DE1591192B2 - Verfahren zur digitalen auswertung von funkfeuer-azimutsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur digitalen Auswertung von Azimutsignalen eines Drehfunkfeuers.

Bei dem unter dem Namen »Tacan« bekannten Drehfunkfeuersystem ist der Azimut gegeben als Phasendifferenz zwischen Bezugssignalen und aus einem mehrblättrigen, rotierenden Strahlungsdiagramm empfangsseitig abgeleiteten Richtungssignalen, deren Phase sich entsprechend der Richtung des Empfängers in bezug auf den Sender (Funkfeuer) ändert. Dabei sendet das Funkfeuer mehrere verschiedene Typen von Impulsen aus, die der Bord-Empfänger in Richtungs- und Entfernungsinformationen umsetzt.

Das Sendeantennensystem, das das mehrblättrige Strahlungsdiagramm ausstrahlt, rotiert mit 15 Umdrehungen pro Sekunde; infolge der Rotation ist die empfangsseitig daraus abgeleitete Impulsreihe amplitudenmoduliert (Hüllkurve). Wenn das amplitudenmäßig größere Strahlungsblatt auf Nord zeigt, wird das Bezugssignal in Form einer kurzen Impulsgruppe vom Funkfeuer ausgesendet (Nord-Bezugssignal). Durch Phasenvergleich der Hüllkurve mit dem Nord-Bezugssignal wird der Azimut des Empfängers in bezug auf das Funkfeuer ermittelt. Wenn nur das Nord-Bezugssignal und ein einblättriges Strahlungsdiagramm verwendet wird, kann der Azimut nur relativ grob bestimmt werden. Um eine feinere Messung zu erhalten, ist das Strahlungsdiagramm mehrblättrig (9 Blätter); die einzelnen Strahlungsblätter haben beim Tacan-Verfahren einen Winkelabstand von 40°. Hilfsbezugssignale werden, ebenfalls in Form von Impulsgruppen, immer dann ausgesendet, wenn eines der Strahlungsblätter bei der Rotation des Strahlungsdiagramms in die Bezugsrichtung (Nord) weist.

Das 9blättrige Strahlungsdiagramm erzeugt empfangsseitig eine 135-Hz-Hüllwelle, die der 15-Hz-Hüllwelle überlagert ist. Durch Phasenvergleich der 135-Hz-Modulation mit den Hilfsbezugssignalen wird die Azimut-Feinmessung vorgenommen.

Die Azimutmessung besteht also darin, das vom Tacan-Funkfeuer ausgestrahlte zusammengesetzte Videosignal entsprechend aufzubereiten. Das Videosignal besteht aus der Nord-Bezugsimpulsgruppe, 8 Hilfsbezugsimpulsgruppen, der 15-Hz-Modulationskomponente und der 135-Hz-Modulationskomponente. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine besondere Art von Digitalauswertung zur Bestimmung des Azimut beim Tacan-System.

Die lange Zeit ausgeführte Analogauswertung benutzte sinusförmige Spannungen. Bei der auch schon praktizierten Digitalauswertung der Tacansignale bestehen Diskontinuitäten bei jedem 40°-Ubergang. Die Auswertung wird dabei dann stark beeinträchtigt,

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wenn der Nulldurchgang der Modulationshüllwelle ein Ausgangsimpuls der Folgeschaltung 17. Ein Zähgerade bei einer solchen Diskontinuität zu liegen ler 19 liefert noch zwei Impulse für die Auswahlkommt. Bei Ausführung einer Digitalmessung kann schaltung 18. Der Zähler 19 ist ein gewöhnlicher Bidiese zu beiden Seiten einer Diskontinuität durchge- närzähler, dessen Stufen so eingerichtet sind, daß er führt werden. Die bei einer Digitalmessung vorzu- 5 rückwärts zählt, wenn ihm Taktimpulse zugeführt nehmende Mittelwertbildung führt dabei zu außer- werden. Der Zähler 19 ist weiterhin so ausgebildet, gewöhnlich großen Fehlmessungen, denn das Mittel daß er auf Werte voreingestellt werden kann, die zwischen 0 und 360° beträgt 180°. Durch die Maß- 380° und 200° bedeuten, wenn ein Signal aus einer nahmen der Erfindung wird diese Fehlermöglichkeit UND-Schaltung 20 oder einer UND-Schaltung 21 dadurch ausgeschlossen, daß bei beiden Kompo- io eintrifft. Der Zähler 19 gibt ein Ausgangssignal über nenten der Modulationshüllkurve (15-Hz- und Leitung 22 ab, wenn er den 380° entsprechenden 135-Hz-Komponente) außer aus den in positiver Wert erreicht hat, und ein Ausgangssignal über Lei-Richtung gehenden Nulldurchgängen (0°-Durchgang) tung 41, wenn er den 200° entsprechenden Wert der Modulationshüllkurve auch aus den in negativer erreicht hat. Die Ausgangssignale auf den Leitungen Richtung gehenden Nulldurchgängen (180°-Durch- 15 22 und 41 werden der Auswahlschaltung 18 zugegang) Impulse abgeleitet werden, daß mittels Aus- führt.

wahlschaltungen, die unter dem Einfluß einer von Die Auswahlschaltung 18 gibt einen Ausgangsden Nord-Bezugsimpulsen gesteuerten Folgeschal- impuls an den Steuereingang (^-Eingang) des Zähltung diejenigen Nulldurchgangsimpulse zur weiteren Flip-Flop 16 ab; dieser Ausgangsimpuls ist entweder Messung ausgewählt werden (O°-Durchgangsimpuls 20 mit dem aus dem 0°-Durchgang oder mit dem aus oder 180°-Durchgangsimpuls), die entfernt von einer dem 180°-Durchgang der Modulationshüllwelle abDiskontinuität liegen, und daß die Zähler entspre- geleiteten Impuls koinzident, bei einer Wiederchend dem jeweils ausgewählten Nulldurchgangs- holungsfrequenz von 15 Hz. Die Auswahlschaltung impuls voreingestellt sind. 18 liefert auch Ausgangsimpulse, die einem der Ein-

Bei dem hier beschriebenen Auswertungsverfahren 25 gänge der UND-Schaltungen 20 oder 21 zugeführt

können Phasenfehler zwischen der 15-Hz-Kompo- werden, je nachdem ob der Ausgangsimpuls mit dem

nente und der 135-Hz-Komponente bis zu 20° auf- Impuls von 0°-Durchgang bzw. mit dem vom 180°-

treten, ohne die Auflösung der Grob-Fein-Mehrdeu- Durchgang koinzident gewesen ist. Der Ausgangs-

tigkeit in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen. impuls der Folgeschaltung 17 wird den zweiten Ein-

Der Empfänger enthält einen ersten Zähler, in dem 30 gangen der UND-Schaltungen 20 und 21 eingegeben,

ein der Grobmessung entsprechender Wert gespei- Der Ausgangsimpuls des Zähl-Flip-Flop 16 wird

chert wird, einen zweiten Zähler, in dem ein der einem von drei Eingängen einer ODER-Schaltung

Feinmessung entsprechender Wert gespeichert wird 23 zugeführt. Der Ausgangsimpuls der ODER-Schal-

und ein Komparator, in dem die in den beiden Zäh- tung 23 wird einer UND-Schaltung 24 eingegeben;

lern gespeicherten Werte miteinander verglichen wer- 35 dieser wird auch ein Ausgangsimpuls der Folgeschal-

den, in der Weise, daß durch Mehrwegausbreitung tung 17 zugeführt.

der Wellen entstandene Phasenfehler keinen Einfluß Ein Taktgenerator 25, der eine ständige Impulsauf die Messung haben. folge mit einer Folgefrequenz f_x liefert, ist über die

Die Erfindung wird an Hand von Figuren näher UND-Schaltung 24 mit dem Zähler 19 verbunden;

erläutert, von denen 40 dabei ist die Folgefrequenz der Impulse so gewählt,

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Azimut-Auswer- daß der Bit mit dem höchsten Gewicht für den Zäh-

tungsschaltung darstellt; in ler 19 den Wert 380° darstellt. Die Ausgangsimpulse

Fig. 2 sind Spannungen an verschiedenen Punkten des Taktgenerators 25 werden auch einem Eingang

der Schaltung dargestellt. einer UND-Schaltung 26 zugeführt.

Die Eingangsspannungen für die Schaltung nach 45 Die über Leitung 11 in die Schaltung eingegebenen Fig. 1 sind die bereits im Tacan-Empfänger (nicht Hilfs-Bezugsimpulse, die 135mal in der Sekunde aufgezeichnet) aufbereiteten, der Azimutmessung dienen- treten, werden dem Steuereingang (S-Eingang) eines den Signale. Bei 10 werden die Nord-Bezugsimpulse, Zähl-Flip-Flop 27, einem Hilfszähler 28 und einer bei 11 die Hilfs-Bezugsimpulse in die Schaltung ein- Auswahlschaltung 29 (für die 135-Hz-Nulldurchgegeben, die aus den Nulldurchgängen der 15-Hz- 50 gänge) eingegeben. Die Auswahlschaltung 29 ist genau Modulation in positiver Richtung (0°-Durchgänge) so aufgebaut, wie die Auswahlschaltung 18.
abgeleiteten Impulse werden bei 12, die aus den Null- Der Hilfszähler 28 ist ein 3-Bit-Binärzähler gedurchgangen der 15-Hz-Modulation in negativer wohnlicher Bauart. Der Ausgangsimpuls des HilfsRichtung (180°-Durchgänge) abgeleiteten Impulse Zählers 28 wird den einen Eingängen von UND-werden bei 13 in die Schaltung eingegeben. Die aus 55 Schaltungen 30 und 31 zugeführt,
den Nulldurchgängen der 135-Hz-Modulation in posi- Die Auswahlschaltung 29 erhält Eingangsimpulse tiver Richtung (0°-Durchgänge) abgeleiteten Impulse über die Leitungen 14 und 15, die aus den 0°-Durchwerden bei 14, die aus den Nulldurchgängen der 135- gangen bzw. aus den 180°-Durchgängen der 135-Hz-Hz-Modulation in negativer Richtung (180°-Durch- Hüllwelle abgeleitet sind, von der Folgenschaltung 17 gänge)'werden bei 15 in die Schaltung eingegeben. 60 sowie zwei Impulse aus einem Zähler 32. Die Aus-

Die Nord-Bezugsimpulse, die 15mal in der Sekunde wahlschaltung 29 erzeugt eine Impulsreihe mit 135 Hz

auftreten, werden an den Rückstelleingang (Ü-Ein- Wiederholungsfrequenz; die Impulsreihe ist entweder

gang) einer bistabilen Zählstufe (Zähl-Flip-Flop) 16 mit den aus den 0°-Durchgängen oder mit den aus

und an den Eingang einer Folgeschaltung 17 angelegt. den 180°-Durchgängen abgeleiteten Impulsen der

Die Nord-Bezugsimpulse werden außerdem einer 65 135-Hz-Hüllwelle koinzident. Diese Impulse werden

Auswahlschaltung 18 für die 15-Hz-Nulldurchgänge dem Rückstelleingang (R -Eingang) des Zähl-Flip-

eingegeben. Die 15-Hz-Nulldurchgangsimpulse wer- Flop 27 zugeführt. Die Auswahlschaltung 29 liefert

den auch der Auswahlschaltung 18 zugeführt, ebenso auch Impulse für die UND-Schaltung 30 oder 31, je

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nachdem, ob ihre Ausgangsimpulse mit den Impulsen in Fig. 2A dargestellt; diese veranlassen, daß die aus den O°-Durchgängen oder den aus den 180°- Folgeschaltung 17 über einen Zyklus zählt. Der Zy-Durchgängen koinzident sind. Die Auswahlschaltung klus ist acht 15-Hz-Bezugsimpulse lang und dauert 29 erzeugt auch noch einen Ausgangsimpuls, dessen daher 530 ms. Die Folgeschaltung 17 kann daher Auftreten die Vollendung eines Auswahlprozesses an- 5 irgendeinen der acht möglichen Zustände eingenomzeigt; dieser Impuls wird dem Hilfszähler 28 zu- men haben, wie es symbolisch in F i g. 2 E dargestellt geführt. ist. Die Zustände werden mittels in der Folgeschal-

Der Zähler 32 ist ein Binärzähler, der so ausgebil- tung 17 enthaltener UND-Schaltungen erkannt,
det ist, daß er vorwärts zählt, wenn seinem Takt- Die Arbeitsweise der Digitalauswertung beginnt

impulseingang Taktimpulse von einer ODER-Schal- io damit, daß der erste Nord-Bezugsimpuls die Folgetung33 zugeführt werden. Der Zähler 32 ist ferner schaltung 17 triggert, die dann »1« anzeigt. Wenn so eingerichtet, daß er auf Werte voreingestellt wer- dieser Zustand eingetreten ist, wird die Auswahlschalden kann, die den Werten 0° und 20° entsprechen, tung 18 getriggert. Die Auswahlschaltung 18 wählt wenn ihm ein Impuls aus den UND-Schaltungen 30 automatisch die 15-Hz-Nulldurchgänge, entweder die bzw. 31 zugeführt wird. Der Zähler 32 erzeugt dann 15 0°-Durchgänge oder die 180°-Nulldurchgänge, die einen Ausgangsimpuls, der dem Rückstelleingang weit weg von einer Diskontinuität liegen. Das ist auch (R-Eingang) einer Flip-Flop-Stufe 34 zugeführt wird; notwendig, weil bei der Endmessung eine Mittelwertein Impuls aus der Folgeschaltung 17 wird dem bildung stattfindet, um Phasenschwankungen des Si-S-Eingang der Flip-Flop-Stufe 34 eingegeben. Der gnals auszukompensieren. Bei der Digitalauswertung Ausgangsimpuls der Flip-Flop-Stufe 34 wird der 20 besteht nämlich, wie schon erwähnt worden ist, eine ODER-Schaltung 23 und einer UND-Schaltung 35 Diskontinuität bei 360°. Beim Tacan-System bestehen eingegeben. solche Diskontinuitäten außerdem jeweils bei den

Die Ausgangsimpulse der Folgeschaltung 17 und 40°-Winkelabständen. Das führt zu Fehlmessungen, des Zähl-Flip-Flop 27 werden der UND-Schaltung 26 wenn der Modulations-Nulldurchgang bei einer solzugeführt; ihr Ausgangsimpuls wird der ODER- 25 chen Diskontinuität zu liegen kommt, weil bei DurchSchaltung 33 eingegeben. führung einer Digitalmessung zu beiden Seiten der

Ein Taktgenerator 36 erzeugt Taktimpulse, die der Diskontinuität gemessen werden könnte. Bei der Mit-UND-Schaltung 35 zugeleitet werden. Die Frequenz /₂ telwertbildung kann das zu großen Fehlern des Meßdes Taktgenerators 36 ist so gewählt, daß das Bit ergebnisses führen (der numerische Mittelwert zwimit dem höchsten Gewicht des Zählers 32 den Wert 30 sehen 0 und 360° ist 180°).

180° darstellt, wenn Taktimpulse aus dem Takt- Die Auswahlschaltung 18 für 15-Hz-Nulldurch-

generator 36 über die UND-Schaltung 35 und die gänge erhält sowohl die aus den 0°-Durchgängen als ODER-Schaltung 33 dem Zähler 32 zugeführt werden. auch die aus den 180°-Durchgängen der 15-Hz-Mo-

In einem Vergleicher 37 erfolgt ein Parallel-Ver- dulationshüllwelle abgeleiteten Impulse (Leitung 12 gleich der Ausgangsimpulse der Zähler 19 und 32, 35 bzw. 13) eingegeben; diese Impulse sind in den wobei nur die Bit mit einem Gewicht bis zu 20° dem Fig. 2B bzw. 2C dargestellt. Der Ausgangsimpuls Vergleicher 37 eingegeben werden. der Auswahlschaltung 18 wird, nachdem die Auswahl

Ein Vergleicher ist eine Anordnung, die so viele getroffen worden ist, als ein einziger Impuls zur Azi-Bit umfaßt, wie zum Vergleichen erforderlich sind. mutbestimmung weiterverwendet; dieser ist in Für jedes Bit sind zwei Eingänge vorgesehen; wenn 40 Fig. 2D dargestellt. Die Auswahlschaltung 18 stellt die Eingangsimpulse gleichzeitig anliegen, ergibt sich den Zähler 19 auf 380° ein, indem von dieser ein ein Ausgangsimpuls. Wenn jedes Bit gleichzeitig Eingangsimpuls für die UND-Schaltung 20 bereiteinen Ausgangsimpuls erzeugt, wodurch angezeigt gestellt wird, wenn diese von einem Impuls der Folgewird, daß sämtliche Eingangswerte gleich sind, gibt schaltung 17 freigegeben worden ist. Ein Ausgangsder Vergleicher insgesamt einen Ausgangsimpuls ab. 45 impuls der Auswahlschaltung 18 triggert den Zähl-

Der Ausgangsimpuls des Vergleichers 37 wird dem Flip-Flop 16 in die eine stabile Lage (S-Lage) beim R-Eingang einer Flip-Flop-Stufe 38 zugeführt; ein 0°-Durchgang der 15-Hz-Modulationshüllwelle. Die Impuls aus der Folgeschaltung 17 wird dem 5-Ein- Folgeschaltung 17 hat auch die UND-Schaltung 24 gang der Flip-Flop-Stufe 38 eingegeben. Der Aus- freigegeben, und deshalb beginnt der Zähler 19 abgangsimpuls der Flip-Flop-Stufe 38 wird dem einen 50 wärts zu zählen. Der nächste Nord-Bezugsimpuls Eingang der ODER-Schaltung 23 zugeleitet. stellt den Zähl-Flip-Flop 16 zurück (/?-Lage); dieser

Der Ausgangsimpuls des Zählers 19, der dann auf- Nord-Bezugsimpuls liegt auch an der Auswahlschaltritt, wenn der Zähler den Wert 0° erreicht hat, wird tung 18 an. Diese hat inzwischen vermerkt, ob zum einer Torschaltung 39 zugeführt; die Torschaltung 39 einen ein Punkt, der 80° von dem Zeitpunkt abliegt, hat eine Anzahl Paralleleingänge, an die die ent- 55 bei dem der Zähler 19 die Zählung begonnen hat, ersprechenden Ausgangsimpulse des Zählers 32 ange- reicht worden ist (ein Impuls steht an Leitung 22 an), legt sind. und auch, ob zum anderen ein Punkt, der 180° von

Die Ausgangsimpulse der Torschaltung 39, die an dem Zeitpunkt abliegt, bei dem der Zähler 19 die den Ausgangsklemmen 40 verfügbar sind, treten dann Zählung begonnen hat, erreicht worden ist (ein Imauf, wenn ein Ausgangsimpuls aus dem Zähler 19 60 puls steht an der Leitung 41 an). Wenn ein Impuls an am Eingang der Torschaltung 39 anliegt. Die an den der Leitung 22, aber nicht an der Leitung 41 ansteht, Ausgangsklemmen 40 anstehenden Impulse stellen dann ist von der Auswahlschaltung 18 der 0°-Durchden gemessenen Azimutwert dar. gang der 15-Hz-Modulationshüllwelle ausgewählt

Die Arbeitsweise der Digitalauswertungs-Anord- worden; wenn an der Leitung 41 ein Signal ansteht nung für Azimutsignale im Tacan-System wird an 65 oder wenn weder an Leitung 22 noch an Leitung 41 Hand der Fig. 2 erläutert. Die aufbereiteten Nord- ein Signal ansteht, dann ist der 180°-Durchgang der Bezugssignale aus dem Tacan-Empfänger, die über 15-Hz-Modulationshüllwelle ausgewählt worden. In Leitung 10 in die Schaltung eingegeben werden, sind dem Beispiel gemäß Fig. 2 erscheint ein Impuls nur

an der Leitung 22, und deshalb wird für die weitere Azimutauswertung die aus dem O°-Durchgang der Modulationshüllkurve abgeleitete Impulsfolge vorgesehen.

Die in Fig. 2F dargestellte Kurve versinnbildlicht den Zählerstand des Zählers 19. Es ist zu ersehen, daß der Zähler 19 anfangs auf 380° voreingestellt ist; er zählt dann abwärts bis zum Eintreffen des nächsten Nord-Bezugsimpulses. Wenn der Auswahlprozeß beendet ist, wird der Zähler wieder auf 380° gestellt. Ist aber der 180°-NulIdurchgang der Modulation ausgewählt worden, dann wird der Zähler 19 auf 200° eingestellt.

Die Folgeschaltung 17 wird von den Nord-Bezugsimpulsen in die Zustände 2 bis 5 (Fig. 2E) geschaltet. Während dieser Zustände (2 bis 5) werden vier aufeinanderfolgende Messungen zwischen den ausgewählten (Auswahlschaltung 18) Nulldurchgangsimpulsen und den Bezugsimpulsen vorgenommen. Vom Zähl-Flip-Flop 16 wird ein Impuls erzeugt, dessen Länge dem Komplementwinkel des mit der 15-Hz-Welle gemessenen Azimutwinkels entspricht. Das geschieht deshalb, weil der Zähl-Flip-Flop von dem ausgewählten Nulldurchgangsimpuls gesteuert wird. Da Impulse der Folgeschaltung 17 die UND-Schaltung 24 freigegeben haben, können Taktimpulse aus dem Taktgenerator 25 über die UND-Schaltung 24 in den Zähler 19 gelangen. Als Eingangsimpulse werden dem Zähler noch zwei weitere Impulse (aus UND-Schaltungen 20 bzw. 21) zugeführt; da aber vier Messungen vorgenommen werden, enthält der Zähler 19 den richtigen Azimutwert plus 20° (aus der 15-Hz-Welle) am Ende dieser Messungen. Die überschüssigen 20° enthält der Zähler 19 deshalb, weil er anfangs, d. h. vor Beginn der Azimutmessung 20° zu hoch eingestellt gewesen ist. Die in F i g. 2 F dargestellte Kurve versinnbildlicht den Stand des Zählers 19 während der soeben beschriebenen Messungen.

Während des Zustandes 5 der Folgeschaltung 17 wird der richtige 135-Hz-Nulldurchgang ausgewählt (Auswahlschaltung 29), und es werden die Messungen mit der 135-Hz-Hüllkurve bzw. mit den daraus abgeleiteten Impulsen vorgenommen, in ähnlicher Weise, wie es im Zusammenhang mit den aus der 15-Hz-HüIlkurve abgeleiteten Impulsen beschrieben worden ist. Für diese Messung mit der 135-Hz-Hüllkurve wird der Zähler 32 verwendet; dieser zählt jedoch vorwärts. Dem Zähler 32 werden zuerst 3 Bits zugeführt; es ist deshalb erforderlich, acht Messungen vorzunehmen, um den richtigen Wert aus der .135-Hz-Hüllkurve zu erhalten (bis hin zu maximal 40°). Die Arbeitsweise kann an Hand der Kurve in F i g. 2 G verfolgt werden, die den Zählerstand des Zählers 32 versinnbildlicht.

Wenn die Folgeschaltung 17 zuerst den Zustand 5 (Fig. 2E) erreicht, wird von dieser die 135-Hz-Auswahlschaltung 29 getriggert. Diese veranlaßt den Zähler 32, zu zählen anzufangen, nachdem, entsprechend der Zeit des Eintreffens des aus dem 0°-Durchgang der Modulationshüllkurve abgeleiteten Impulses, entweder der O°-Durchgangsimpuls oder der 180°- Durchgangsimpuls ausgewählt worden ist, der dann der weiteren Azimutmessung zugrunde gelegt wird.

Die auf der Leitung 11 ankommenden 135-Hz-Hilfsbezugsimpulse werden auch dem Hilfszähler 28 zugeführt. Dieser bewirkt, daß der Zähler 32 nach abgeschlossener Auswahl des richtigen Nulldurchganges der 135-Hz-Modulationshüllkurve acht Messungen vornimmt. Die Folgeschaltung 17 kann zu diesem Zweck nicht eingesetzt werden, wie es beim 15-Hz-Signal möglich war, weil die Folgeschaltung 17 mit 15 Hz zählt, hier aber während der Zeit eines Zustandes acht Messungen ausgeführt werden müssen. Die Hilfsbezugsimpulse werfen auch dem Steuereingang (^-Eingang) des Zähl-Flip-Flops 27 zugeführt; die ausgewählten, aus den Nulldurchgängen der Modulationshüllkurve abgeleiteten Impulse werden dem Rückstelleingang (/^-Eingang) des Zähl-Flip-Flop 27 eingegeben. An seinem Ausgang entsteht ein Torimpuls, dessen Länge dem durch die Feinmessung (mit 135 Hz) festgestellten Azimut entspricht. Wenn die Folgeschaltung 17 auf die dem Zustand 5 entsprechende Leitung geschaltet hat, so liegt die an dieser anstehende Impuls auch an der UND-Schaltung 26 an, so daß nun Taktimpulse aus dem Taktgenerator 25 in den Zähler 32 gelangen können.

Auf diese Weise zeigt der 15-Hz-Zähler 19 am Ende des Zustandes 5 der Folgeschaltung 17 den mit 15 Hz gemessenen Azimut plus 20° an, während der 135-Hz-Zähler 32 den mit 135Hz gemessenen Azimutwert (Feinmessung, bis maximal 40°) angibt. (Wenn beispielsweise der Azimut einen Wert von 276° hat, zeigt der Zähler 32 einen Wert von 36° an.)

Während des Zustandes 6 der Folgeschaltung 17 wird der im Zähler 19 anstehende Wert so lange heruntergezählt, bis dieser in allen Bits mit dem Zählerstand des Zählers 32 übereinstimmt, und zwar bis zu dem Bit, das ein den Wert 20° entsprechendes Gewicht hat (Gesamtwert 39,99 .. .°).

Für einen tatsächlichen Azimut von 276° kann der Zähler 19 irgendeinen Wert zwischen 276° (tatsächlicher Azimut 276°, plus 20° gemäß Voreinstellung, minus höchstens 20° Phasenfehler infolge Mehrwegausbreitung) und 315,99 .. .° (tatsächlicher Azimut 276°, plus 20° gemäß Voreinstellung, plus höchstens 20° infolge Mehrwegausbreitung) anzeigen.

Wenn der Zähler 19 rückwärts zählt, werden nur die Bit bis zu 40° verglichen, so daß nach dieser Operation der Zähler 19 den exakten Azimutwert anzeigt.

Wenn die Folgeschaltung 17 den Zustand 6 erreicht hat, wird die Flip-Flop-Stufe 38 getriggert (S-Lage); ihr Ausgangsimpuls gibt die UND-Schaltung 24 frei, so daß Taktimpulse aus dem Taktgenerator 25 den Zähler 19 veranlassen, rückwärts zu zählen. Da die Frequenzen der Taktgeneratoren (25 und 36) so gewählt und die Zähler 19 und 32 so ausgestaltet sind, daß jeder Zähler ein Gewicht von 40° hat,, so wird ein Vergleich im Abstand, von 40° vorgenommen. · ■ ....

Wenn der beendete erste Vergleich durch einen Ausgangsimpuls des Vergleichers 37 angezeigt wird, stellt dieser Impuls auch die Flip-Flop-Stufe 38 zurück (Ä-Lage), und die Zählung ist beendet. Der 15-Hz-Zähler 19 zeigt nun den exakten Azimutwert an, aber mit einem 40°-Gewicht.

Wenn die Folgeschaltung 17 den Zustand 7 erreicht hat, ist der Zähler 32, der binäre Vielfache von 40° benutzt, auf 0° voreingestellt, und die Flip-Flop-Stufe 34 wird in die 5-Lage gesteuert; ihr Ausgangsimpuls gibt die UND-Schaltungen 24 (über die ODER-Schaltung 23) und 35 frei, so daß Taktimpulse des Taktgenerators 25 den Zähler 19 zum Rückwärtszählen und Taktimpulse des Taktgenerators 36 den Zähler 32 zum Vorwärtszählen veran-

lassen. Die Frequenz /, des Taktgenerators 36 ist so In den Zuständen 3, 4 und 5 wird diese Operagewählt, daß der Zähler 32 mit einem Gewicht von tion wiederholt, wobei die Rückwärtszählung mit 360° vorwärts zählt. Dieser Schritt ist notwendig, demjenigen Zählerstand beginnt, der beim Rückum eine wünschenswerte Zahlenstruktur zu bekom- wärtszählen im vorhergehenden Zustand erreicht wormen. Durch eine andere Frequenz (/₂) des Taktgene- 5 den ist. Das Resultat der vier Zählungen ist ein unrators 36 erhält man natürlich eine andere Zahlen- gefähres Endergebnis, das die Azimut-Grobmessung struktur. Die in den ersten Zuständen erforderliche darstellt plus einem zusätzlichen Betrag, der später Zahlenstruktur sollte so geartet sein, daß 20°-Bits noch erläutert wird. Man ersieht, daß das Rückherauskommen, so daß eine n(40)malige Wieder- wärtszählen in den Zuständen 2, 3, 4 und 5 etwa holung zustande kommt; für das Endresultat ist es io einem Viertel der gesamten Rückwärtszählung entjedoch erwünscht, ein Bit mit dem höchsten Gewicht spricht, und deshalb einer Mittelwertbildung über von 180° zu haben. vier Perioden des empfangenen 15-Hz-Signals oder

Wenn der Zähler 19 den Wert 0° erreicht, zeigt vier Zustände gleichkommt.

der Zähler 32 den korrekten Azimut an. Dieser Wert Während des Zustandes 5 vollführt der (Fein-) kann abgelesen werden, indem die Ausgangs-Tor- 15 Zähler 32 eine Folge von neun Zählungen, wobei schaltungen 39 von dem O°-Ausgangsimpuls des Zäh- während der ersten Zählung die Auswahl des Nulllers 19 freigegeben werden, durchganges (O°-Durchgang oder 180°-Durchgang)

Wenn anfänglich erst einmal eine Anzahl Messun- in der Auswahlschaltung 29 erfolgt. Dadurch wird gen durchgeführt worden sind, ist es nicht mehr not- der Zähler 32 auf seinen Anfangswert eingestellt; darwendig, den gesamten Meßprozeß von Anfang an zu 20 aufhin erfolgen acht aufeinanderfolgende Zählungen wiederholen, um den Azimutwert auf den äugen- zwischen dem ausgewählten 135-Hz-Nulldurchgangsblicklichen Stand zu bringen; es kann vielmehr beim impuls und den entsprechenden Hilfs-Bezugsimpul- »Folge-Modus« der Arbeitsweise der gemessene Azi- sen, wobei die ganze Operation auch von der Folgemut — 20° zu hoch angesetzt, um 20°-Phasenfehler schaltung 17 gesteuert wird. Das kummulative Zahlenfolge Mehrwegausbreitung) berücksichtigen zu 25 ergebnis stellt einen Mittelwert der Feinmessung über können — direkt in den Zähler 19 eingezählt und acht aufeinanderfolgende Perioden zwischen den ebenda abgelesen werden. Diese Arbeitsweise gestat- Nulldurchgangsimpulsen und den entsprechenden tet daher, daß die Zähloperationen in den Zustän- Hilfs-Bezugsimpulsen dar. Dabei wird die Wirkung den 1 bis 4 der Folgeschaltung 17 nebenher ver- des »Flatter-Effektes« (Phasenfehler-Auftreten des laufen. 30 Nulldurchganges nicht immer an der gleichen Stelle

Wenn der 15-Hz-Zähler 19 den Wert 0° erreicht in aufeinanderfolgenden Perioden) auf das Meßergeb-

hat, wird er unverzüglich auf 3S0° zurückgestellt, nis herabgesetzt.

und die Zählungen mit beiden Zählern 19 und 32 Im Zustand 6 der Folgeschaltung 17 findet ein werden fortgesetzt. Wenn der Zähler 32 voll ist, wird Vergleich zwischen den im Zähler 32 gespeicherten die Flip-Flop-Stufe 34 rückgestellt (/{-Lage), so daß 35 Binärwerten und den entsprechenden (niedrigeren) ein Weiterzählen verhindert wird. In diesem Zeit- im Zähler 19 (Grobmessung) gespeicherten Binärpunkt zeigt der Zähler 19 den gemessenen Azimut werten statt; dieser Vergleich wird dadurch bewerkplus 20° an. stelligt, daß der Zähler 19 so lange rückwärts gezählt

Die nächste Korrektur des Azimutwertes beginnt wird, bis die niederwertigen Binärwerte, die eine

beim Zustand 5 der Folgeschaltung 17; sie wird so 40 Grobmessung innerhalb eines 40°-Sektors darstellen,

lange fortgesetzt, wie überhaupt Signale ankommen. mit denen im Zähler 32 (Feinmessung) übereinstim-

Die Arbeitsweise des ganzen Verfahrens kann zu- men. Ist dies der Fall, dann wird der Zähler 19 ge-

sammenfassend etwa wie folgt erläutert werden, wo- stoppt; der nun anstehende Wert ist der wahre

bei die verschiedenen Operationen durch die Folge- Azimut.

schaltung 17 in acht getrennten und für sich arbei- 45 Das wird klar, wenn man bedenkt, daß die an-

tenden Zuständen gesteuert werden. fängliche Einstellung des Zählers 19 um 20° zu hoch

Der erste Nord-Bezugsimpuls steuert die Folge- gewesen ist. Das geschah zu dem Zweck, um bei schaltung 17 in ihren Zustand 1, und jeder folgende Vornahme eines Vergleiches mit dem im Zähler 32 Nord-Bezugsimpuls steuert sie in die folgende Zu- gespeicherten Wert den Zähler 19 rückwärts zählen stände, bis acht vollständige Zustände durchlaufen 50 lassen zu können, bis zur Übereinstimmung der Zähworden sind. lerwerte.

Die ersten vier Zustände dienen nur der Grob- Im Zustand 7 der Folgeschaltung 17 wird eine Um-

messung, während bei den Zuständen 5 bis 8 sowohl kehrung der Zählerwerte vorgenommen, d. h., wäh-

Grob- als auch Feinmessung vorgenommen werden. rend dieser Zeit zählt nun der Zähler 19 mit einer

Im Zustand 1 wird entweder der 0°-Durchgang 55 bestimmten Impuls- bzw. Zählfrequenz bis Null, und

oder der 180°-Nulldurchgang der 15-Hz-Modula- der Zähler 32 zählt mit einer zweiten Impuls- bzw.

tionshüllkurve ausgewählt (Auswahlschaltung 18), Zählfrequenz von Null ab aufwärts. Der Zweck die-

und der Zähler 19 wird dann entsprechend auf den ser Umkehrung ist, geeignete Parameter für eine

Wert 380 bzw. 200° voreingestellt. 360°-Darstellung zu schaffen.

Während des Zustandes 2 zählt der Zähler 19 60 Während des Zustandes 8 der Folgeschaltung 17

rückwärts, beginnend mit dem ausgewählten Null- werden die Zähler auf ihren Ausgangswert rück-

durchgangsimpuls und endend mit dem nächsten gestellt, um beim nächsten Zählzyklus die Korrektur

Nord-Bezugsimpuls. des Azimutwertes vornehmen zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur digitalen Auswertung von Funkfeuer-Azimutsignalen, die empfangsseitig als Nord- und Hilfs-Bezugsimpulse und als Grob- und Fein-Richtungsimpulse vorliegen, die aus den Nulldurchgängen einer aus zwei Komponenten bestehenden Modulationshüllwelle abgeleitet sind, bei dem eine Azimut-Grobmessung und eine -Feinmessung durch Phasenvergleich zwischen den Nord-Bezugsimpulsen und den Grob-Richtungsimpulsen bzw. zwischen den Hilfs-Bezugsimpulsen und den Fein-Richtungsimpulsen derart vorgenommen wird, daß jeweils die Taktimpulse eines Taktgenerators in der Zeit zwischen dem Auftreten der Bezugsimpulse und der Richtungsimpulse gezählt werden unter Mittelwertbildung zwischen den in mehreren Signalperioden gemessenen Azimutwerten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von bei der Mittelwertbildung infolge von Diskontinuitäten sonst auftretenden Fehlmessungen bei beiden Komponenten der Modulationshüllkurve (15-Hz- und 135-Hz-Komponente) außer aus den in positiver Richtung gehenden Nulldurchgängen (O°-Durchgang) der Modulationshüllkurve auch aus den in negativer Richtung gehenden Nulldurchgängen (180°-Durchgang) Impulse abgeleitet werden, daß mittels Auswahlschaltungen (18, 29), die unter dem Einfluß einer von den Nord-Bezugsimpulsen gesteuerten Folgeschaltung (17) diejenigen Nulldurchgangsimpulse zur weiteren Messung ausgewählt werden (O°-Durchgangsimpuls oder 180°-Durchgangsimpuls), die entfernt von einer Diskontinuität liegen, und daß die Zähler (19, 32) entsprechend dem jeweils ausgewählten Nulldurchgangsimpuls voreingestellt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler für die Grobmessung (19) bei Auswahl des O°-Durchgangsimpulses auf 380° und bei Auswahl des 180°-Durchgangsimpulses auf 200° voreingestellt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler für die Feinmessung (32) bei Auswahl des O°-Durchgangsimpulses auf 0° voreingestellt ist und bei Auswahl eines 180°-Durchgangsimpulses auf 20° voreingestellt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler für die Grobmessung (19) die Zählung mit Eintreffen des ausgewählten Nulldurchgangsimpulses beginnt und diese bei Eintreffen des Nord-Bezugsimpulses beendet.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler für die Feinmessung (32) die Zählung mit Eintreffen des Hilfs-Bezugsimpulses beginnt und diese bei Eintreffen des ausgewählten Nulldurchgangsimpulses beendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Zählern (19, 32) gespeicherten Werte mittels eines Vergleichers (37) verglichen werden und daß Mittel vorgesehen sind, um nach Durchführung des Vergleichs den Zähler für die Feinmessung (32) auf Null rückzustellen und dann mit vorgegebenem Takt (Taktgenerator 36) vorwärts zählen zu lassen, und um gleichzeitig den Zähler für die Grobmessung (19) nach Rückstellung auf Null des Zählers für die Feinmessung (32) mit vorgegebenem Takt (Taktgenerator 25) rückwärts zählen zu lassen bis zum Werte Null.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mittelwertbildung der Zähler für die Grobmessung (19) während vier Signalperioden rückwärts und der Zähler für die Feinmessung (32) während acht Signalperioden vorwärts zählt.