and then

Veränderung der Nulldurcbgangszählung um eine ebenfalls dem Phasendetektor zugeführt wird. DieseChange in the zero passage count by one is also fed to the phase detector. This

Zählung verändert. Im Falle des mit 8 kHz arbeitenden bekannte Schaltung ist besonders zur BestimmungCount changed. In the case of the known circuit operating at 8 kHz, it is particularly important to determine

Systems, wie es oben beschrieben wurde, ist diese des Vorzeichens der Differenz zwischen den zweiSystem, as described above, is that of the sign of the difference between the two

Frequenz . as Eingangsfrequenzen geeignet und beruht darauf, daßFrequency. as input frequencies and is based on the fact that

die Phase des Hilfssignaifrequenzausgangs aus demthe phase of the auxiliary signal frequency output from the

8000 j ⁼ 16,632 (Hz). Phasendetektor mit der momentanen Phase des Hilfs-8000 j ⁼ 16.632 (Hz). Phase detector with the current phase of the auxiliary

/ il lih id bi di Vlih i Ab/ il lih id bi di Vlih i Ab

8000 j , ()8000 j, ()

481 / signals verglichen wird, wobei dieser Vergleich in Abhängigkeit von der Überlagerungsfrequenzkomponente 481 / signals is compared, this comparison depending on the superposition frequency component

Ebenfalls ist ein solches System natürlich auch auf 30 vorgenommen wird, und zwar mit einer Wiederholdie Auffindung von Frequenzverschiebungen in Stufen frequenz, die gleich der Differenz zwischen den zwei von 16,632Hz beschränkt. Wenn die Dopplerver- Eingangsfrequenzen ist (USA.-Patentschrift 3 092 736). Schiebung beispielsweise durch Bewegung eines Schiffes Das Auflösungsvermögen bei diesen bekannten hervorgerufen wird, darm kaon diese Auflösung auch Schaltungen ist jedoch relativ schlecht, und sie sind in ±2,97 Knoten ausgedrückt werden.da die Frequenz- 35 im vorliegenden Anwendungsfall ungeeignet, da sich Verschiebung für einen Knoten bei einem 8-kHz- sehr geringe Dopplerverschiebungen mit Hilfe dieser System 5,6 Hz entspricht. Daraus ergibt sich, daß die bekannten Schaltungen insbesondere bei starkem Auf-Nulldurchgangsmethode bei einem Dopplersystem in treten eines Rauschens nicht mehr erfassen lassen. Es sehr nachteiliger Weise das AuflÖEevermögen in Ab- ist zwar bekannt, einen Phasenschieber und dann s'<vi hängigkeit von der Sendefrequenz und der Impuls- 40 Phasenvergleichseinrichtung zum Erfassen von ί ·> länge begrenzt. Die Erfindung beseitigt nun diesen quenzverschiebungen schlechthin zu verwenden oder schwerwiegenden Nachteil und verbessert die Auf- zur Erfassung einer Frequenzdifferenz und deren findung von Dopplerverschiebungen um etwa eine Vorzeichen, es ist aber nicht bekannt, derartige Bau-Größenordnung, wobei innerhalb vernünftiger Gren- elemente bei Impulsdopplersystemen zu verwenden, zen die Auflösung nicht durch die Impulslänge in 45 um so die in einem einzigen zurückkehrenden Signal nachteiliger Weise beeinflußt wird. enthaltene Dopplerverschiebung mit besonders hoherSuch a system is of course also carried out on 30, with a repeat Finding frequency shifts in steps frequency equal to the difference between the two limited to 16.632Hz. When the Doppler input frequencies is (U.S. Patent 3,092,736). Displacement, for example, by moving a ship. The resolving power of these known However, because this resolution is also caused by circuits, it is relatively poor, and they are expressed in ± 2.97 knots. since the frequency 35 is unsuitable in the present application, since Shift for a node at an 8 kHz very small Doppler shifts with the help of this System corresponds to 5.6 Hz. It follows from this that the known circuits especially with the strong on-zero crossing method in the case of a Doppler system, the occurrence of a noise can no longer be detected. It a very disadvantageous way the AuflÖEevermögen in Ab- is known, a phase shifter and then s' <vi dependence on the transmission frequency and the pulse phase comparison device for detecting ί ·> limited length. The invention now eliminates these quenzverschrifts or simply to use serious disadvantage and improves the recording of a frequency difference and its Finding Doppler shifts by about one sign, but it is not known to have such a structural order of magnitude, to be used within a reasonable range of elements in pulse Doppler systems, zen the resolution not by the pulse length in 45 so that in a single returning signal is adversely affected. contained Doppler shift with a particularly high

Es ist auch ein Frequenzdiskriminator bekannt, bei Genauigkeit zu messen.A frequency discriminator is also known to measure with accuracy.

dem eine Eingangswechselspannung, deren Frequenz Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestehtwhich is an AC input voltage, the frequency of which is the object of the present invention

bestimmt werden soll, einmal einem frequenzab- darin, einen Frequenzdiskriminator zu schaffen, deris to be determined, once a frequency-dependent to create a frequency discriminator that

hängigen Phasenschieber mit nachgeschaltetcm Pha- 50 ein besonders gutes Auflösungsvermögen hat und beipending phase shifter with downstream cm Pha- 50 has a particularly good resolving power and at

sendiskriminator und zum anderen diesem Phasen- Impulsdopplersystemen Verwendung findet,transmission discriminator and, on the other hand, this phase impulse doubler system is used,

diskriminator direkt zugeführt wird und bei dem die Dieser Frequenzdiskriminator ist zur Messungdiscriminator is fed directly and in which the This frequency discriminator is used for measurement

Ausgangsgröße des Phasendiskriminstors als Anzeige außerordentlich kleiner Dopplerverschiebungen ein-Output variable of the phase discriminator as an indication of extremely small Doppler shifts

der Frequenz des Eingangssignals dargestellt wird. Als schließlich einer Dopplerverschiebung vom Werte 0the frequency of the input signal. As finally a Doppler shift from the value 0

frequenzabhängiger Phasenschieber ist hier ein Über- 55 geeignet, und mit ihm kann sogar ein DopplersignalA frequency-dependent phase shifter is suitable here, and it can even be used to generate a Doppler signal

trager verwendet, dessen Sekundärwicklung eine der Größe 0 bei einem hohem Hintergrundrauschenused whose secondary winding is a size 0 with a high background noise

Mittelanzapfung aufweist, und über eine der auf diese festgestellt werden.Having central tapping, and one of the to be determined on this.

Weise erhaltenen Hälften der Sekundärwicklung ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch dieWay obtained halves of the secondary winding is This object is achieved according to the invention by the

ein Reihenresonanzkreis parallel geschaltet und auf Verwendung folgender Schaltmittel gelöst:
einen Normwert der Versorgungsfrequenz abge- 60a series resonant circuit connected in parallel and released using the following switching means:
a standard value of the supply frequency

stimmt (britische Patentschrift 968 995). _a) einen frequenzabhängigen Phasenschieber, antrue (British patent specification 968 995). _a ) a frequency-dependent phase shifter

Bekannt ist auch ein Frequenzdiskriminator, bei dessen Eingang der WechselspannungsimpulsA frequency discriminator is also known, at whose input the alternating voltage pulse

dem ein Eingangssignal zuerst durch einen Vorver- ij_egt _un(j der die Phase in Abhängigkeit von derwhere an input signal by a first preliminary tests ij _eg t _{un (j} of the phase as a function of

stärker, einen Begrenzer und eine Sinuswellen for- Abweichung der Frequenz von einer Nominal-stronger, a limiter and a sine wave for- deviation of the frequency from a nominal

mende Schaltung geschickt wird und anschließend in 65 frequenz verschiebt,
zwei parallele Kanäle eingespeist wird. Der einemende circuit is sent and then shifted to 65 frequency,
two parallel channels is fed. The one

Kanal stellt einen Phasenspalter dar, dessen Aus- b) eine bistabile Schaltung, die mit erheblich überChannel represents a phase splitter, the output of which is b) a bistable circuit, which with considerably over

gänge gleiche Amplitude aufweisen, jedoch 180° der Nominalfrequenz liegender Ansprechfrequenzgears have the same amplitude, but response frequency 180 ° of the nominal frequency

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ansteuerbar ist, als Phasendiskriminator, an Wiederholungsfolge entspricht, an die horizontalenis controllable, as a phase discriminator, corresponds to repetition sequence, to the horizontal

dessen einem Eingang das nicht phasenver- Ablenkplatten legt. Der Phasendiskriminator, der alsone input of which does not place the phase deflection plates. The phase discriminator, which as

schobene Eingangssignal des Phasenschiebers und Multivibrator-Phasendiskriminator aufgebaut ist, hatshifted input signal of the phase shifter and multivibrator phase discriminator is built

an dessen anderem Eingang das phasenver- nicht nur ein hohes Auflösungsvermögen, sondernat its other input the phase-shifted not only a high resolution, but

schobene Ausgangssignal des Phasenschiebers 5 auch eine ausdrückliche Diskriminierung zwischenshifted output signal of the phase shifter 5 also express discrimination between

liegt, dem Informationssignal (Doppler) und Rauschen. Eslies, the information signal (Doppler) and noise. It

läßt sich mit Hilfe des Multivibrator-Phasendiskrimi-can be used with the help of the multivibrator phase discriminator

c) eine Integrationsschaltung am Ausgang des _natOrs sogar im äußersten Falle eine Dopplerinfor-Phasendiskriminators zur Integration von dessen mation vom Wert 0 bei einem hohen Rauschpegel, Ausgangsgröße über mindestens jeweils der _{lo z}. b. bei einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis, welches Länge des Wechselspannungsimpulses entspre- kleiner ist als 1, erfassen. _{c) an integration circuit} at the output of the natO rs even in the most extreme case a Doppler information phase discriminator to integrate its mation from the value 0 at a high noise level, output variable over at least the _{lo z} . b. if the signal-to-noise ratio is less than 1, the length of the alternating voltage pulse is less than 1.

chende Zeitintervalle und Dadurch, daß der Multivibratordiskriminator zweicorresponding time intervals and the fact that the multivibrator discriminator two

~ . _Λτ . .. α-Ja λ Paar im Kreuz geschalteter Komplementärtransistoren ~. _Λτ . .. α-Ja λ Pair of complementary transistors connected in a cross

d) eine Vorrichtung zur Anzeige des Ausgangs der _{verwendet er ben sich} Schaltzeiten von praktisch 0. Integrationsschaltung als Funktion der Doppler- _{Die Erfind wird nachfolgend an H}and eines frequenzinformation des Wechselspannungsim- Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung ^pulses· beschrieben. Es zeigtd) a device for displaying the output of the _{used he ben} switching times from virtually 0. integration circuit as a function of Doppler _{the invent will} be described _{below in H} and a frequency information of the Wechselspannungsim- embodiment with reference to the drawing · ^pulses. It shows

Der Phasenschieber hat in geeigneter Weise einen F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung in Form einesThe phase shifter suitably has a fig. 1 shows a simplified representation in the form of a

Frequenzdurchlaßbereich, der mindestens dem An- Block-Schaltbildes,Frequency pass band that corresponds to at least the block diagram,

derungsbereich des Wechselspannungsimpulses ent- ao F i g. 2 eine graphische Darstellung der Bandpaßspricht, und bewirkt eine Verzögerung, die kleiner ist charakteristik des frequenzabhängigen Phasenschieals die Länge des angelegten Wechselspannungs- bers in den Systemen nach den F i g. 1 und 4,
impulses. F i g. 3 eine graphische Darstellung der Frequenz-change range of the alternating voltage pulse ent- ao F i g. 2 shows a graphical representation of the bandpass filter and causes a delay that is smaller. 1 and 4,
impulse. F i g. 3 a graphical representation of the frequency

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Er- Verschiebungscharakteristik eines Abschnittes des fre-A particularly advantageous development of the displacement characteristic of a section of the fre-

findung besteht darin, daß die bistabile Schaltung 25 quenzabhängigen Phasenschiebers nach den F i g. 1finding is that the bistable circuit 25 is a frequency-dependent phase shifter according to the F i g. 1

einen bistabilen Multivibrator aufweist. und 4,has a bistable multivibrator. and 4,

Eine besonders einfache Schaltungsanordnung er- F i g. 4 eine schematische Darstellung einer bevorgibt sich dadurch, daß der bistabile Multivibrator zugten Ausführung eines Phasenschiebers und eines zwei in bekannter Weise als Multivibrator zusammen- Phasendiskriminators nach F i g. 1,
geschaltete npn-Transistoren und zwei in bekannter 30 F i g. 5 graphische Darstellungen der Wirkungs-Weise als Multivibrator zusammengeschaltete pnp- weise der Schaltung nach Fig. 1 unter Verwendung Transistoren aufweist und die Kollektoren des ersten eines herkömmlichen Phasendiskriminators und
npn-Transistors und des ersten pnp-Transistors zu- F i g. 6 eine graphische Darstellung bei Verwendung sammenliegen und auch die Kollektoren des zweiten des Phasendiskriminators nach F i g. 4.
npn-Transistors und des zweiten pnp-Transistors ver- 35 Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Die bunden sind und daß eine negative und eine positive Erfindung wird an den die Dopplerfrequenzen ver-Spannungsquelle gleicher Amplitude an den Emittern arbeitenden und darstellenden Teilen eines Signalder npn- bzw. pnp-Transistoren liegen, so daß die empfangssystems dargestellt. Die Signalquelle 10 ist Kollektorspannungen der zweiten npn- bzw. pnp- als Rahmen dargestellt und kann von einer Empfangs-Transistoren zwischen den beiden Potentialen der 4° antenne einer Radaranlage gebildet sein. Ebenso Spannungsquellen umschalten, wenn abwechselnd könnten die Signale von einem Empfangsübertrager entgegengesetzt gepolte Eingangssignale an der Basis eines gepulsten Sonar-Systems kommen. Der aus der der ersten npn- bzw. pnp-Transistoren liegen. Signalquelle 10 kommende Impuls wird durch einenA particularly simple circuit arrangement is shown in FIG. 4 shows a schematic representation of the fact that the bistable multivibrator is provided with an embodiment of a phase shifter and a phase discriminator according to FIG. 4 in a known manner as a multivibrator. 1,
switched npn transistors and two in known FIG. 5 graphical representations of the mode of operation as a multivibrator interconnected pnp- way of the circuit according to FIG. 1 using transistors and the collectors of the first of a conventional phase discriminator and
npn transistor and the first pnp transistor to- F i g. 6 shows a graphic representation when used together and also the collectors of the second of the phase discriminator according to FIG. 4th
npn transistor and the second pnp transistor are 35 First reference is made to FIG. The are bound and that a negative and a positive invention is connected to the Doppler frequencies ver-voltage source of the same amplitude at the emitters working and representing parts of a signal of the npn or pnp transistors, so that the receiving system is shown. The signal source 10 is collector voltages of the second npn or pnp shown as a frame and can be formed by a receiving transistor between the two potentials of the 4 ° antenna of a radar system. Likewise switch voltage sources if the signals from a receiving transmitter could alternately come from input signals of opposite polarity at the base of a pulsed sonar system. The one from which the first npn or pnp transistors lie. Signal source 10 incoming pulse is through a

Die nachteilige Begrenzung der Anwendungsweise Breitbandverstärker 11 mit geringen Verzerrungseigen-The disadvantageous limitation of the application broadband amplifier 11 with low distortion properties

der bekannten Systeme wird also vermieden, indem 45 schäften geleitet, um den Pegel des einkommendenThe known systems are thus avoided by having 45 shafts directed to the level of the incoming

eine relativ einfache Schaltung verwendet wird, um Signals in einer für die Weiterverarbeitung geeignetenA relatively simple circuit is used to convert signals into a suitable for further processing

die Dopplerverschiebung eines einzelnen Impulses Weise zu vergrößern. Der Ausgang des Verstärkers 11to enlarge the Doppler shift of a single pulse. The output of amplifier 11

bezüglich einer mittleren Normfrequenz zu bestimmen. und der Ausgang eines stabilen Oszillators 12 werdento be determined with respect to a mean standard frequency. and the output of a stable oscillator 12

Als frequenzabhängiger Phasenschieber gelangt eine in einem bekannten Mischer 13 gemischt, um eine Schaltung zur Anwendung, durch weiche ein Impuls 50 Zwischenfrequenz zu erhalten, deren Frequenzbereich nach Verstärkung geschickt wird. Diese Schaltung für die Weiterverarbeitung geeignet ist; dafür ist gekennzeichnet sich durch eine frequenzabhängige Pha- eignet ein Bereich von 10 kHz plus oder minus der senverschiebung und einen großen Frequenzdurchlaß- Abweichung des ankommenden Signals. Selbstbereich, so daß ein durch die Schaltung laufender verständlich muß der Oszillator 12 von außerordent-Impuls phasenverschoben wird als Funktion der 55 licher Stabilität sein, und aus diesem Grunde wird Frequenz des Impulses, wobei jedoch keine Ver- vorzugsweise ein Kristalloszillator verwendet, welcher zerrung der Frequenz stattfindet. stabil innerhalb einer Abweichung von weniger alsAs a frequency-dependent phase shifter, one gets mixed in a known mixer 13 to one Circuit for application by means of which a pulse 50 intermediate frequency is obtained, its frequency range is sent for reinforcement. This circuit is suitable for further processing; this is marked A range of 10 kHz plus or minus the is suitable due to a frequency-dependent phase sensor shift and a large frequency transmission deviation of the incoming signal. Self-area, so that one running through the circuit must understand the oscillator 12 from extraordinary pulse will be out of phase as a function of stability, and therefore will Frequency of the pulse, but no preference is given to using a crystal oscillator, which distortion of the frequency takes place. stable within a deviation of less than

Die von dem Phasendiskriminator gemessene resul- 20 Teilen auf 1 Million ist. Die Genauigkeit des ganzenThe result measured by the phase discriminator is 20 parts per million. The accuracy of the whole

tierende Phasendifferenz ist eine unmittelbare Funk- Systems wird begrenzt sowohl durch die Stabilitättating phase difference is an immediate radio system is limited by both the stability

tion der Frequenzabweichung des Impulses von der 60 des Oszillators als auch durch die Linearität des fre-tion of the frequency deviation of the pulse from the 60 of the oscillator as well as the linearity of the fre-

mittleren Normfrequenz. Die Auflösung ist dabei nur quenzabhängigen Phasenschiebers, welcher im folgen-mean standard frequency. The resolution is only a frequency-dependent phase shifter, which in the following

durch die Empfindlichkeit des Phasendiskriminators den beschrieben wird.by the sensitivity of the phase discriminator that is described.

beschränkt. Eine Darstellung der Dopplerabwei- Der Ausgang des Mischers 13 wird in der erforderchungsinformation kann in besonders praktischer liehen Weise in einem Zwischenfrequenzverstärker 14 Weise dadurch bewirkt werden, daß man die Aus- 65 verstärkt und dann dem frequenzabhängigen Phasengangsgröße des Phasendiskriminators an die verti- schieber 15 zugeführt und gleichzeitig über die Leikalen Ablenkplatten eines Kathodenstrahloszillogra- tung 16 in einen Begrenzungsverstärker 11 geleitet und phen legt und ein Kippsignal, welches der Impuls- von diesem in den Phasendiskriminator 20.limited. A representation of the Doppler deviation is the output of the mixer 13 in the required information can be effected in a particularly practical way in an intermediate frequency amplifier 14 by amplifying the output 65 and then feeding the frequency-dependent phase response variable of the phase discriminator to the shifters 15 and at the same time passed through the Leical deflection plates of a cathode ray oscilloscope device 16 into a limiting amplifier 11 and sets a tilt signal, which the pulse from this into the phase discriminator 20.

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Die wesentlichen Eigenschaften der Schaltung 15 Um ein solches Ergebnis sicherzustellen, muß zusind: nächst der Phasenschieber 15 die in den F i g. 2 und 3The main characteristics of the circuit 15 To ensure such a result, the following must be: next the phase shifter 15 which is shown in FIGS. 2 and 3

Die Dämpfung über den interessierenden Fre- dargestellten Kennlinien haben In Fig. 2 ist der quenzbereich von /,-/i ist gleichförmig; Dopplerfrequenzbereich, der von Interesse ist als derThe attenuation over the interesting Fre- characteristic curves shown in FIG. 2 is the frequency range of /, - / i is uniform; Doppler frequency range of interest than that

die Phasenverschiebung der Schaltung ist im ⁵ Pere_1Ch zwischen ^und/₂ dargestdlt, m welchem die ■ Durchlaßbereich eine lineare Funktion der Fre- P*^mP ^ung ,^{fast ebe}» ¹^ ^Die, Geradlinigkeit der quenz; und die Verzögerung in der Schaltung 15 Dampfungsfrequenzcharaktenstik ist deswegen wunist kleiner als die Impulslänge des von dem sehenswert, damit eine die Phasenvergleichsmessung System verarbeiteten Impulses (über die Wichtig- beeinträchtigende Amplitudenabweichung möglichst • keit dieses letzteren Merkmales wird weiter unten *° ^kl?^m ™^rd· Diese Forderung braucht nicht so streng berichtet werden) ^: gehandhabt zu werden, wenn als Phasendiskriminatoris the phase shift of the circuit ⁵ Pere _1C h and / dargestdlt between ^ _2, m which the passband ■ a linear function of frequency P * P ^un ^m g, ^{almost ebe} ^"1 ^ ^The, straightness of the sequence; and the delay in the circuit 15 Dampfungsfrequenzcharaktenstik is therefore wunist smaller than the pulse length of the latter from the visit, so that a phase comparison measurement system processed pulse (possible • option via the IMPORTANT- affecting amplitude deviation of this feature is described below * ° ^kl? ^m ™ ^rd · This requirement need not be reported so strictly) ^: to be handled when as a phase discriminator

: : ·. -.·■·'— der hier bevorzugte Typ eines Multivibrators ver-:: ·. -. · ■ · '- the preferred type of multivibrator

Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltung wendet wird und wenn der Zwischenfrequenzver-15 ist in F i g. 4 gezeigt, und im Laufe der folgenden stärker 14 eine'so hohe Verstärkung hat, daß das in Beschreibung wird diese Schaltung erläutert. 15 den Phasendiskriminator über die beiden Eingangs-A preferred embodiment of the circuit is used and when the intermediate frequency converter is in Fig. 4, and in the course of the following stronger 14 has such a high gain that the in Description explains this circuit. 15 the phase discriminator over the two input

Der Ausgang der Schaltung 15 ist über eine Lei- Begrenzerverstärker 17 und 19 eingegebene Signal rung 18 und einen Begrenzungsverstärker 19 mit dem ein optimales Schalten der Multivibratorstufen bezweiten Eingang des Phasendiskriminators 20 ver- wirkt.The output of the circuit 15 is a signal input via a Lei limiter amplifier 17 and 19 tion 18 and a limiting amplifier 19 with which an optimal switching of the multivibrator stages Input of the phase discriminator 20 has an effect.

bunden, wodurch der Impuls vor und nach seinem . Das wesentliche Merkmal des Phasenschiebers 15, Durchlaufen der Schaltung 15 phasenverglichen wer- 20 zumindest im Hinblick auf die Genauigkeit seiner den kann. Somit verwendet das System ein Verfahren, Ausgangsgröße, ist in der Kurve nach Fig. 3 darbei welchem das empfangene Signal (nach Um- gestellt. Die Phasenverschiebung eines durchlaufenden formung in die Zwischenfrequenz) mit sich selbst Signals muß im Bereich zwischen Zi und /₂ so linear nachDurchgang durch die Schaltungl5 verglichen wird. wie möglich sein. In der Praxis wird nur ein kleiner Von dem Phasendiskriminator 20 wird die Aus- 25 Teil des Durchlaßbereiches Z₁-Z₂ verwendet, z. B. gangsspannung verwendet, deren Größe mit der der Bereich fi—fi, wodurch in dem am wenigsten Phasendifferenz zwischen den beiden Eingangsim- gekrümmten Teil der Kennlinie gearbeitet wird,
pulsen variiert. Die Ausgangsspannung vom Phasen- Die erforderlichen Eigenschaften der Schaltung 15tied, making the impulse before and after his. The essential feature of the phase shifter 15, passing through the circuit 15, is phase compared, at least with regard to the accuracy of its can. Thus, the system uses a method, output variable, is in the curve according to FIG. 3, in which the received signal (after switching. The phase shift of a continuous formation in the intermediate frequency) with itself signal must be in the range between Zi and / ₂ so is compared linearly after passing through the circuit 15. be as possible. In practice, only a small amount of the phase discriminator 20 uses the 25 part of the pass band Z ₁ -Z ₂ , e.g. B. output voltage is used, the size of which corresponds to the range fi-fi, whereby the smallest phase difference between the two input im- curved part of the characteristic is used,
pulsing varies. The output voltage from the phase The required properties of the circuit 15

diskriminator wird nach Durchlaufen einer Inte- werden leicht bei Systemen erreicht, die bis zu 6MHz grationsschaltung 21 vorzugsweise einem Kathoden- 30 Arbeitsfrequenz haben, durch Verwendung eines Strahloszillographen 24 zugeführt, wobei die Aus- Bandfilters großer Konstanz für 11000 bis 33000Hz gangsgröße des Phasendiskriminators an die ent- und dessen mittlere Frequenz etwa Zo entspricht und sprechende Schaltung für die vertikale Ablenkung dessen obere und untere Grenzfrequenzen Zi und Z₂ gelegt wird. Die Ausgangsgröße wird in vertikaler entsprechen. Eine besonders günstige Art für ein Richtung dargestellt, wobei die Basislinie die Bezugs- 35 Bandpaßfilter ist in F i g. 4 dargestellt, wonach es von linie entsprechend einem Dopplereffekt vom Wert Null einer Schaltung gebildet wird, die eine Reihe von darstellt. Ansteigende Dopplerfrequenzen werden als Abschnitten η hat. Jeder solche Abschnitt weist im vertikale Abweichung oberhalb des Basislinie darge- Serienzweig eine Induktivität und einen Kondensator stellt; während in ähnlicher Weise fallende Doppler- auf und eine Parallelkombination von je einem Konfrequenz als senkrecht nach unten gerichtete Ver- 40 densator und einer Induktivität. Die Werte der einschiebung unterhalb der Basislinie dargestellt wird, zelnen Bauteile werden selbstverständlich von der und zwar für eine Zeit, die etwa der Impulslänge ent- erforderlichen Mittel- oder Normfrequenz bestimmt, spricht. . vom Frequenzbereich und von den Anpassungs-Discriminator is easily achieved after passing through an integration circuit 21, preferably a cathode 30 working frequency, by using a beam oscilloscope 24, the output band filter of great constancy for 11000 to 33000Hz input size of the phase discriminator to the ent and whose mean frequency corresponds to about Zo and speaking circuit for the vertical deflection whose upper and lower limit frequencies Zi and Z _{2 are} placed. The output size will correspond in vertical. A particularly favorable mode for one direction is shown, the baseline of the reference bandpass filter being shown in FIG. 4, after which it is formed by a line corresponding to a Doppler effect of zero value of a circuit representing a series of. Increasing Doppler frequencies are given as sections η . Each such section has a vertical deviation above the baseline. Series branch represents an inductance and a capacitor; while in a similar way falling Doppler and a parallel combination of one confrequency each as a vertically downwardly directed capacitor and an inductance. The values of the indentation below the baseline are shown, of course, individual components are referred to as the mean or standard frequency for a time that is roughly the same as the pulse length. . the frequency range and the adaptation

Bei Verwendung eines Oszillographen erscheint ein. erfordernissen hinsichtlich der Impedanz.
Signal, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, und zwar als 45 Im folgenden wird ein Beispiel gegeben, und zwar zur X-Achse zentrisch, gelegenes Signal mit Rauschen für ein 8-kHz-Doppler-Sonar-System mit einer er- und plötzlich auftretenden Amplituden über oder warteten Veränderung der Dopplerfrequenz von unter der Achse während einer Zeit, die kleiner ist als 110,4 Hz, was einem Geschwindigkeitsbereich des die Impulslänge und von der Richtung der Frequenz-; Ziels von ±20 Knoten entspricht. Wenn die Empverschiebung von der Normfrequenz abhängt. Diese 5° findlichkeitsgrenze des Phasendiskriminators bei 1% Signale, welche größer sind als die Rauschsignale, Phasendifferenz liegt, dann muß die Verzögerungssind an beiden Kanten von dem übrigen Spektrum schaltung für eine Phasenverschiebung von 1% für durch zwei deutliche Signalauslenkungen oder Spitzen je 0,736 Hz Frequenzverschiebung (entsprechend von größerer Amplitude getrennt, als der Verschie- 0,1314 Knoten Geschwindigkeitsdifferenz des Zieles) bung des dargestellten Impulses entspricht. 55 ausgelegt werden, und zwar mit einem gesamtenWhen using an oscilloscope, a appears. impedance requirements.
Signal as shown in FIG. 1, namely as 45 In the following, an example is given, namely a signal with noise centric to the X-axis for an 8 kHz Doppler sonar system with an er and suddenly occurring amplitudes above or waited for change in the Doppler frequency from below the axis for a time which is less than 110.4 Hz, which corresponds to a speed range of the pulse length and from the direction of the frequency; Target of ± 20 knots. When the shift depends on the standard frequency. This 5 ° sensitivity limit of the phase discriminator at 1% signals, which are greater than the noise signals, phase difference, then the delay must be at both edges of the remaining spectrum circuit for a phase shift of 1% for two clear signal deflections or peaks each 0.736 Hz frequency shift (correspondingly separated by a greater amplitude than the 0.1314 knot speed difference of the target) exercise corresponds to the pulse shown. 55 are laid out, with a whole

Aus der bisherigen Beschreibung ist ersichtlich, daß Phasenverschiebungswinkel von 150° entsprechend die kritischen Elemente der Anordnung der Phasen- der maximalen meßbaren Geschwindigkeit von 20 Knoschieber 15 und der Phasendiskriminator 20 sind, da ten oder 110,4 Hz. Damit die Phasenverschiebung mit alle anderen Bauelemente des Systems bekannte der Frequenz linear ist, muß die gesamte Phasenver-Schaltungen sind und auch in der bekannten Art und 60 Schiebung pro Abschnitt begrenzt werden. Eine prak-Weise verwendet werden. Das Zusammenwirken des tische Begrenzung ist 15° Phasenverschiebung je AbPhasenschiebers 15 und des Phasendiskriminators 20 schnitt, wodurch dann ein Filter für 150° Phasenergibt eine Auffindung einer Dopplerverschiebung verschiebung zehn Abschnitte aufweist. Die Phasenvon 0,01 % eines 10-kHz-Signals aus einem einzelnen verschiebung je Abschnitt bei einem Bandpaßfilter für 30 Millisekunden dauernden Impuls. 65 das iT-Band wird dabei errechnet ausFrom the previous description it can be seen that the phase shift angle of 150 ° accordingly the critical elements of the arrangement of the phases - the maximum measurable speed of 20 Knos slider 15 and the phase discriminator 20 are because th or 110.4 Hz. So that the phase shift with all other components of the system are known to be linear in frequency, the entire phasing must be made are and are also limited in the known way and 60 shift per section. In a prak way be used. The interaction of the table limitation is 15 ° phase shift per phase shifter 15 and the phase discriminator 20 cut, which then results in a filter for 150 ° phase a finding of a Doppler shift has ten sections. The phases of 0.01% of a 10 kHz signal from a single shift per section with a bandpass filter for 30 millisecond pulse. 65 the iT band is calculated from

C=2sin-¹^^C = 2sin- ¹ ^^

2-7i-R-f₀ 2-7i-Rf ₀

7 87 8

dabei ist: Somitthere is: thus

/ diejenige Frequenz, welche die erwünschte Pha- _u ₌ 2,618_ ₌ ^_{00377 Sekunden für eine} Schaltung/ the frequency that has the desired phase _u ₌ 2.618_ ₌ ^ _{00377 seconds for a} switching

senverschiebung von 15° erzeugt; d. h. ^6y3>^J sensor shift of 15 ° generated; ie ^6y3 > ^J

/0 +150 Hz; mit 10 Abschnitten oder/ 0 +150 Hz; with 10 sections or

Z₀ die Normfrequenz, z. B. 10 kHz; ₃₇₇ Millisekunden Gesamtverzögerung.Z ₀ the standard frequency, e.g. B. 10 kHz; ₃₇₇ milliseconds total delay.

/₂ die obere Frequenzgrenze;/ ₂ the upper frequency limit;

Z₁ die untere Frequenzgrenze; Somit spricht das bei 10 kHz NormfrequenzZ _{1 is} the lower frequency limit; This speaks at a standard frequency of 10 kHz

C die Phasenverschiebung in Grad. arbeitende System auf Impulse an, die um einen aus- C is the phase shift in degrees. working system reacts to impulses that

¹⁰ reichenden Betrag größer sind als 3,77 Millisekunden ^{10 range} is greater than 3.77 milliseconds

Somit kann die Bandbreite oder /₂—Λ für 15° Dauer, um aus einem einzelnen Impuls eine einem Phasenverschiebung bei 10 kHz zu 1,68 kHz gewählt Dopplereffekt entsprechende Information abzugeben, werden. Wenn einmal der Frequenzbereich zwischen Normale Sonar-Impulse sind etwa 30 Millisekunden den Grenzfrequenzen bestimmt ist, dann kann eine lang; bei ihrer Verwendung arbeitet also das oben Standardformel zur Bestimmung der einzelnen Werte 15 skizzierte System tadellos.Thus, the bandwidth or / ₂ - for 15 ° duration, in order to emit information corresponding to a phase shift at 10 kHz to 1.68 kHz corresponding to a Doppler effect selected from a single pulse. Once the frequency range between normal sonar pulses are around 30 milliseconds and the cutoff frequencies is determined, then one can be long; when used, the system outlined above for determining the individual values works perfectly.

der Kondensatoren und Drosseln in der Schaltung Gemäß F i g. 4 weist der Phasendiskriminator 20of the capacitors and chokes in the circuit according to FIG. 4, the phase discriminator 20

angewendet werden. Diese Formeln sind: _zwei komplementäre Transistoren 30 und 31 alsbe applied. These formulas are: _two i complementary transistors 30 and 31 as

Impulsverstärker auf. Der Transistor 30 ist einPulse amplifier on. The transistor 30 is on

I_{1 K} — _s pnp-Transistor, während der Transistor 31 ein npn- I _{1 K} - _s pnp transistor, while transistor 31 is an npn-

2·π·(/₂ — Z₁) ²⁰ Transistor ist. Der die Information darstellende Im 2 · π · (/ ₂ - Z ₁ ) ²⁰ transistor. The Im representing the information

puls wird einmal unmittelbar über eine Leitung 16pulse is sent once directly via a line 16

R · (/2 ~ /1) an die Basis des Transistors 30 gelegt und nach R · (/ 2 ~ / 1) applied to the base of transistor 30 and after

9 .-rr. f 2 ' Durchtritt durch den Phasenschieber 15 über die 9.-Rr. f 2 'passage through the phase shifter 15 via the

Leitung 18 an die Basis des npn-Transistors 31. DieLine 18 to the base of the npn transistor 31. The

(Z₂-Z₁) ²5 Basis- und Emitterelektroden der Transistoren30(Z ₂ -Z ₁ ) ² 5 base and emitter electrodes of the transistors30

Ci# ⁼ ~~----------, _uncj 21 sind über Vorspannwiderstände mit ErdeCi # ⁼ ~~ ---------- , _unc j 21 are connected to earth via bias resistors

verbunden, und die Ausgangsgröße eines jeden Verstärkertransistors 30 und 31 wird vom jeweiligenconnected, and the output of each amplifier transistor 30 and 31 will be used by the respective

- *.. /fr \ ' Kollektor abgenommen und als Triggereingang einem- * .. / fr \ 'collector removed and used as a trigger input

2 · π ■ R · (J₂ — Zi) 3o bistabilen Multivibrator zugeführt, welcher als Phasen2 · π ■ R · (J ₂ - Zi) 3o bistable multivibrator supplied, which as phases

diskriminator arbeitet.discriminator works.

Unter Zugrundelegung der obigen Werte ergibt sich Da die Transistoren 30 und 31 von entgegengesetztemOn the basis of the above values, Da results in transistors 30 and 31 of opposite directions

somit: Leitfähigkeitstyp sind, leitet jeder der beiden Tran-thus: are conductivity type, each of the two trans-

T _K _ 122 5 · 10~³ H sistoren nur bei einer Halbwelle einer Sinuseingangs- T _K _ 122 5 · 10 ~ ³ H sistors only with a half-wave of a sinusoidal input

D _ 1996 o ³⁵ wellenform, so daß der Transistor 30 auf die negativeD _ 1996 o ³⁵ waveform so that transistor 30 is on the negative

"' _₃ Halbwelle anspricht, um den Multivibrator zu triggern,"'_ ₃ half-wave responds to trigger the multivibrator,

L₂K = 3,47 · 10 ti, während bei der positiven Halbwelle Leiten des Tran- L ₂ K = 3.47 10 ti, while the positive half-wave guides the tran-

C₁K = 0,002 μ¥, sistors 31 bewirkt wird. Auf diese Weise werden demC ₁ K = 0.002 μ ¥, sistor 31 is effected. In this way, the

C₂K = 0,073 μΡ, Multivibrator in Abwesenheit irgendwelcher Phasen- C ₂ K = 0.073 μΡ, multivibrator in the absence of any phase

40 verzögerung in der Schaltung 15 Triggerimpulse 180°40 delay in the circuit 15 trigger pulses 180 °

wenn in bekannter Weise so abgeschlossen werden aus der Phase zugeführt. Dieses Merkmal ist besonders soll, daß ein Belastungswiderstand von 1296 Ω ent- dadurch nützlich, daß die Ausgangsgröße der Phasensteht. Auf diese Weise können die Parameter des vergleichsschaltung 20 integriert werden kann und so Phasenschiebers 15 entsprechend den jeweiligen Ge- in Summe den Wert Null entsprechend einer Dopplergebenheiten abgeleitet werden. 45 verschiebung von Null ergibt.if completed in a known manner so are fed out of the phase. This feature is special should that a load resistance of 1296 Ω is useful because the output variable is the phase. In this way the parameters of the comparison circuit 20 can be integrated and so Phase shifter 15 according to the respective Ge in total the value zero according to a Doppler givens be derived. 45 shift from zero results.

Es interessiert in diesem Zusammenhang noch ein Der Phasendiskriminator hat einen bistabilen MultiParameter des Phasenschiebers 15, wie bereits oben vibrator, welcher seinerseits zwei Paar über Kreuz angedeutet wurde, und das ist die Gesamtverzögerungs- geschalteter Transistoren aufweist. Die ersten beiden zeit für ein Signal beim Durchlaufen der Schaltung. Transistoren 32 und 33, die npn-Transistoren sind, sind Offensichtlich ist, wenn die Verzögerungszeit größer 50 mit ihren Emittern an den negativen Pol 40 einer als eine Impulslänge ist, keine Koinzidenz des un- Spannungsversorgung angeschlossen, und ihre Kolmittelbaren und des verzögerten Impulses an den lektoren sind durch parallele Widerstand-Konden-Eingangsleitern des Phasendiskriminators 20 not- sator-Strecken an die Basiselektroden des jeweilig wendig, um einen Phasenvergleich zu erhalten. Bei- anderen Transistors über Kreuz geschaltet, wie dies spielsweise ist bei Verwendung von 10-kHz-Signalen 55 hinlänglich bekannt ist. Die Ausgangsgröße des bei maximaler Phasenverschiebung von 150° bei einer Phasendiskriminators 20 wird auf der Leitung 36 vom Dopplerfrequenz von 110,4 Hz die Verzögerung be- Kollektor des Transistors 33 abgenommen, während stimmt durch: der negative Triggerimpuls vom Impulsverstärker 30The phase discriminator has a bistable multi-parameter of the phase shifter 15, as above vibrator, which in turn has two pairs crossed was indicated, and that is the total delay-switched transistors. The first two time for a signal to pass through the circuit. Transistors 32 and 33 which are npn transistors are Obviously, if the delay time is greater than 50 with its emitter at the negative pole 40 one as a pulse length is, no coincidence of the un- connected voltage supply, and its colmittable and the delayed pulse at the lectors are through parallel resistor-condenser input conductors of the phase discriminator 20 not- sator routes to the base electrodes of the respective manoeuvrable to get a phase comparison. With other transistors cross-connected like this for example, when using 10 kHz signals, 55 is well known. The output size of the at a maximum phase shift of 150 ° with a phase discriminator 20 is on line 36 from Doppler frequency of 110.4 Hz decreased the delay loading collector of transistor 33 while agrees: the negative trigger pulse from pulse amplifier 30

, an die Basis des Transistors 32 gelegt ist. Anstatt nun, is applied to the base of transistor 32. Instead of now

t_d = -^-; 60 in bekannter Weise die Kollektorelektroden der npn- t _d = - ^ - ; 60 the collector electrodes of the npn-

d<a Transistoren 32 und 33 an eine Spannungsversorgung d <a transistors 32 and 33 to a voltage supply

oder zu legen, werden im vorliegenden Falle bei dem ver-or to lay, are in the present case with the

Gesamtverzögerung = Gesamtphasenverschiebung zu besserten Multivibrator zwei in gleicher Weise über maximaler Dopplerverschiebung. Kreuz geschaltete pnp-Transistoren 34 und 35 ver-Total Delay = Total Phase Shift to Two Improved Multivibrator in the same way over maximum Doppler shift. Cross-connected pnp transistors 34 and 35

, . . 65 wendet.,. . 65 turns.

Dabei ist £)_er x_rigg_erei_ng_ang _vom Impulsverstärker 31 wirdIt is £) _er x _r igg _ere i _n g _an g _{from the} pulse amplifier 31

d@ = 150° = 2,618 Radians und an die Basis des pnp-Transistors 34 gelegt, und die d @ = 150 ° = 2.618 radians and applied to the base of the pnp transistor 34, and the

d_m = 2 · π (110,4) = 693,3 Radians je Sekunde. Kollektoren der beiden Transistoren 34 und 35 sind d _m = 2 π (110.4) = 693.3 radians per second. Collectors of the two transistors 34 and 35 are

909 543/39909 543/39

9 ίο9 ίο

unmittelbar mit den Kollektoren der Transistoren 32 Systems nach F i g. 1 mit herkömmlichem Phasenbzw. 33 verbunden. vergleicher dargestellt, während in F i g. 6a die Ver-directly to the collectors of the transistors 32 system according to FIG. 1 with conventional phases or 33 connected. comparator shown, while in F i g. 6a the

Im Normalbetrieb bleibt der Multivibrator im hältnisse dargestellt sind, die auftreten, wenn dasselbe stabilen Zustand, wenn kein Eingangssignal anliegt, Eingangssignal dem System nach F i g. 1 eingegeben oder er schaltet beim Anliegen von Rauschsignalen in 5 wird, in welchem der Phasendiskriminator gemäß statistischen Zeitabständen. Bei einem bestimmten F i g. 4 verwendet wird. In den Beispielen nach den Zyklus leitet der Transistor32, wenn kein negativer Fig. 5a und 6a ist ein Signal-Rausch-Verhältnis von Triggerimpuls vom Verstärker 30 kommt. Durch den 10 dargestellt und eine Frequenzverschiebung oder niedrigen Sättigungswiderstand des Transistors 32 Dopplerverschiebung von 0,5% der mittleren oder wird der negative Pol 40 der Spannungsversorgung an io Normfrequenz. Die dem Phasenschieber 15 innedie Basis des Transistors 35 angelegt, wodurch dieser wohnende Verzögerung plus der Verzögerung oder Transistor im Sinne voller Leitfähigkeit vorgespannt Phasenverschiebung, die durch die Kennlinien der wird. Im Zustand der Leitfähigkeit mit niedrigem Schaltung 15 bedingt ist, verschiebt die zweite Wellen-Widerstand legt der Transistor 35 den positiven Pol 41 form in jedem Falle (Fig. 5a und 6a). Dieselben der Spannungsversorgung an die Ausgangsleitung 36. 15 Signale erscheinen nach ihrer Begrenzung in den von Im selben Augenblick werden die Transistoren33 oben her gesehenen Reihen3 und 4 der Fig. 5a und 34 durch Anlegen einer negativen Spannung an und 6 a. Bei einem herkömmlichen Phasenvergleicher die Basis des Transistors 33 und einer positiven Span- ist die Ausgangsgröße vor der Ankunft des ersten nung an die Basis des Transistors 34 in der anderen Signals Null und steigt dann auf einen bestimmten Richtung vorgespannt. Beim Ankommen eines nega- 20 Pegel in Abhängigkeit von der Ankunftszeit des vertiven Impulses vom Impulsverstärker 33 an der Basis zögerten Impulses und bleibt dann konstant (unter des Transistors 32 wird dieser Transistor in den der Annahme konstant bleibender Dopplerverschie-Sperrzustand verbracht, und seine Kollektorspannung bung), bis das Ende des direkten Impulses auf den nimmt nahezu sofort das Potential der positiven Pegel Null zurückgeht. Nach Fig. 5a ist die darge-Spannung 41 an (abgezogen natürlich der Spannungs- 25 stellte Dopplerverschiebung relativ deutlich, und die abfall, welcher dem Sättigungswiderstand des Tran- Länge des Impulses ist ziemlich genau. Durch Versistors34 entspricht). Dieses über die Über-Kreuz- gleich mit der Darstellung der Fig. 6a wird der Verbindung an die Basis des Transistors 35 gelegte Vorteil des Phasendiskriminators gemäß F i g. 4 positive Potential verbringt den Transistor 35 in den evident. Die Abweichung der Spur von der Bezugs-Sperrzustand. Die Über-Kreuz-Verbindung zwischen 30 linie ist gleich groß; die Enden der Impulse sind jedoch dem Kollektor des Transistors 32 und der Basis des deutlich begrenzt durch einen Spannungsausschlag Transistors 33 spannt diesen letzteren Transistor im kurzer Anstiegszeit von einer erheblich größeren Vorwärtssinne vor, bis dieser seinen Zustand niedriger Amplitude als irgendeine auf normale Weise gemessene Impedanz erreicht und legt das Potential der negativen Abweichung. Dies erleichtert die Beobachtung der Spannung 40 an die Leitung 36. 35 angezeigten Dopplerverschiebung und — dies ist einIn normal operation, the multivibrator remains in the proportions shown that occur when the same stable state when there is no input signal, input signal to the system according to FIG. 1 entered or it switches when noise signals are present in FIG. 5, in which the phase discriminator according to FIG statistical time intervals. At a certain F i g. 4 is used. In the examples after the Cycle conducts transistor 32 when not a negative Fig. 5a and 6a is a signal-to-noise ratio of Trigger pulse from amplifier 30 comes. Represented by FIG. 10 and a frequency shift or low saturation resistance of transistor 32 Doppler shift of 0.5% of the mean or the negative pole 40 of the power supply is at io standard frequency. The phase shifter 15 innedie Base of transistor 35 applied, causing this dwell delay plus the delay or Transistor in the sense of full conductivity biased phase shift determined by the characteristics of the will. In the state of conductivity with low circuit 15 is conditional, the second wave resistance shifts sets the transistor 35 the positive pole 41 form in each case (Fig. 5a and 6a). The same the voltage supply to the output line 36. 15 signals appear after their limitation in the from At the same instant, transistors 33 become rows 3 and 4 of Fig. 5a as seen above and 34 by applying a negative voltage to and 6 a. With a conventional phase comparator the base of transistor 33 and a positive span is the output before the arrival of the first voltage to the base of transistor 34 in the other signal zero and then rises to a certain Direction biased. When a negative 20 level arrives, it depends on the time of arrival of the vertive one Pulse from pulse amplifier 33 at the base of hesitated pulse and then remains constant (under of the transistor 32, this transistor is in the assumption that the Doppler shift blocking state remains constant spent, and its collector voltage exercise) until the end of the direct pulse on the decreases almost immediately the potential of the positive level decreases to zero. According to Fig. 5a is the darge voltage 41 on (deducted of course the tension 25 put the Doppler shift relatively clear, and the decay, which is the saturation resistance of the tran- length of the pulse, is fairly accurate. By Versistors34 is equivalent to). This over-cross the same as the illustration in FIG. 6a becomes the Connection to the base of the transistor 35 placed advantage of the phase discriminator according to FIG. 4th positive potential puts the transistor 35 in the evident. The deviation of the track from the reference lock state. The cross-connection between 30 lines is the same size; however, the ends of the pulses are the collector of transistor 32 and the base of the clearly limited by a voltage swing Transistor 33 biases this latter transistor in a short rise time from a considerably larger one Forward senses until this its state of lower amplitude than anything measured in a normal way Impedance reaches and sets the potential of negative deviation. This makes it easier to observe the Voltage 40 on line 36. 35 indicated Doppler shift and - this is a

Der Transistor 34 ist in gleicher Weise wie der zweiter wichtiger Vorteil — gestattet eine Messung Transistor 33 im Vorwärtssinne vorgespannt. Daraus der Impulslänge. In einigen Systemen ist dieses ergibt sich ein negativer Spannungsanstieg von etwa letztere Merkmal von außerordentlicher Bedeutung, 0,1 Mikrosekunde Anstiegszeit in der Leitung 36. und zwar dann, wenn die Impulslänge selbst für irgend-Dieses negative Potential verbleibt an der Leitung 36, 40 welche Informationen kennzeichnend ist.
bis ein Triggerimpuls am Transistor 34 erscheint, Am deutlichsten werden die Vorteile des Phasendurch welchen die Transistoren 34 und 33 in den diskriminators nach den F i g. 4 dann, wenn außer-Sperrzustand verbracht werden, und die Transistoren ordentlich kleine Dopplerverschiebungen (einschließ-32 und 35 nehmen denjenigen Zustand ein, indem sie lieh einer Dopplerverschiebung vom Werte Null) aufeine niedrige Impedanz haben, wodurch ein positiver 45 genommen werden sollen und das diesbezügliche Spannungsausschlag in der Leitung 36 wie bei Multi- Signal von starkem Rauschen begleitet ist. In F i g. 5 b vibratoren üblich entsteht. Der Multivibrator mit den ist ein Fall dargestellt, bei dem ein starkes Rauschen vier Transistoren bewirkt somit nicht nur einen auftritt und der Dopplereffekt Null ist. Aus der schnellen Schaltvorgang, sondern verbraucht auch untersten Darstellung der F i g. 5 ist ersichtlich, daß wenig Energie. Die Ausgangsimpedanz ist niedrig, und 50 die Existenz schlechthin des Signals nicht wahrnehmder Ausgangsstrom ist eine Funktion der Impedanzen bar ist. Infolgedessen besteht keine Möglichkeit festvon Stromversorgung und Belastung und damit zustellen, ob auf einem hohen Rauschhintergrund ein unabhängig von den Bauteilvariablen des Multi- Dopplersignal der Größe Null dargestellt ist oder ob vibrators. Durch dieses Merkmal wird die genaue überhaupt kein Signal anliegt. Im Gegensatz dazu Messung und Darstellung der Dopplerverschiebung 55 geht aus Fig. 6b, der dieselben Signale wie Fig. 5b ohne erhebliche Eichprobleme möglich. zugrunde gelegt sind, eindeutig hervor, daß die Span-Transistor 34 is forward biased in the same way as the second important benefit - allows transistor 33 to be measured. From this the pulse length. In some systems this results in a negative voltage rise of about the latter characteristic of extraordinary importance, 0.1 microsecond rise time on line 36. If the pulse length itself remains on line 36, 40 for any negative potential Information is indicative.
until a trigger pulse appears on transistor 34, the advantages of the phase through which transistors 34 and 33 appear in the discriminator of Figs. 4 then, when taken out of the blocking state, and the transistors have neatly small Doppler shifts (including -32 and 35 assume the state in which they have given a Doppler shift from the value zero) to a low impedance, whereby a positive 45 should be taken and that The related voltage excursion in the line 36 is accompanied by strong noise as in the case of a multi-signal. In Fig. 5 b vibrators common arises. The multivibrator with the is a case in which a strong noise causes four transistors, thus not just one occurs and the Doppler effect is zero. From the quick switching process, it also consumes the lowest representation of the F i g. 5 it can be seen that little energy. The output impedance is low, and the existence of the absolute signal imperceptible output current is a function of the impedances bar is. As a result, there is no way to determine whether the power supply and the load and thus whether an independent of the component variables of the multi-Doppler signal of magnitude zero is displayed on a high noise background or whether a vibrator is displayed. With this feature, the exact no signal at all is applied. In contrast to this, measurement and display of the Doppler shift 55 can be seen from FIG. 6b, which allows the same signals as FIG. 5b without significant calibration problems. are used, clearly show that the chip

Da der Multivibrator auf spannungsmäßig ent- nungsausschläge α und b die Grenzen des Impulses gegengesetzte Zustände in den Leitungen 16 und 18 ganz deutlich anzeigen, wobei außerdem angezeigt anspricht, erzeugt er eine Rechteckwelle am Ausgang, ist, daß wegen mangelnder Abweichung von der deren Gleichspannungsanteil proportional den Phasen- 60 Basislinie eine Dopplerverschiebung vom Wert Null Verhältnissen der Triggerimpulse ist. Dieser Gleich- vorliegt. Dieser Vorteil wird erreicht durch Kombispannungsanteil wird dadurch, daß man ihn durch nieren des Phasenschiebers 15 mit dem Multivibratoreinen einfachen Integrator 21 leitet, zur Darstellung Phasendiskriminator nach F i g. 4, der einen Spaneines entsprechenden Bildes auf dem Kathodenstrahl- nungsausschlag in negativer Richtung erzeugt, wenn rohr verwendet. 65 bei Anwesenheit eines Eingangssignals am Impuls-Since the multivibrator clearly indicates opposite states in lines 16 and 18 on voltage relaxation excursions α and b , and it also responds, it generates a square wave at the output the phase baseline is a Doppler shift from the value zero ratios of the trigger pulses. This is the same. This advantage is achieved by a combined voltage component in that it is passed through a simple integrator 21 by kidneying the phase shifter 15 with the multivibrator, for the representation of the phase discriminator according to FIG. 4, which produces a chip of a corresponding image on the cathode ray deflection in the negative direction when tube is used. 65 when an input signal is present at the pulse

Der besondere Vorteil des Phasendiskriminators 20 verstärker 30 der Signalpegel am Impulsverstärker 31The particular advantage of the phase discriminator 20 amplifier 30 is the signal level at the pulse amplifier 31

nach F i g. 4 geht aus einem Vergleich der F i g. 5 auf einem niedrigeren Wert ist, z. B. bevor der durchaccording to FIG. 4 is based on a comparison of FIG. 5 is at a lower value, e.g. B. before the through

und 6 hervor. In Fig. 5a ist die Betriebsweise eines das Leiten durch den Phasenschieber verzögerte Im-and 6 emerge. In Fig. 5a the mode of operation of the conduction delayed by the phase shifter im-

puls ankommt. In gleicher Weise wird am Ende des unmittelbaren Impulses ein positiver Spannungsausschlag erzeugt, da der Signalpegel des Impulsverstärkers 31 vollständig begrenzt ist und normalerweise kleiner ist als die Rauschamplitude am Verstärker 30. Spulse arrives. In the same way, at the end of the Immediate pulse generates a positive voltage swing, as the signal level of the pulse amplifier 31 is completely limited and is normally less than the noise amplitude at amplifier 30. S.

Somit kann mit Hilfe der Erfindung auch eine sehr geringe Dopplerverschiebung in einfacher Weise dargestellt bzw. gemessen werden. Die verwendete Schaltung hat den Vorteil großer Einfachheit. Der nach der Erfindung ausgebildete Phasendiskriminator gestattet nicht nur eine Anzeige einer Dopplerverschiebung, sondern auch eine genaue Anzeige des Anfanges und des Endes des zu messenden Impulses.Thus, with the aid of the invention, even a very small Doppler shift can be represented or measured in a simple manner. The circuit used has the advantage of great simplicity. The phase discriminator designed according to the invention allows not only an indication of a Doppler shift, but also an exact indication of the beginning and of the end of the pulse to be measured.

Claims

Claims: »5

1. Doppler frequency discriminator for measuring one in a single alternating voltage pulse, whose length corresponds to a small fraction of a second, contained Doppler shift information, characterized by ao

a) a frequency-dependent phase shifter (15), at the input of which the alternating voltage pulse is applied and which shifts the phase as a function of the deviation of the frequency from a nominal frequency, ^a5

b) a bistable circuit (20) which has a response frequency that is considerably higher than the nominal frequency is controllable as a phase discriminator, at one input of which the non-phase shifted input signal of the phase shifter and at its other input the phase-shifted output signal of the phase shifter is,

c) an integration circuit (21) at the output of the phase discriminator for the integration of its output size over at least each

time intervals corresponding to the length of the alternating voltage pulse and

d) a device for displaying the output of the integration circuit as a function of the Doppler frequency information of the alternating voltage pulse.

2. Discriminator according to claim 1, characterized in that the phase shifter (15) in terms of frequency has a pass band which is at least the range of change of the alternating voltage pulse and that it causes a delay that is less than the length of the applied alternating voltage pulse.

3. Discriminator according to claim 1, characterized in that the bistable circuit has a has bistable multivibrator.

4. Discriminator according to claim 3, characterized in that the bistable multivibrator has two npn transistors (32, 33) and two in known way as a multivibrator interconnected pnp transistors (34, 35) has that the collectors of the first npn transistor (32) and the first pnp transistor (34) lie together and also the collectors of the second npn transistor (33) and the second pnp transistor (35) are connected and that a negative and a positive voltage source (40 and 41) are the same Amplitude at the emitters of the npn or pnp transistors (32, 33 and 34, 35), so that the collector voltages of the second npn and pnp transistors (33 and 35) between the two Switch potentials of the voltage sources if input signals are alternately polarized in opposite directions are at the base of the first npn or pnp transistors.

1 sheet of drawings