DE1912402C - Steuereinheit zur Abfrageimpuls Ab standsprufung fur Sekundärradar Antwort sender - Google Patents

Description

Die Ilrniulung bezieht sich auf Sekundärradarsysteme, die bei Oberwaclningsradarsystemen allgemein bekannt sind und /um Zwecke der I.^!verkehrsüberwachung eingesetzt werden. Diese Sekuiidiirradarsysteme haben den Vorteil, daß die Antwortsignale keine F.chos und daher wesentlich stärker sind als die Anlwiii!signale in I'rimiirradarsystenien. Weiterhin können die Antwortsignal codiert werden, damit die Quelle jedes Antwortsignales identifiziert werden kann. Kin Sekundärradarsystem umfaßt eine Hodenstation und eine Anzahl von Antwortsendern. Die Antwortsender sind in dem zu verfolgenden Flugzeug ungeordnet, und es sendet die Bodenstation Abfragesignale aus, auf die nur die Antwortsender, die sieh innerhalb des von der Hauptkeule der Richtantenne der Bodenstalion bjlleckten schmalen Sektors befinden, durch Aussenden von Antwortsn,i.alen reugieren.

Jeder Antwortsendi-r besteht im wesentlichen uus einem Empfänger, einer Steuereinheit, einem Modulator und einem Sender. Der Empfänger nimmt die Abfragesignale auf, verstärkt sie und gibt Me an die Steuereinheit weiter. Die Steuereinheit hat zwei Hauptfunktionen. Die erste besteht darin, empfangene Impulse zurückzuweisen, die gewisse Bedingungen nicht erfüllen, und insbesondere solche Impulse Zurückzuweisen, deren Charakteristik anzeigt, daß sie von Nebenzipfeln anstatt von der Flauptkeule der Sendeantenne der Bodenstalion herstammen. Die zweite Hauptfunkticvii der Steuereinheit besteht darin, die Gruppe von Impulsen zu ei kennen, die zur Identifizierung einer speziellen Art ues isekundärradarbetriebes dienen, wie es weiter unten mehr im einzelnen erläutert wird. Wenn die Steuereinheit ein Abfragesignal annimmt, veranlaßt sie den Modulator, das korrekte Antwortcodesignal zu liefern, das von dem Sender mit einer Frequenz zur Bodenstalion zurückgesendet wird, die von der Frequenz des Abfragesignales abweicht. Im Fall der sogenannten »Betriebsart 4« enthält das Abfragesignal einen Informationscode, der einem datenvcrarlx-itendcn Gerät zugeführt wird, das auf die codierte Information anspricht und danach den Antwortcode bestimmt. Das Abfragesignal hat die Form einer Gruppe von Impulsen, deren Anzahl und Abstand, gemessen von Vorderllanke zu Vorderflanke, die benutzle Sckundärradarbetriebsart bestimmt. In der Betriebsart 4 folgt dieser Impulsgruppe ein Impulszug, dessen Impulse ausgewählte Stellungen in einer Anzahl von vorbestimmten Impiilsstellungen einnehmen. Die Kombination der in diesem Impulszug tatsächlich gesendeten Impulse bildet die Codeinforinalion, die dazu benutzt wird, eine bestimmte Frage zu stellen. Jedes Flugzeug, das sich in der Hauptslrahlungskcule befindet, schickt dann die richtige Antwort zurück.

In den Anfängen der Sckuiidnrrudurtcdinik wurden nur zwei Impulse verwendet, von denen ein Impuls, der Stellet impuls, von einer ungcrichtclcn Antenne ausgesendet wurde, während der andere, der Abfragcimpuls, von einer Richtantenne herstammte. Wenn sich der Autwot(sender im Bereich der liatipt-Mrahlungskeulc der Richtantenne befindet, lint der von der Kleinantenne empfangene Impuls eine dem von der ungerichtelen Anleime empfangenen Steuerimpuls gleit.hailige Amplitude. Wenn sich dagegen der Antwortender im Hereich eines Nebenzipfels hefhVt, ist der Abfrageimpuls wesentlich kleiner als der Steuerimpuls. Auf dieser Grundlage unterschied der Antwortender zwischen Abfragen, die ihn in der Ilauptkeule erieichlen, und Abfragen, die an ihn über Nebenzipid gelangten, und es wurde auf diese Weise eine Nebeii/ipfelunlerdrückung erzielt.

Seit einigen Jahren ist es üblich, Sekundärradarsysteme mit drei Impulsen in der Abfragi'gruppe zu betreiben. Us sind /^J, und /'., Abfrageimpulse und /¹^ ein Steuerimpuls. Im Bereich der Hauptkeule sind ίο die Abfrageimpulse/', und /'., wesentlich größer als der Steuerimpuls /'.,. Dagegen sind auf Nebenzipfeln die Abfrageimpulse /', und /'., nicht größer als der Steuerimpuls /'.,. Unabhängig davon, ob zwei oder drei Impulse verwendet werden, ist für jede Betriebsart ein bestimmter Abstand zwischen den Impulsen der Gruppe vorgesehen.

Neuere militärische Vorschriften für Sekundärradarsysteme wurden auf Systeme für die Betriebsart 4 ausgedehnt, in der eine erste, die Betriebsart

»ο identifizierende Gruppe aus vier Impulsen besteht, die einen Abstand von 2 |is und eine Breite von 0,5 |is haben. Diese vier Impulse werden von einem Nebenzipfelunterdriickungsimpuls gefolgt.

Γη einem für die Betriebsart 4 eingerichteten Sy

»5 stern können diesen tünf Impulsen bis zu 32 zusätzliche Impulse folgen, die einen Abstand von nur 2 |is zu haben brauchen. Diese Impulse tragen die codierte Abfrageinformatiori.

Die vorliegend·: Erfindung bezieht sich speziell auf die Steuereinheit des Antwortsendeis. Die Steuereinheiten, die für die zivilen Betriebsarten A, B, C und D sowie die militärischen Betriebsarten 1, 2 und 3 bekannt sind, sind für die Betriebsart 4 nicht gut geeignet. Die im folgenden beschriebene S'.euereinheit ist speziell für die Betriebsart 4 ausgelegt, jedoch kann sie durch entsprechende Abwandlungen auch den verschiedenen Impulsbreiten und Impulsabständen früherer Betriebsarten angepaßt werden, so daß sie auch bei diesen anderen Betriebsarten eingesetzt werden kann.

Die Steuereinheiten bekannter Sckundärradarantwortsender erkennen den für eine bestimmte Betriebsart richtigen Inipulsabstand durch die Verzögerung eines Impulses der ersten Impulsgruppe um eine Zeit, die dem Abstand zum nächsten Impuls gleicn ist, und durch Prüfen der Koinzidenz zwischen dein verzögerten und dem folgenden Impuls. Bisher wurde dieser Vorgang mit Hilfe von angezapften Verzögerungsleitungen ausgeführt, jedoch haben Vcrzögcriingsleitungcn einen großen Plutzbedarf. In letzter Zeit wurden angezapfte Verzögerungsleitungen durch äquivalente Schieberegister ersetzt. Die Anzahl von Stui'cn, die in einem Schieberegister benötigt werden, das für die Betriebsart 4 geeignet ist, ist jedoch.zu groß und führt zu übermäßigen Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugiunde, diese Nachteile der bekannten Steuereinheiten zu vermeiden und eine Steuereinheit für Sckundu'rrndarantwortsendcr zum Prüfen des Abstumles von Abfrageimpulsen /11 schallen, dir sich durch einen einfachen Aufbau und einen geringen Platzbedarf auszeichnet.

Diese Aufgabe wird nach der Eifindimg daduich gelöst, daß die Steuereinheit eine auf den ersten Impuls einer empfangenen Impulsgruppe ansprechende Schaltungsanordnung, die eine Gruppe von Vergleichsimpulscn erzeugt, deren Breiten und Abslände einer bestimmten Betriebsart entsprechen, eine Vergluiclisanordnung, die die empfangene linpulsgiuppc

mil der Verylcichsinipulsgi tippu vergleicht iiiui l-'ehlerimpulse erzeugt, wenn die beiden Ciruppen nicht übereinstimmen, einen Integrator für die Fehlerinipulse und dnen Schwellenwertdiskriminnlor umfallt, der das Abiragesigiial zurückweist, wenn die integrierten Fehle! impulse einen vorbestimmten Pegel überschreiten.

Wie einfach :>tliir komplex die Ahfrageimpulsgrup|ie auch sein mag, ist es eine relativ einfache Sache, tlie entsprechende Vergleichsgruppe zu er/engen, die dann zusammen mit tier empfangenen Gruppe durch Gatter geleitet werden kann, um den obenerwähnten Vergleich anzustellen. An den Ausgang der Guttcranordiumg kann ein einfacher RC-Integrator angeschlossen sein, so dall eine Anzeige dafür erhalten wird, dall die empfangene Gruppe nicht den Anforderungen der geltenden Betriebsart entspricht, wenn das Signal am Kondensator des RC-Generators einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild der für die Erfindung wesentlichen Teile einer Steuereinheit,

Fig. 2 das Schaltbild des zur Erkennung der Impulsgruppe dienenden Teiles der Steuereinheit und

Fig. 3 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 2.

Der in Fig. I dargestellten Schaltungsanordnung wird das eintrellende Abfragesignal von dem nicht dargestellten Empfänger an der Klemme Λ zugeführt, die mit einem Gerät Π zur Videoverarbeitung verbunden Is₁, das nur diejenigen Impulse an eine Ausgangsleitung M abgibt, die die Forderungen bezüglich der Impulsbreite und der relativen Amplituden erfüllen, die für die Betriebsart 4 vorgeschrieben sind.

Die Ausi^angsimpulse auf der Leitung Λ/ werden einer Spcrriogik 14 zugeführt, die dazu benutzt wird, die Operation verschiedener Schaltungsteile während verschiedener Operationsphasen und insbesvniderc dann zu sperren, wenn eine Impulsgruppe richtig erkannt worden ist. Normalerweise werden von der Spcrriogik 14 die Impulse von der Leitung Vf auf die Leitung /V übertragen, die der Gruppencrkcnnungssclinltunj, 16 das Eingangssignal zuführt. Diese Gruppenerkcnnungssehaltung 16 prüft, ob die Impulse der Gruppe den richtigen Abstand haben, und <:s wird, wenn dieser Fall vorliegt, durch einen Treiberverstärker 18 einer Trigger klemme F ein Signal zugeführt. Diese Klemme ist mit dem Rechner verbunden üiid veranlagt diesen Rechner, auf das Abfragesignal zu antworten, das von der Spcrriogik 14 über einen Treiberverstürker 20 einer Abfragcvideoklemmc E zugeführt wird. Der Rechner antwortet auf die ihm an der Klemme E angebotenen Impulse und vcaniuUt, sofern er richtig abgefragt wird, das AuUcncndc einer in geeigneter Weise codierten Antwoit an die Bodenstation. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dall der Rechner ebenso wie der Empfänger, der Modulator tiiul der Seniler von bekannter Art sein können, wie sie in existierenden Sekimdärradarsystemcn vorhanden sind. Daher werden diese anderen Einheiten des Antwoi (senders, mit denen sich die vorliegende Erfindung nicht tmmitlelluir heschäfiiul, nicht nälur beschrieben.

Das zu dem au der Triggerkleniine /■' anliegenden Signal inverse Signal ist auf einer Leitung (<' \orhanden, die der Spenlngik 14 ein Eingangssignal zuführt. Im normalen Betriebszustand der Sperilogik 14, bei dem das Signal auf tier Leitung (1 falsch ist, führt die Logik 14 über eine Klemme K ein Siailsignal einem Zähler 24 zu, der während eines hestimmten Sperrintervalls läuft und dann iilur die Klemme L der Logik 14 einen Impuls zulühit, um das Sperrintervall zu beenden.

Die zur Gruppenerkennung dienende Schaltung If) ist in Fig. 2 näher dargestellt und umfallt einen Takloszillator 98, der eine Kette von bislabilen Kippschaltungen 100 bis 104 speist. Bei Abfrageiinpulsen von 2 jis Breite kann der Oszillator ¹JH eine Nennfrenuenz von 16 MHz aufweisen. Die bistabilen Kippschaltungen 100 bis 106 ui< rsetzen nacheinaiider die Frequenz jeweils um 2, so di ü das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung 104 eine Frequenz von 0,5 MHz aufweist. Die bistabile Kippschaltung 104 wird von dem komplementären Ausgaiigssignal der 1-MHz-Stute 103 gespeist, so daß der von der S:ufe 104 gelieferte Impuls von der benötigten Flanke des Impulses der Stufe 103 völlig frei ist. Die Ausgangssignale des Taktosziliators und der bistabilen Kippschaltungen sind in F i g. 3 der Zeichnung dargestellt, in der die Ausgangssignale der Kippschaltungen mit den gleichen Bezugszilfern versehen sind wie die Kippschaltungen selbst.

Die Signale 103 und 104 werden gemeinsam einem NAND-Gatter 110 zugeführt. Die kombinierte Ling.ingsfunktion am NAND-Gatter 110 wird in F i g. 3 durch das Signal 108 dargestellt. Dieses Signal bildet die Vergleichsgruppe von Impulsen, die 0,5 |is breit sind und einen Abstand von 2 us haben. Eis -'ersieht sich, daß das Signal 108 nicht tatsächlich existiert, jedoch durch das gleichzeitige Anlegen der Signale 103 und 104 an zwei Eingänge des NAND-Gatter:, 110 in dieser Form wirksam wird.

Die auf der Leitung N zugefühiic Abfragegruppe wird ebenfalls dem NAND-Gatter MO zugeführt. Das Ausgangssigna! des NAND-Gatters 110 wird

durch das Signal HO nach Fig. 3 veranschaulicht und besteht aus schmalen Impulsen, die an den Stellen auftreten, an denen die Abfragegruppe mit dein Signal 108 nicht übereinstimmt. Diese Impulse werden von einem /iC-Integrationskrcis 112 integricrt. Wenn das Ausgangssignal des Integrators genügend ansteigt, wird die Operation der zurGruppcnzrkcnnung dienenden Schaltung beendet, und es wird das Abfragesignal nicht angenommen.

Die Wirkungsweise der Gruppcnerkcnnungsschal-

lung wird von Jner bistabilen Kippschaltung 114 gesteuc:·, die normalerweise· alle bistabilen Kippschaltungen 100 bis 106 in einem Ausgangszustand hält. Der ernte Impuls, der auf der Leitung N empfangen wird, schaltet die Kippschaltung 114 um und bewiikt,

fio daö das Haltesignal für die bistabilen Kippschaltungen 100 bis 106 aufgehoben wird. Daher kann nun der Zahler, der von diesen Kippschaltungen gebildet wird, zur Erzeugung der oben behandelten Signale anlaufen. Sollte das Signal am Integrator 112 genü-

gend ansteigen, wird die Kippschaltung 114 zurückgestellt, und es wird das die bistabilen Kippschaltungen 100 bis 106 in der Ausgangsstellung haltende Signal wieder angelegt.

Bei dem in Fig. 3 als Beispiel dargestellten Signal 110 sind die schmalen Impulse, die sich aus der Verschiebung der ersten beiden Impulse des Signals N ergeben, ungenügend zum Zurückstellen der Kippschaltung 114, weil der Schwellenwert nicht über- S schritten wird, der durch das zum Zurückstellen der Kippschaltung 114 benötigte Signal gegeben ist. Der driltc Impuls des Signals N befindet sich an der richtigen Stelle, und es wird in diesem Fall offenbar kein Zurückstellen stattfinden. Bei dem dargestellten Beispiel fehlt jedoch in dem Signal N ein vierter Impuls, und es erscheint demnach in dem Signal 110 ein Aiisgangsimpuls in der vollen Dauer von 0,5 |is. Dieser Impuls ist mehr als ausreichend, um ein Anwachsen des Ausgangssignals der Integrationsschallung 112 auf einen Wert zu bewirken, bei dem die Kippschaltung 114 zurückgestellt wird.

Die Zeilkonstante der Integrationsschaltung 112 ist kleiner als die Impulsbreite, d. h. kleiner als 0,5 μ5. Zwischen zwei im Abstand von 2 fts aufeinanderfolgcnden Impulsen entlädt sich der Integrator vollständig.

Damit eine Abfragung angenommen wird, muß die Kippschaltung 114 eingestellt bleiben, bis vier Impulse von der bistabilen Kippschaltung 104 abgegebcn worden sind. Diese Impulse werden von den übrigen bistabilen Kippschaltungen 105 und 106 gezählt. Diese Zählung erfolgt indirekt durch Zählen der Stufe 104, denn, sollte ein übermäßiger Fehler auftreten, wird das System gestoppt, bevor das Signal

104 ansteigen kann. Die bistabilen Kippschaltungen

105 und 106 werden von den komplementären Ausgängen der vorhergehenden Kippschaltungen getriggert, so daß durch eine logische Operation, die erkennt, wenn die Signale 105 und 106 beide wahr sind, der vierte der aufeinanderfolgenden Impulse 104 einem Ausgang zugeführt werden kann, um ein Triggern auszulösen. Die logische Operation wird von einem NAND-Gatter 116 ausgeführt, dessen Ausgangssignal das Signal auf der Leitung G darslelli. Dieses Signal wird auch dem Takteingang der Kippschaltung 114 zugeführt, und es stellt die ansteigende Rückflanke des von dem Gatter 116 übertragenen Impulses die Kippschaltung 114 zurück, so dal.? das System angehalten wird, wenn das Triggersignal beendet ist.

Das Ausgangssignal des Gatters 116 wird von einem NAND-Gatter 118 umgekehrt und über einen Treibcrverslärker 18 der Triggerklemme F zugeführt. Wenn also eine korrekte Gruppe von vier Abfrageimpulsen vorhanden ist, löst das Signal an der Klemme /· den Rechner aus, damit er die Impulse verarbeitet, die er über die Leitung £ (Fig. 1) empfängt. Diese Impulse enthalten selbstverständlich die vier für die Betriebsart charakteristischen Impulse, die von einem fünften Impuls gefolgt werden, wenn die Abfragung auf einem Nebenzipfef stattfand. Der Rechner führt eine Nebenzipfelunterdriickung aus, indem er gemäß seiner Programmierung eine Abfrage 7UrUCkWCiSt, die fünf aufeinanderfolgende Impulse mil einem Abstand von 2 |is umfaßt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Steuereinheit für Sckundärradarantwortsender zupr. Prüfen des Abstandes von Abfrageimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine auf den ersten Impuls einer empfangenen Impulsgruppe ansprechende Schaltungsanordnung (100 bis 104), die eine Gruppe von Vergleichsimpulsen erzeugt, deren Breiten und Abstände einer bestimmten Betriebsart entsprechen, eine Vcrgleichanordnung (110), die die empfangene Impulsgruppe mit der Verglcichsimpulsgruppe vergleicht und Fchlerimpulse erzeugt, wenn die beiden Gruppen nicht übereinstimmen, einen Integrator (112) für die Fehlerimpulse und einen Schwellcnwerldiskriminator (114) umfaßt, der das Abfragcsignal zurückweist, wenn die integrierten Fehlerimpulsc einen vorbestimmten Pegel überschreiten.

2. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Vergleichsimpulsgruppe dienende Schaltungsanordnung eine Kette von bistabilen Kippschaltungen (101 bis 104) umfaßt, die die Frequenz eines Oszillators (98) wiederholt untersetzen, und daß als Vergleichsanordnung ein Gatter (110) vorgesehen ist, das auf die Ausgangssignale mehrerer der bistabilen Kippschaltungen und die empfangene Impulsgruppe anspricht, um die Fehlerimpulse zu erzeugen.

3. Steuereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sieuerkippschaltung (114) enthält, die die bistabilen Kippschaltungen (101 bis 104) der Kette in einem ihrer Zustände in einen Ausgangszustand bringt und im anderen Zustand zum Untersetzen der Frequenz des Oszillators (98) freigibt und die von dem ersten Impuls einer empfangenen Impulsgruppe von dem einen in den anderen Zustand gekippt und vom Ausgangssignal des Integrators (112) in den einen Zustand zurückgekippt wird, wenn die integrierten Fehlerimpulsc den vorbestimmten Pegel überschreiten.

4. Steuereinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie weitere bistabile Kippschaltungen (105 und 106) aufweist, die die von der letzten bistabilen Kippschaltung (104) der Kette erzeugten Impulse zählen, und ein Ausgangsgatter (116) auf einen bestimmten Zustand der weiteren bistabilen Kippschaltungen (105 jnd 106) anspricht und ein Ausgangssignal liefert, das eine Antwort auf die Abfrage freigibt.

5. Steuereinheit nach Anspruch 4, rückbezogen auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steucrkippschaltung (114) auch auf das Ausgangssignal des Ausgangsgatters (116) anspricht und von diesem Ausgangssignal in den einen Zustand gekippt wird.

6. Steuereinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgatter (116) außerdem auf die letzte bistabile Kippschaltung (104) der Kette anspricht und ein Ausgangssignal nur dann erzeugt, wenn diese letzte Kippschaltung einen Zustand aufweist, der von dem Zustand abweicht, den sie bei der Erzeugung der Impulse der Vergleichsgruppe einnimmt.

7. Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (112) von einem ÄC-Integrationsglied gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen