DE1623590C3 - Anordnung zur Laufzeit-Stabilisierung in Verstärkern von Signallaufzeit-Entfernungsmessern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Stabilisierung der Signallaufzeit in Verstärkern von Empfängern, die zur Entfernungsmessung nach dem Signallaufzeit-Prinzip dienen und deren Eingangspegel im allgemeinen starken Amplitudenschwankungen unterliegen, so daß bei amplitudenmodulierten Signalen eine Verstärkungsregelung und bei frequenzmodulierten Signalen eine Amplitudenbegrenzung stattfinden muß.

Die Entfernung zwischen zwei Objekten kann bekanntlich durch die Messung der Laufzeit eines hochfrequenten Signals bestimmt werden. Hierauf beruhen die Radartechnik sowie zahlreiche Ortungs- und Vermessungsverfahren.

Wird große Genauigkeit der Entfernungsmessung gefordert, so darf die Signallaufzeit oder die Phasenwinkeländerung innerhalb der verwendeten Geräte nicht vernachlässigt werden. Schwankungen der Gerätelaufzeit treten in besonders starkem Maße in selektiven Verstärkern auf, wenn diese wegen der schwankenden Amplitude des Hochfrequenzsignals mit einer automatischen Verstärkungsregelung versehen werden müssen, oder wenn bei Verwendung frequenzmodulierter Signale eine Amplitudenbegrenzung im Empfänger stattfindet. Aber auch Schwankungen der Temperatur, der Betriebsfrequenzen und Alterungserscheinungen an Bauelementen haben einen wesentlichen Einfluß auf die Signallaufzeit im Gerät und damit auf die erzielbare Genauigkeit der Entfernungsmessung.

Bei genauen Ortungs- und Vermessungsverfahren ist es daher nötig, besondere technische Maßnahmen zu treffen, um die Gerätelaufzeit entweder zu eliminieren oder zu stabilisieren, so daß sie rechnungsmäßig berücksichtigt werden kann. Solche Verfahren arbeiten meist mit Dauerstrich-, Amplituden- oder Frequenzmodulation.

Es sind Verfahren bekanntgeworden, bei denen durch zwei Mischvorgänge mit einer Differenzfrequenzbildung, anschließender Verstärkung und Summenfrequenzbildung die Signallaufzeit im Verstärker bzw. die dadurch bedingte Phasendrehung eliminiert werden. Diese Verfahren erfordern eine Art Phasenspeicherung mittels eines Oszillators, der durch eine phasengekoppelte Regelschleife gesteuert wird, und eine zyklische Betriebsweise mit abwechselnden Sende-Empfangs-Perioden. Für die Ortung rasch bewegter Objekte, wie etwa von Flugzeugen, sind sie daher nicht gut geeignet.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird der Verstärker sowohl vom Meßsignal als auch von einem örtlich erzeugten Vergleichssignal durchlaufen, so daß bei einem Phasenvergleich die Gerätelaufzeit herausfällt. Hier ergeben sich Schwierigkeiten, wenn die Amplitude des Meßsignals schwankt. Daher sind diese bekannten Verfahren nur zur Vermessung ortsfester Objekte zu gebrauchen. : Schließlich sind noch Verfahren bekannt, bei .denen ein örtlich erzeugtes Testsignal zur Messung der Gerätelaufzeit benutzt wird und diese rechnerisch in Abzug' gebracht wird. Hier ergeben sich gleichfalls Schwierigkeiten bei schwankender Amplitude des eigentlichen Meßsignals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei Anordnungen, die nach den vorbeschriebenen bekannten Verfahren arbeiten, auftretenden Schwierigkeiten zu vermeiden, die sich durch starke Pegelschwankungen des Meßsignals ergeben.

Bei einer Anordnung der einleitend genannten Art besteht die Erfindung darin, daß eine vor dem Verstärker liegende Modulationseinrichtung das Eingangssignal mit einem sinusförmigen Pilotsignal moduliert und ein elektronisch gesteuerter Phasenschieber mittels einer Regelschleife, der das Pilotsignal sowohl unmittelbar als auch nach Verstärkung, Demodulation und Abtrennung durch ein Filter zugeführt wird, den Phasenunterschied zwischen Verstärkereingang und Verstärkerausgang für das Pilotsignal und damit auch für das eigentliche Meßsignal konstant hält.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall, daß das Meßsignal aus einem amplitudenmodulierten Träger besteht.
Am Eingang des Verstärkers befindet sich eine Modulationseinrichtung (Modulator), welche das Meßsignal zusätzlich mit einem sinusförmigen Pilotsignal amplitudenmoduliert. Die Pilotfrequenz wird so gewählt, daß sie nach der am Ausgang des Verstärkers stattfindenden Demodulation durch ein Filter von der Nutzmodulation abgetrennt werden kann. Am Filterausgang erscheint das Pilotsignal mit einem Phasenwinkel, der im wesentlichen durch die Signallaufzeit des Verstärkers bedingt ist. Mit Hilfe eines Phasendiskriminators (Phasendetektor) und einer Regelschaltung, die einen Phasenschieber steuert, wird die Phasendifferenz zwischen Eingangspilotsignal und Ausgangspilotsignal konstant gehalten und damit auch die Signallaufzeit des Verstärkers für das Meßsignal stabilisiert. Schwankungen des Meßsignalpegels werden durch die automatisehe Verstärkungsregelung des Verstärkers beseitigt und haben daher keinen Einfluß auf die Wirksamkeit der Laufzeitstabilisierung.

Anstatt den Phasenschieber hinter dem Demodulator anzuordnen, kann er auch davor liegen. Ferner ist es wegen der selektiven Wirkung der Phasenregelschleife gemäß einer Weiterbildung der Erfindung möglich, bei geeigneter Wahl der Meßfrequenzen und der Pilotfrequenz die getrennten Filter wegzulassen.

F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall, daß das Meßsignal frequenzmoduliert ist und daß der zu stabilisierende Verstärker der Zwischenfrequenzverstärker eines Überlagerungsempfängers ist. Hier wird das Pilotsignal zunächst durch

Frequenzmodulation dem Mischoszillator des Überlagerungsempfängers aufmoduliert. Bei Empfang eines hochfrequenten Meßsignals wird dieses daher in ein zusätzlich mit dem Pilotsignal frequenzmoduliertes Zwischenfrequenzsignal umgewandelt, welches verstärkt, amplitudenbegrenzt und demoduliert wird. Die Laufzeitstabilisierung erfolgt in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach F i g. 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung'zur Stabilisierung der Signallaufzeit in Verstärkern von Empfängern, die zur Entfernungsmessung nach dem Signallaufzeit-Prinzip dienen und deren Eingangspegel im allgemeinen starken Amplitudenschwankungen unterliegen, so daß bei amplitudenmodulierten Signalen eine Verstärkungsregelung und bei frequenzmodulierten Signalen eine Amplitudenbegrenzung stattfinden muß, dadurch gekennzeichnet, daß eine vor dem Verstärker liegende Modulationseinrichtung das Eingangssignal mit einem sinusförmigen Pilotsignal moduliert und ein elektronisch gesteuerter Phasenschieber mittels einer Regelschleife, der das Pilotsignal sowohl unmittelbar als auch nach Verstärkung, Demodulation und Abtrennung durch ein Filter zugeführt wird, den Phasenunterschied zwischen Verstärkereingang und Verstärkerausgang für das Pilotsignal und damit auch für das eigentliche Meßsignal konstant hält.