DE1931963C - Naherungswarn Transponder fur Flugzeuge, insbesondere fur Hub schrauber - Google Patents

Description

ι;« elektnsche Signal be,„_m™ ,-, Schaltungen mit hohen Gesch*,nd,gke,ten darstelkn >t da T.an^

. λ6 57), die auf da, ers Signal d<; anderen bi- ponderreich«eite zur Erm.ttKi.g e.ner Κοπκ
Jbilen Elementes .36) .,r.d Lf e:n fünfte. Zahl- ,5 gefahr so groß, daß d.e mog I^ J^neha_;erca ■

_s;,nal (41. Zählschnit) an^rre.ren können, um innerhalb des^durch diesen Be i.h beganz|

cn Antworts.gnal ,Ar.v.-hl,;? 6I_{1 ?J} cr_Zeu_S,n_; raumes e.n ^K(J'⁵¹^f ^^^J*Veilnehmer

tine Torschaltung (64,. d:o auf ca, Antwortsignal brauchbar macht. Dort «oje^ü.^ ^_{1 be}.

sprechen kann, um die Empi-g^nncrtung zu au, Plugzeugen nut n.edr g^ Oe .η

ÖSSĹ?^^ UTAS - ^

",haft bringbar sind uno deren [.mgänge :in be- steht darm einen Nahe™*£™J^X ., _cin ,_ln„e)u,?gr_Tp_{t JuK}l. d« ^eei-™ r., au- .

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UlO)" emen Sägezahngenerator (110, enthalt, der Entfe-^-^^^,n.s.varn-Tr.n.p.ndcr

durch das zweite Zählsignal (18. Zählschrilt) zum Au gehend von dm Nah, ^ ^

Erzeugen einer Spannung tnggerbar ;st. d.e pro- ^de5 ""^"^^^Γ^urch «elöst. dab der Tra-

portional zur Höhe des Flugzeugs :M. una α au ^ma V f V.naT^ntS einen Pulsgenerator für

weiter eine Einr.chtung zum Andern der Größe ₅o ponder folg.jdj enthal u ui f

des ersten elektrischen Signals folgendes enthalt: ^^^f^^^ ,on Ausgäben und

Schaltungen (112, 153). d.e dem ersten der Hob, emr.chtung »r ,^^h.edencn l'ui-

des Flugzeugs entsprechende S,gnal e.ne Span- πυ « E ^ant, ^^ _pukqL)cllen

nung zum Erzeugen e.ner Spannung, die merger J^' f"Jf ^St _{cne ator besle}ht; einen »eiteren T ,Ki-

ist. und eine Spannung. d.e grolfer ist als _üle Span- 55 dem Taktp^' _{von T}aktpul,tr. e.n-·

nung des ersten Signals, aufdrücken, und daß pu ,generator z^jm tr/tufc _gcnerator<

Vlihhltng (114) e.n auf jeden Taktp des lakp g

nung des ersten Signals, aufdrücken, und daß pu ,generator z^jm tr/tufc _gcnerator<

we.ter die erste Vergleicherschaltung (114) e.n auf jeden Taktp des lakp ^g ^
erstes Feh.ers.gnal erzeugt, «enn die Spannung spree end Sü^.uuj J _erator-_{einschaliel: ei!:}.. größer ist als das erste elektnsche Signa,, und daß Signa S. aas uc t _k> Zähleinrichtung .'.;n

die zweite Vergleicherschaltungsanordnung (116, 6o auf d e IaWpul J 'P _wührcl,_{d bcstiinillI},.,

117) auf den durch den Höhenvergle.ch entstan- ^"^",^i^äuf diis erste Signal und auf d„ denen Impuls ansprechen kann und e.n zweites ZahUchntte, emc J , _Auslos,„_gnale a.^pro

Fehlersignal ,rzeugt. wenn das zweite elektnsche erste ( £*;^™^{) _UmUBfin eines Bcreichssignal=. Signal größer ,st als d.e Spannung nut dem chemie Stnaltung . ^^ ^ _Bcrcidls

niedrigen Wert, jedoch kleiner ist als d.e Spannung 6₅ en ^ ^N D Ua^, ^^ ^ ^ _{vcrschicdcIll} mit dem größeren Wert. Auseänee der Pulsverzögerungseinrichtung ange

S ist' um die Bereichspulsgruppc zu erzeugen

einen Höhenmesser zum Erzeugen eines ersten, zur eine Antwort von einem Flugzeug empfangen kann, Flugzeughöhe proportionalen Signals; einen Sägezahn- welches sich außerhalb des 2000-Fuß-Bereiches begenerator, der von einem zweiten (18. Zählschritt) findet, wobei dieses Flugzeug von einem sich ebenfalls Auslösesignal zum Erzeugen.eines zeitproportionalen außerhalb des 2000-Fuß-Bereiches befindlichen Flug-Signals gestartet werden kann, wobei dieses Signal 5 zeug abgefragt wurde. Um diesen möglichen Störzur Höhe des abfragenden Flugzeugs proportional einfluß zu beseitigen, sind die Abfragen des Transist; Schaltungsanordnungen zum Vergleichen des ponders pulslagemodu'iert, so daß wenigstens zwei ersten und zweiten Signals, um dadurch ein Signal zu aufeinanderfolgende Antworten während zweier auferzeugen, wenn die Höhe des Flugzeugs gleich der einanderfolgender öffnungen des Bereichstores emp-Höhe des abfragenden Flugzeugs ist; eine auf das io fangen wenden müssen, bevor der Pilot eine Infor-Höhengleichheitssignal ansprechende Schaltung zum mation über eine Kollisionsgefahr erhält. Erzeugen eines der Höhe des Flugzeugs entsprechenden Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Signals; eine zweite Impulsquelle, die einen Impuls Näherungswarn-Transponders nach der Erfindung erzeugt, wenn sie durch das der Höhe des Flugzeugs ist vorgesehen, daß die Zähleinrichtung eine Vielzahl entsprechende Signal getriggert wird, wobei dieser »5 von bistabilen Elementen enthält, die so angeordnet erzeugte Impuls an den Eingang der Pulsverzögerungs- sind, daß sie in die angelegten Pulse zählen, und daß einrichtung geführt ist; ein zweites UND-Gatter, sie Tore enthält, die auf die Zustände der bistabilen das durch das der Höhe des Flugzeugs entsprechende Elemente zum Erzeugen der Zählsignale ansprechen. Signal geöffnet werden kann und an verschiedene Dabei ist vorgesehen, daß der zeitliche Abstand Ausgänge der Pulsverzögerungseinrichtung ange- 40 der Taktpulse lang ist, verglichen mit der Zeit, die schlossen ist, um die Höhenpulsgruppe zu erzeugen: verstreicht, und zwar von einem der Taktpulse bis Einrichtungen zum Modulieren und Senden der. Be- zum Eintreffen des dritten Zählsignals (48. Zählschritt) reichs- und der Höhenpulsgruppe; eine Empfangs- und daß die Zeitdauer zwischen dem 48. und 53. Zähleinrichtung, die durch das den Oszillator triggernde schritteinembestimmtenEntfernungsbereich(2000Fuß) Signal gesperrt werden kann und Antworten vom 95 vom Flugzeug aus entspricht, so daß die Antworten eindringenden Flugzeug empfangen und demodulieren ν η in diesen Entfernungsbereich eindringenden Flugkann, wobei diese Empfangseinrichtung eine dritte zeugen beim abfragenden Flugzeug während dieser Pulsquelle enthält, die an den Eingang der Pulsver- Zeitdauer (48. bis 53. Zählschritt) eintreffen, zögerungseinrichtung angeschlossen ist; eine auf ein Bei diesem AusfUhrungsbeispiel enthält die Dekodrittes (48. ZähSschritt) Zählsignal ansprechende Schal- 30 diereinrichtung eine auf die Takt- oder Zeitsteuertung zum Erzeugen eines Bereichstorsignals, wobei die pulse ansprechende Schieberegistereinnchtung zum Empfangseinrichtung durch das Bereichstorsignal Erzeugen eines Alarmsignals, nachdem eine bestimmte während einer bestimmten Zeitperiode empfangsbereit Anzahl von aufeinanderfolgenden Antworten des eingeschaltet werden kann; und schließlich Einrichtungen, dringenden Flugzeugs dekodiert sind. Die elektrodie an verschiedene Ausgänge der Pulsverzögerungs- 35 nische Schaltung zum Erzeugen des ersten Signals enteinrichtung angeschlossen sind und durch das Be- hält ein bistabiles Element, wobei das erste Signal reichstorsignal qualifiziert werden, um die Antworten erzeugt wird, wenn sich dieses Element in einem ersten des eindringenden Flugzeugs zu dekodieren. stabilen Zustand befindet, und ein zweites Signal Die vorliegende Erfindung schafft also einen Nahe- erzeugt wird, wenn sich das Element in einem zweiten rungswarn-Transponder, in dem ein digitaler Zähler 40 stabilen Zustand befindet; dieses Element kann auf und eine Logikschaltung zur Anwendung gelangen ein viertes Zählsignal (54. Zählschritt) zum Erzeugen und einen Antwortsender ergeben, der eine Ver- des zweiten Signals ansprechen und stellt die Zählzögerungsleitung und geeignete Gatterschaltungen einrichtung zurück, und das Bereichstorsignal wird enthält, so daß also eine Nachricht bestehend aus der durch das vierte Zählsignal (54. Zählschritt) gelöscht; Bereichspulsgruppe und der Höhenpulsgruppe ge- 45 die Empfangseinrichtung wird durch das zweite sendet werden kann. Es wird von jedem eindringenden Signal empfangsbereit gemacht Flugzeug, welches diese Nachricht empfängt, ein Der Transponder nach der Erfindung enthält zu-Höhenvergleich vorgenommen, und dieses eindringende sätzlich folgende Einrichtungen: eine vierte Gatter-Flugzeug sendet eine Antwort, wenn festgestellt wird, schaltung, die durch das zweite Signal qualifizierbar daß es sich selbst auf gleicher Höhe mit dem ab- 50 ist und Eingänge aufweist, die an bestimmte Ausgänge fragenden Flugzeug befindet, und zwar innerhalb der Pulsverzögerungseinrichtung angeschlossen sind, plus oder minus 300 Fuß. Diese Antwort wird nach um das bistabile Element in den ersivn Zustand und einer kurzen Verzögerung in Form eines Pulskode ein anderes bistabiles Element ebenfalls in seinen ersten gesendet, der .on den Abgriffen einer Verzögen:-.gs- Zustand zu triggern, wann immer eine empfangene leitung des Transponders des eindringenden Flugzeugs 55 Bereichspulsgruppe durch die Ptdsverzögemngseinabgeleitet wird. richtung dekodiert wird, wobei der Oszillator von dem Nach derselben festen Verzögerung öffnet der ab- ersten Signal eingeschaltet werden kann; eine fünfte fragende Transponder ein Bereichstor, welches einer Gatterschaltung, die durch das erste Zustandssignal Signallaufzeit von 2000 Fuß entspricht, so daß jegliche des anderen bistabilen Elementes qualifizierbar ist Antworten innerhalb eines Bereiches von 2000FuB 60 und Eingänge aufweist, die an bestimmte Ausgänge und innerhalb eines Höhenbereiches von ±300 Fuß der Pulsverzögerungseinrichtung angeschlossen sind, empfangen werden können. Die Antworten eines um bei Höhengleichheit einen Impuls zu erzeugen, Flugzeugs, welches sich außerhalb des Bereiches von wenn die empfangene Höhenpulsgruppe durch die 2000 Fuß befindet, treffen erst naüi dem Schließen Pulsverzögerungseinrichtung dekodiert ist; eine zweite des Bereichstore ein und bleiben somit ohne Wirkung. 65 auf den durch den Höhenvergleich erzeugten Impuls Dort, wo die Anzahl der Flugzeuge groß ist und ansprechende Vergleichseinrichtung zum Vergleichen über den Bereich von 2000 Fuß hinaus verteilt sind, des ersten elektrischen Signals, das um einen zu einem ist es grundsätzlich möglich, daß der Transponder bestimmten Höhentoleranzbereich proportionalen Be-

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trag zum zweiten elektrischen Signal versetzt oder innerhalb des 2000-Fuß-Bereiches befindet. Nachdem

verschoben ist und mit diesem zweiten elektrischen das Bereichstor geschlossen wurde, kehrt der TransSignal zum Erzeugen eines Fehlersignals, wenn das ponder in den Antwortbetrieb zurück, und zwar für zweite elektrische Signal innerhalb des bestimmten den Rest einer 1 Sekunde währenden Periode. Höhentoleranzbereichs fällt, wie dies durch das ver- 5 Im Antwortbetrieb vergleicht das eindringende setzte oder verschobene erste-elektrische Signal be- Flugzeug, nachdem es die Abfragesignale empfangen

;. immt ist; Schaltungen, die auf das erste Signal hat, die Höhe des abfragenden Flugzeugs mit seiner des anderen bistabilen Elements und auf ein fünftes eigenen Höhe, und es wird eine Antwort entsprechend

Zählsignal (41. Zählschritt) ansprechen können, um einem großen Unterschied oder eine Antwort ent-

ein Antwort-Signal zu erzeugen; eine Torschaltung, io sprechend einem geringen Unterschied eingeleitet,

die auf das Antwortsignal ansprechen kann, um die wobei der große Unterschied dann gegeben ist,

Empfangseinrichtung zu sperren; eine vierte Puls- wenn der Höhenunterschied der zwei Flugzeuge

quelle zum Zuführen eines Pulses zur Pulsverzögerungs- relativ zueinander ±300 Fuß beträgt, jedoch nicht

einrichtung, wenn diese durch das Antwortsignal den Bereich von ±100 Fuß unterschreitet, oder es

getriggert wird; und schließlich sechste Gatterschal- 15 wird eine Antwort entsprechend Höhengleichheit

tungen, die durch das Fehlersignal und das Antwort· eingeleitet, wenn der Höhenunterschied zwischen den

signal qualifizierbar sind und deren Eingänge an be- zwei Flugzeugen weniger als ±100 Fuß beträgt,

stimmte Ausgänge der Pulsverzögerungseinrichtung Diese Antwort trifft dann während der Öffnungszeit

angeschlossen sind, und zwar zur Erzeugung der dritten des Tores (in F i g. 1 mit 14 bezeichnet) am abfragenden

Pulsgruppe, wobei die dritte Pulsgruppe durch die ao Flugzeug ein, wenn die Entfernung zwischen den zwei Sendeeinrichtung ausgesendet wird. Flugzeugen kleiner oder gleich 2000 Fuß ist. Die Ant- Im einzelnen ist der Transponder nach der Er- wort von einem weiter entfernten Flugzeug wird nicht

findung derart ausgelegt, daß das erste elektrische verarbeitet

Signal aus einer Spannung besteht, die proportional Im folgenden soll auf F i g. 2 näher eingegangen

zur Höhe des Flugzeugs ist und daß die Taktgeber- 35 werden.

einrichtung einen Sägezahngenerator enthält, der Ein nicht dargestellter Taktgeber erzeugt pulsdurch das zweite Zählersignal (18. Zählschritt) zum lagemodulierte Pulse mit einer Periodendauer von Erzeugen einer Spannung triggerbar ist, die proportio- 1 Sekunde, die dem UND-Gatter 30 zugeführt werden, ital zur Höhe des Flugzeugs ist, wobei eine Einrichtung welches unter der Voraussetzung, daß das Flip-Flop 32 zum Ändern der Größe des ersten elektrischen Signals 30 zuriickgestellt ist, in Bereitschaft gesetzt wird, so daß folgende Einrichtungen enthält: Schaltungen, die die Impulse dort hindurchgelangen können und zum dem ersten der Höhe des Flugzeugs entsprechenden Anschluß 34 gelangen, ebenso durch das ODER-Signal eine Spannung, die niedriger ist, und eine Gatter 31 gelangen und das Flip-Flop 32 in seinen Spannung, die größer ist als die Spannung des ersten einen Zustand versetzen. Das dadurch erzeugte AusSignals, aufdrücken, wobei die erste Vergleicher- 35 gangssignal des Flip-Flops 32 erregt den Oszillator 37, schaltung ein erstes Fehlersignal erzeugt, wenn die der daraufhin eine Folge von Taktpulsen erzeugt mit Spannung größer ist als das erste elektrische Signal, z. B. einer Periodendauer von 1,45 Mikrosekunden, und wobei die zweite Vergleicherschaltungsanordnung die dann zum Hauptzähler 39 gelangen, dei aus einer auf den durch den Höhenvergleich entstandenen Puls Anordnung bistabiler Elemente und Gatterschaltungen ansprechen kann und ein zweites Fehlersignal erzeugt, 40 bestehen kann, um die Taktpulse zu zählen und um wenn das zweite elektrische Signal größer ist als die Ausgangssignale bei verschiedenen Zählschritten zu Spannung mit dem niedrigen Wert, jedoch kleiner ist erzeugen. Ein Zählerausgangssignal erscheint z. B. als die Spannung mit dem größeren "Wert. auf der Leitung 39a immer dann, wenn die Zählung

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines weniger als 8 belrägt, auf der Leitung 39c beim Zähl- Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeich- 45 schritt 18, auf der Leitung 39d beim Zählschritt 40, auf

nung näher erläutert. Es zeigt der Leitung 39e bei dem Zählschritt 41, auf der

F i g. 1 die grundlegende Form eines Abfragesignals, Leitung 39/ beim Zählschritt 48 und auf der Leitung F i g. 2 ein Blockschaltbild der grundlegenden Zähl- 39A beim Zählschritt 54.

einrichtungen und der logischen Schaltungen des Der am Ausgang des UND-Gatters 30 erscheinende

Transponders nach der Erfindung, 50 Taktpuls gelangt durch das ODER-Gatter 49 zur F i g, 3 ein Blockschaltbild der logischen Schal- Verzögerungsleitung 48, die eine Folge von Impulsen

tungen des Sendeteils, erzeugt, die in einer bestimmten zeitlichen Beziehung

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Höhenvergleichs- zum eingegebenen Triggerimpuls stehen:

einrichtung und Es entsteht ein Impuls ohne Verzögerung, ein Im-

F i g. 5 ein Blockschaltbild der Alarmschaltung. 55 puls mit einer Verzögerung von einer Impulsbreite, Gemäß F i g. 1 sendet ein Transponder eines ab- ein Impuls mit einer Verzögerung von zwei Impuls*

fragenden Flugzeugs eine pufelagemodulierte Bereichs- breiten, ein Impuls mit einer Verzögerung von drei

pulsgruppe 10, welcher die Höhenpulsgruppe 12 nach- Impulsbreiten, ein Impuls mit einer Verzögerung von

folgt, deren Abstand von der Bereichspulsgruppe 10 vier Impulsbreiten und ein Impuls mit einer Verzöge-

eine lineare Funktion der 'Flugzeughölie plus einem 60 rung von sieben Impulsbreiten, wie dies an den

festen W>i«i zur Berücksichtigung von Echoeffekten Ausgängen der Verzögerungsleitung angegeben ist.

ist Nach aim Senden dieser beiden Pulsgruppen, Der Taktimpuls stellt ebenso das Flip-Flop 36 zurück,

69,6 Mikrosekunden nach dem Beginn der Bereichs- so daß dadurch das UND-Gatter 38 in Bereitschaft

pulsgruppe, wird im abfragenden' Flugzeug ein Emp- gesetzt wird, und das Ausgangssignal bei der Rück-

fangsbereichstor (in F i g. 1 mit 14 bezeichnet) ge- 65 stellung des Flip-Flops 32 kann nun dort hindurch-

öffnet, damit eine Antwort auf die vom abfragenden gelangen und gelangt weiter durch das UND-Gatter 42.

Flugzeug gesendete Anfrage in den Empfänger ge- welches in Bereitschaft gesetzt ist, wenn die Zählung

langen kann, wenn sich das antwortende Flugzeug im Zähler 39 noch nicht den 8. Zählschritt erreicht

hat, so daß ein Bereichssignal am Eingang 43 für die ersten sieben Zählschritte des Zählers 39 erscheint.

In F i g. 3 setzt das Bereichssignal am Eingang 43 das UND-Gatter 102 in Bereitschaft, so daß der unverzögerte dritte und siebte Impuls, die durch die Verzögerungsleitung 48 von F i g. 2 erzeugt wurden, durch die Gatter 101, 102 und 103 hindurchgelangen können. Diese Impulse umfassen die Bereichspulsgruppe 1O₁ die in F i g. 1 gezeigt ist, und sie werden im Verstärker 104 verstärkt und geformt und werden dann zu einem Sender Obertragen, so wie moduliert und ausgesendet werden. Beim Erreichen des 8. Zählschritts des Zählers 39 schließt das UND-Gatter 412, und damit wird die Übertragung der Impulse der Bereichspulsgruppe beendet.

Bein 18. Zählschritt des Zählers 39 triggert ein Impuls, der auf der Leitung 39c erscheint, den Sägezahngenerator 110 (F i g. 4), der daraufhin an seinem Ausgang eine Sägezahnspannung abgibt, die mit der Höhe des Flugzeugs in Verbindung gebracht wird, wie dies noch aus der folgenden Beschreibung hervorgehen wird. Diese Spannung wird im Vergleicher 114 mit einer Spannung verglichen, die zur Flugzeughöhe proportional ist und im Höhenmesser 111 erzeugt wurde. Wenn die Spannung des Sägezahns gleich der Spannung ist, die proportional zur augenblicklichen Höhe ist, dann erzeugt der Vergleicher 114 ein der Höhengleichheit entsprechendes Signal, welches am Anschluß 118 erscheint In F i g. 2 setzt das Höhengleichheitssignal am Anschluß 118 das UND-Gatter 57 in Bereitschaft, so daß das durch Rückstellen erzeugte Ausgangssigna] des Flip-Flops 36 dort hindurchgelangen kann und das Flip-Flop 58 in den anderen Zustand versetzt. Das von diesem Flip-Flop dadurch abgegebene Ausgangssignal erscheint am Anschluß 59 und triggert zusätzlich den monostabilen Multivibrator 60, der einen Impuls durch das ODER-Gatter 49 dem Eingang der Verzögerungsleitung 48 zuführt.

In Fig. 3 muß nun das UND-Gatter 109 in Bereitschaft gesetzt sein, so daß die von der Verzögerungsleitung 48 erzeugten unverzögerten vierten und siebten Impulse durch die Gatter 108, 109 und 103 gelangen können und als Höhenpulsgruppe, wie zuvor beschrieben, gesendet werden können, und zwar genauso gesendet, wie die Bereichspulsgruppe gesendet wurde. Es geht nun klar hervor, daß der Abstand zwischen der Bereichspulsgruppe und der Höhenpulsgruppe ein Maß für die Höhe des Flugzeugs ist

Beim 40. Zählschritt des Zählers 39 erzeugt der Zähler auf der Leitung 39d ein Signal, weiches das Flip-Flop 58 in den einen Zustand versetzt, wodurch die Sendung der Höhenpulsgruppe beendet wird.

Ein eindringendes Flugzeug, welches die Bereichsund Höhenpulsgruppe empfängt, vergleicht nun die von den empfangenen Signalen angegebene Höbe mit seiner eigenen Höhe und sendet daraufhin drei aufeinanderfolgende Impulse, wenn es feststellt, daß die Höhen mit einer Toleranz von ±100 Fuß koinzidieren, oder sendet zwei aufeinanderfolgende Impulse, wenn es feststellt, daß seine eigene Höhe mehr als 100 Fuß, jedoch weniger als 300 Fuß von der Höhe des abfragenden Flugzeugs abweicht, oder es sendet ein Impulspaar mit einem Impulsabstand von einer Impulslänge zwischen den Impulsen, wenn es feststellt, daß seine eigene Höhe mehr als 100 Fuß, jedoch weniger als 300 Fuß von der Höbe des abfragenden Flugzeugs abweicht Die Art, in der das eindringende Flugzeug die Höhen vergleicht und die entsprechenden Impulskodes erzeugt, soll an späterer Stelle beschrieben werden, es ist jedoch an dieser Stelle ausreichend festzustellen, daß diese Impulskodes vom eindringenden Flugzeug zu einem solchen Zeitpunkt hinsichtlich der empfangenen Bereichspulsgruppe gesendet werden, daß die Kodes vom abfragenden Flugzeug während einer bestimmten Bereichstoröffnungsperiode empfangen werden können, die durch die ίο Zähldauer vom 48. zum 53. Zählschritt des Zählers 39 bestimmt ist und also nur dann Signale verarbeitet werden, wenn die Entfernung zwischen abfragendem Flugzeug und eindringendem Flugzeug weniger oder gleich 2000 Fuß beträgt.

»5 Um zu «igen, wie der Transponder während der oben definierten Periode ein Bereichstor öffr.et und wie dieser Transponder eine Antwort auf seme Bereichspulsgruppe und Höhenpulsgruppe vera röeitet, sei erneut auf 1 ι g. 2 eingegangen. Beim 4>i Zähiao schritt des Zählers 39 wird die Leitung 39/ erregt und damit das Flip-Flop 63 in den anderen seiner zwei möglichen Zustände gebracht Die dadu« ί entstehende Ausgangsgröße des Flip-Flops gelang· durch das ODER-Gatter 66 zum Anschluß 71, wo <<■ den "5 Transponderempfänger während dieser Bere; hstorperiode in Empfangsbereitschaft setzt. W ;;rend die&s Intervalls werden alle empfangene Impuls durch das ODER-Gatter 49 der Verzog» lngsleituno JA 7im>rnk^ r»:— o:__i_ __i.. «aoh

Maßgabe der Höhe, niedrige oder gleiche Hol-,, ausgewählt, indem die entsprechenden Verzog·—jngsleitungsanschlüsse gleichzeitig überprüft werden und zwar in einer Weise, wie dies durch die Sei. Hung nach F i g. 5 veranschaulicht ist, auf die nur näher

eingegangen werden soll. Da der Anschluß 69 erregt ist, während das Flip-Flop 63 sich in seinem anderen Zustand befindet, sind die Gatte. 152 bis 154 pn-k tisch während der Bereichstorperiode in Bereitschaft gesetzt Man erkennt nun, daß, wenn drei aufeinander-

folgende Impulse während dieser Periode empfangen werden, das Gatter 154 öffnet und das Schieberegister 158 einen Impuls erhält, während die Inverterstufen 150 und 151 verhindern, daß die ODER-Gatter 152 und 153 öffnen. Wenn zwei aufeinanderfolgende

Impulse empfangen werden, öffnet das ODER-Gatter 152 und das Schieberegister 156 erhält einen Impuls. Wenn das Impulspaar, dessen Impulse um eine Impulsbreite getrennt sind, empfangen wird, so wird das ODER-Gatter 153 geöffnet, und das Schiebe-

5» register 157 erhält einen Impuls. Ein nachfolgender Taktimpub kann eventuell am Anschluß 34 erscheinen, der hier und in F i g. 2 gezeigt ist, um die Schieberegister zu verschieben. Die Schieberegister können in geeigneter Weise Zweistufenregister sein,

so daß zwei aufeinanderfolgende identische Antworten erforderlich sind, um einen Alarm auszulosen. Diese Tatsache zusammen mit der Tatsache, daß die Abfragen pulsJagemoduliert sind, vermindert die .^atocnonlichkeit, einen Falschalann auszulösen, S??^8011436 W eindringenden Flugzeugen, die eine Entfernung von mehr als 2000 Fuß aufweisen.

AmZänfer 39 versetzt ein Impuls 54, ein Zählinronls auf der Leitung a^das Flip-Flop 63 in den einen seiner Zustände, «qdnrch der Empfänger gesperrt ^L·^ *5 ^Bereichst^ geschlossen wird. Der ^föKrj» and das Flip-Hop 32 werden ebenso zurückgestellt, und dadords wird der Oszillator 37 gesperrt, und der Empfänger des Transponders wird

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durch das Gatter 66 erneut empfangsbereit geschaltet, Höhen zueinander in dem 300-Fuß-Bereich bewegen, so dcß der Transponder in den empfangsbereiten Zu- Daß diese Spannungen wirklich die Höhe des einstand zurückkehrt. dringenden Flugzeugs und des abfragenden Flugzeugs

Es ist nun erforderlich zu zeigen, wir. ein eindringen- darstellen, läßt sich aus dem folgenden ersehen, des Flugzeug, welches die Bereichspulsgruppe und die 5 Da der Zähler 39 18 Impuls« von der Vorderflanke Höhenpulsgruppe empfängt, die Antwort bildet und des ersten Impulses der Bereichspulsgruppe bis zum sendet. Gemäß F i g. 2 und unter der Annahme, daß Start des Sägezahngencrators zählt, wenn der Transder Transponder sich im empfangsbereiten Zustand ponder abfragt, und 18 Zählschritte von der Vorderbefindet, werden Signale, die am Transponderempfän- flanke des ersten Impulses der Bereichspulsgruppe bis ger eintreffen, demoduliert und durch das ODER- io zum Start des Sägezahngenerators zählt, wenn der Gatter 49 der Verzögerungsleitung 48 zugeführt. Die Transponder antwortet, so läßt sich ersehen, daß die richtigen Verzögerungsleitungsanschlüsse sind zum Beziehung zur Höhe, die in der Höhenpulsgruppe Eingang des UND-Gatters 44 geführt, so daß nach pulslagemoduliert kodiert ist, aufrechterhalten bleibt. Empfang einer Bereichspulsgruppc ein einzelner Im- ob sich nun der Transponder im abfragenden oder puls durch das UND-Gatter 44 hindurchgelangt und 15 antwortenden Zustand befindet. Es rei nun angedie Flip-Flops 32 und 36 in den anderen Zustand ver- nommen, daß sich das abfragende Flugzeug und das setzt, so daß erneut die Taktimpulse des Oszillators 37 eindringende Flugzeug innerhalb des 300-Fuß-Höhenim Zähler 39 gezählt werden. Es sei hervorgehoben, bereiches befinden. Beide Vergleicher 116 und 117 daß Cat Zähler 39 nur startet, nnchdem die gesamte erzeugen Ausgangsspannungen. Die Ausgangsspan-Bereichspulsgruppe empfangen ist. Da sich das ao nung des Vergleichers 117, der durch den Inverter Flip-Flop 36 im anderen Zustand befindet, ist der 123 wirkt, setzt die UND-Gatter 121 und 122 außer Empfänger nun durch das NAND-Gatter 64 emp- Bereitschaft, während das Flip-Flop 127 in seinen fangsklar geschaltet, und das UND-Gatter 46 ist anderen Zustand gebracht wird. Bei einem anderen teilweise in Bereitschaft gesetzt, so daß nach Empfang Betspiel, wenn sich die verglichenen Höhen innerhalb und Dekodierung des Höhenimpulses durch die Ver· 35 des 300-Fuß-Bereiches. jedoch außerhalb des 100-Fußzögerungsleitung 48 ein Impuls durch das UND- Bereiches bewegen, erzeugt der Vergleicher 116 eine Gatter 46 gelangt um' das Flip-Flop 54 in seinen Ausgangsspannung. Wenn die Höhe des eindringenden anderen Zustand versetzt. Zusätzlich erregt dieser Flugzeugs oberhalb der Höhe des abfragenden Flug-Impuls, der nur nach dem Empfang der vollständigen zeugs liegt, so erzeugt der Vergleicher 114 ebenso Höhenpulsgnjpne erscheint, momentan den An- 30 eine Ausgangsspannung, so daß das Gatter 121 geschluß 47. Zusätzlich wird beim 18. Zählschritt im öffnet wird und das FHp-Fiop 124 in den anderen Zähler 39 die Leitung 39c erregt, wodurch der Säge- Zustand gebracht wird, während das UND-Gatter zahngenerator 110 in F i g. 4 startet. 122 außer Bereitschaft gesetzt wird. Für den Fall,

Es soll nun auf F i g. 4 eingegangen werden. Die daß die Höhe des eindringenden Flugzeugs unterhalb Ausgangsspannung des Sägezahngenerators, die, wie 35 der Höhe des abfragenden Flugzeugs liegt, wird das dargelegt wurde, proportional zur Höhe des Flugzeugs Flip-Flop 126 in den anderen seiner zwei Zustände ist, wird den Vergleichern 114,116 und 117 zugeführt. versetzt.

Es wird eine zur Höhe des Flugzeugs proportionale In F i g. 2 setzt beim Zählschritt 41 das Signal auf

Spannung erzeugt, und zwar, wie dies schon erwähnt der Leitung 39e das Flip-Flop S3 in seinen anderen war, im Höhenmesser 111, und diese Spannung wird 40 Zustand, wodurch das Flip-Flop 54 durch das in direkt dem Vergleicher 114 zugeführt. Die der Höhe Bereitschaft gesetzte UND-Gatt ■■■ 56 zurückgestellt des Flugzeugs entsprechende Spannung wird im Ver- wird. Das UND-Gatter 52 öffnet nun, und der monoschiebungsgenerator 112 durch eine Spannung ver- stabile Multivibrator 51 wird getriggert, so daß er lagert oder verschoben, die einer Höhendifferenz von einen Impuls erzeugt, der durch das ODER-Gatter 49 i 300 Fuß entspricht, bevor sie zum Vergleicher 116 45 zur Verzögerungsleitung 48 gelangt. Zusätzlich wird geführt wird, und sie wird im Verschiebungsgenerator der Anschluß 61 erregt, und das ODER-Gatter 64 113 durch eine Spannung verlagert oder verschoben, schließt und der Empfänger wird erneut gc. -errt. die gleich ±100 Fuß Höhendifferenz entspricht, bevor In F i g. 4 sind die UND-Gatter 132 bis 134 nun

sie dem Vergleicher 117 zugeführt wird. Die Ver- durch den spannungsführenden Anschluß 61 teilweise scbiebungsgeiieratoren enthalten in geeigneter Weise 50 in Bereitschaft gesetzt worden, was davon abhängt, ein SpannungsteQernetzwerk mit Spannungen, die welches Flip-Flop 124, 126 oder 127 sich im anderen sowohl oberhalb als auch unterhalb der Höhenspan- Zustand befindet. Wenn die in der Verzögerungsnung gelegen sind und für Vergleichszwecke ausge- leitung erzeugten Impulse durch das ODER-Gattei wählt werden. Der Vergleicher 114 erzeugt eine Aus- 128 bis 130 zu den UND-Gattern 132 bis 134 gelangen, gangsgröße immer dann, wenn die der Höhe des 55 so wird das richtige Gatter geöffnet, so daß der rieh Flugzeugs entsprechende Spannung unterhalb der dge Höhenkode über die Leitung »X* oder *Y* durch Sägezahnspannung liegt, d. h. immer, wenn die Flug- das ODER-Gatter 103 der F i g. 3 gelangen kann unc zeughöhe, die durch den Höhesmesser 111 bestimmt zurück zum abfragenden Flugzeug gesendet werder ist, unterhalb der durch den Sägezahngenerator vor- kann.

gegebenen Höhe liegt. Wenn der Anschluß 47 unter &> Wie zuvor werden beim Zählschritt 54 die Flip Spannung steht bzw. erregt ist, was nach dem Emp- Flops 124, 126 und 127 in den einen Zustand versetzt fang der vollständigen Höhenpulsgruppe der Fall ist, und zwar wird zugleich der verbleibende Teil de vergleichen die Vergleicher 116 und 117 die Span- Transponders in den betriebsklaren Empfangszu nungen, die an sie angelegt wurden, wobei der Ver- stand gebracht, so daß dieser entweder den Empfan] gleicher 117 immer eine Ausgangsspannung liefert, 65 einer Bereichspulsgruppe oder eines Taktimpulses wenn sich die Höhen zueinander innerhalb des wie bereits beschrieben wurde, erwartet. 100-Fuß-Bereiches bewegen, und der Vergleicher 116 Es sei daran erinnert, daß der Transponder di

erzeugt immer eine Ausgangsspannung, wenn sich die Zählung zu Beginn der Bereichspulsgruppe startel

während das eindringende Flugzeug die Zählung nur dann startet, nachdem eine empfangene BereiC-isnulsgruppe dekodiert ist. Um daher sicherzustellen, daß eine Antwort vcn dem abfragenden Flugzeug während der BereichstoröfTnung (48. bis 53. Zählschritt) empfangen werden kann, muß das eindringende Flugzeug seine Antwort beim 41. Zählschritt seiner eigenen Zählung beginnen. Zusätzlich, da die Laufzeit für

eine Entfernung von 2000 Fuß ungefähr drei Zähhingen von je 1,45 Mikrosekunden betragt und der letzte der ^sendeten Antwortimpulse ein Impuls ist, der um zwei Impulsbreiten verzögert ist muß das Bereichstor für sechs Zählschritte offenbleiben, um sicherzustellen, daß nur Antworten von eindnnsrcnden Flugzeugen empfangen werden, die sich innereJb des Entfernungsbereiches von 2000 Fuß befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Näherungswarn-Transponder für Flugzeuge, insbesondere Hubschrauber, zum -Senden von Ab-Tragen, die aus einer Bereichspulsgruppc und einer Höhenpulsgruppe bestehen, deren Abstand proportional zur Höhe des sendenden Flugzeugs ist und wobei ein eindringendes Flugzeug, das mit demselben Näherungswarn-Transponder ausgestattet ist und die Abfragen empfängt, diese Abfragesignale demoduliert, so daß dadurch die Höheninformaiioü aus diesen Abfragen erhalten wird, und das die Höheninformation mit seiner eigenen Höhe ve: gleicht und zu einem bestimmten Zeitpunkt nach Empfang der Bereichspulsgruppe mit einer dritten Pulsgruppe antwortet, die eine Information über den Vergleich enthält, dadurch gekennzeich ; e t. daß der Transponder folgendes enthält: einen Pulsgenerator für pulslagerriodulterte Taktpulse, eine Pulsverzögerur.gseinrichtung (48) mn einer Vielzahl von Ausgängen (0. 1, 2. 3. 4. 7) und mit einem Eingang, der \on verschiedenen Pulsquellei gespeist ist, wobei eine dieser Pulsquellen aus den Taktp. 'sgenerator besteht; einen weiteren Taktpulsgenerator (37; /um Erzeugen \on Taktpulsen; eine auf jeder. Taktpuk des Taktpulsgenerato"s (37) ansprechende Schaltung (32) /um Erzeugen eines ersten Signal·-, da ■ den Taktpülsgenerator (37) einschalte : eine a^f cue i-~. Taktpulse ansprecliende ""ähieinnciit ⁱng/39i r:v.: Erzeugen \on AusWve^gp.aier »■-Jh¹·',"¹·.' κ»-:.ρ·.Ί-ι, r Zählschntte, eine auf das >. Me ^.gnal un.^; .-. .;' ΰα, erste (· S. Zähkchntti de Ausli\i>..-r! : ^:„- ansprechende Schaltung (42! zum ^l r.- v.u eines Bereiehssigna!·· ( \n->chiul^? 43); i'ir. c~-'.l^-> ί Ni)-Gai.i j (102;. welches di::ch do : i'Ts-.^nssignji geöffnet werden kann und an \ct■-. 'aedenc Au,>_.~uige (0.1,2,3,4."') der Puls-.er/.ogerungseinrichtunt: (4S) angeschlossen i<-r. \.m die Bereiehspulvriippe (10) /ν erzeigen: ei mn Höhenmesser (111) zum Erzeugen eines ersien, zur F^;lugzeughöhe proportionalen Signal,: omen Sägezahngenerator (110). der von einem zweiten (18. Zählschriit) Au^i^e signal zum l.r/eugen eines zeitproportionalen Signais gi-startel werden kann, wobei dieses Signal zur Höhe des abfragenden Flugzeugs proportional ist; Schaitungsanordnungen (114) zum Vergleichen des ersten und zweiten Signals, um dadurch ein Signal (Anschluß 118) zu erzeugen, wenn die Höhe des Flugzeugs gleich der Höhe des abfragenden Flugzeugs ist; eine auf das Höhengleichheitssfgnal ansprechende Schaltung (58) zum Erzeugen eines der Höhe des Flugzeugs entsprechenden Signals (Anschluß 59); eine zweite Impulsquelle (60), die einen Impuls erzeugt, wenn sie durch das der Höhe des Flugzeugs entsprechende Signal getriggcri wird, wobei dieser erzeugte Impuls an den Eingang der Pulsverzögerungseinrichtung (48) geführt ist; ein zweites UND-Gatter (109), das durch das der Höhe des Flugzeugs entsprechende Signal geöffnet werden kann und an verschiedene Ausgänge (0, 1, 2, 3, '5, 7) der Pulsverzögerungseinrichtung (48) angeschlossen ist, um die Höhenpulsgruppe (12) zu erzcui'^n; Einrichtungen zum Modulieren und Sen- 6j den der Bereichs- und der Höhenpulsgruppe; eine Empfangseinrichtung, die durch das den Oszillator triggernde Signal gesperrt werden kann und Antworten vom eindringenden Flugzeug Pfg und demodulieren kann, wöbe, d.eseL Einrichtung eine dritte Pulsquelle «thak. d« an den Eingang der Pulsverzögerungse.nnchtung(48) an geschlossen ist; eine auf ein drittes (^hlschnt > Zählsignal ansprechende Schaltung (63) zum Er zeugen eines Bereichstorsignals (Anschluß69), wobei die Empfangseinrichtung durch dasJerechstorsional während einer bestimmte .^'tpenode empfangsbereit geschaltet werden «n_& und schließlich Einrichtungen (152, »»; »*»· '^?' "Il 158). die an verschiedene Ausgange (0,1 2 :J,4. 7) der Pulsverzngerungseinnchtung ^a"g^e^!f^en sind und durch das Bereichstors_!gnal qualifiziert werden um die Antworten des «ndnngenden e\un^Sp

dad^ch geke⁼nnze,chnet, daß die f^^J (39) eine Vielzahl von bistabilen Elementen ent-S , d'/so angeordnet sind, daß sie die angelegten Impulse zählen, und daß sie Tore enthalt die auf die Zustände der b.stab.len Elemente zum Erzeugen der Zählsignale ansprechen.

3⁸Näherun_esuarn-Trans_Ponder nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abfand der faktimpulse lang .st, verglichen mit der Γ.., d.e verstreicht von einem der TaktmipuUe !-..· .um Emtreffen des dritten Zahlsignal, (48. ZaW-,.nrut) .md daß die Zeitdauer /wischen den 4S und 5?. Zählschritt einem bestimmten Ei.tiernungsbereich (2OW Fuß) vom Fl«P«.g aus en srricht so daß d.e Antworten von in diesen Entemunasbere.ch eindringenden Flugzeugen beim abfragenden Flugzeug während dieser Zeitdauer (48. bis 53. ZähUchntt) eintreffen.

4. Näherungswarn-Transponder naca Anspruch ,

dadurch gekennzeichnet, daß a,e Dckod.en.w nchtane fönendes enthält, eine auf die Takt- oder Ze.tsteuenn-pulse ansprechende Schiebereg.stere,r,r:cntun, (156, 157. 158) /um Erzeugen e.ne, Alarmsienals. nachdem eine bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Antworten des eindringenden Flugzeugs dekodteit sind.

5 NäherungNwarn-rranspondcr nach Anspruch 3, dadurch gekenn/eich,-.^. daß die elektron.schc Schaltun«. (32) /,m Eizeugen des ersten Signal, ein h,_stabiles Llement (32> enthalt und daß da, erste Signal erzeugt wird, wenn sich dieses Element in semem ersten stabilen Zustand befindet und daß ein /weites Signal erzeugt wird, wenn s.ch das Element in einem zweiten stabilen Zustand befindet, und da!3 we.te" dieses Element auf e.n viertes Zählsignal (54. Zählschriit) zum Erzeugen des zweiten Signal, ansprechen kann und die Zähleinrichtung (39) zurückstellt und das Bereichstors.gnal durch das vierte Zählsignal (54. Zahlschritt) gelöscht wird und die Empfangseinrichtung durch das zweite Signal empfangsbereit gemacht wird, und weiter daß der Transponder zusätzlich folgendes enthä't: eine vierte Gatterschaltung (44), die durch das zweite Signal in Bereitschaft bringbar ist und Eingänge aufweist, die an bestimmte" Ausgänge (0, 4, 7) der Pulsverzögeruneseinrichtung (48) angeschlossen sind, um das bistabile Element in den ersten Zustand und ein anderes bistabiles Element (36) ebenfalls in seinen ersten Zustand zu triggern, wann immer eine empfangene Bereichspulsgruppe (10) durch

die Pulsverzögerungseinrichtuna (48) dekodiert Die Erfindung betrifft einen ^"

w,rd, daß weiter der Oszillator (37) von dem ersten ponder für Flugzeuge, insbesondere ^Hub

Sjenal einschaltbar ist; eine fünfte Gatterschaltung zum Senden von Abfragen, d.e aus einer »*re

(46). die durch das erste Zustandss.gnal des an- pulsgruppe und einer Hohenpulsgruppe dm. .

deren bistabilen Elementes (36) in "Bereitschaft 5 deren Abstand proportional der Hone aesa«

brinebar ist und Eingänge aufweist, die an be- Fluezeuges ist und wobei ein eindringendes riug* »,

summte Ausgänge (0, 3. 7) der PuIs^ erzöeerungs- das"mit demselben Näherung»warn-Transponaer a

einrichtung (48) angeschlossen sind. ^ bei gestattet ist und die: Abfragen empfangt ·^

Höhengleichheit einen Impuls (Anschluß 47) zu fragesignale demoduliert, so dali ^daaur," " ■ . _und

erzeugen, wenn die empfanaene Höhenpulseruppe io information aus diesen Abfragen ernaiieri .

(12) durch die Puls\erzögenjneseinnchtun"e (48) das die Höheninformat.on mit seiner ^ei^ⁿen

dekodiert ist; eine zueile auf den durch den vergleicht und zu einem bestimmten .^itpunk nach

Höhenvergleich erzeugten Impuls ansprechende Empfang der Bereichspulsgruppe mit ein er

Verglcichseinrichtung (116. 117) zum Vergleichen Pulsgruppe antwortet, die eine Information uö.r

öe> "ersten elektrischen Signals, da-, um einen zu 15 Vergleich enthält. denen

;,_;-,em bestimmten Höhentolera^hereich prooor- Kollisionsschutzs>sterne fur Fluglagem ae