DE1935011B2

DE1935011B2 - Schaltungsanordnung für einen FM-CW-Höhenmesser-Emptanger zur Eliminierung von Doppelreflexions-Zählfehlern

Info

Publication number: DE1935011B2
Application number: DE1935011A
Authority: DE
Inventors: Ian Frederick Howard Goult; John Stuart Fraser Lee
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1968-07-15
Filing date: 1969-07-10
Publication date: 1974-03-07
Also published as: CH493854A; DE1935011C3; FR2012996A1; DE1935011A1; US3611378A; NL6910835A; GB1227879A

Description

eingeregelt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf den Empfänger eines Höhenmessers, dessen Sender kontinuierliche, frequenzmodulierte, elektromagnetische Wellen zur Erdoberfläche aussendet und dessen Empfänger die reflektierten Signale empfängt, mit den ausgesendeten Signalen mischt, die sich hieraus ergebende Schwebungsfrequenz in eine Rechteckschwingung umwandelt und die Perioden dieser Rechteckschwingung mittels eines Zählers als Maß für dieHöhe zählt (FM-CW-Höhenmesser), und hat eine Schaltungsanordnung zur Vermeidung von falschen Anzeigen der Höhe zum Gegenstand, die von der sogenannten Doppelreflcxion herrühren, wobei er von einer die Schaltung zur Umwandlung der Schwebungsfrequenz in die Rechteckschwingung steuernden zweiten Frequenzmeßeinrichtung Gebrauch macht (deutsche Auslegeschrift 1 214*753).

Doppelreflexionen treten während des Betriebes von FM-CW-Höhenmessern in Flugzeugen bei Höhen zwischen Null und etwa 150 Metern auf (Skolnik M. L, Introduction to Radar Systems, McGraw-Hill. 1962, 99/!0O). Ein solcher Fall ist in Fip. 1 dargestellt; dabei wird ein vom Sender (T_x) 1 des Höhenmessers ausgehendes Signal vom Erdboden (oder einer anderen reflektierenden Fläche, ζ. Β. der Seeoberfläche) zur Unterseite des Flugzeuges reflektiert, von hier noch einmal zum Erdboden reflektiert und gelangt dann nach einer weiteren Reflexion am Erdboden~zum Empfänger (R_x) 2 des Höhenmessers. Obwohl das so empfangene Signal durch die dreimalige Reflexion stark gedämpft wird, so ist diese

ίο Dämpfung jedoch nicht so groß, daß das Signal überhaupt nicht mehr aufgenommen werden könnte, insbesondere wenn das direkt reflektierte Signal z. B. durch Mehrwegausbreitung geschwächt wird. Die durch eine solche Doppelreflexion zustande gekom-

menen Signale ergeben infolge ihrer vergrößerten Laufzeit im Höhenmesser ein Schwebungssignal, das fast genau eine doppelt so hohe Frequenz hat wie das Schwebungssignal. das durch eine einzige Reflexion am Erdboden zustande kommt.

Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, für einen Höhenmesser der eingangs genannten Art eine Schaltungsanordnung anzugeben, die es gestattet, bei einem solchen Höhenmesser eine Unterscheidung zu treffen zwischen einem unerwünschten Signal mit der doppelten Frequenz des Nutzsignals und diesem selbst, wobei nur die der einmaligen Reflexion entsprechende Nutzfrequenz im Zähler, der zum Höhenmesser gehört, zu zählen ist. Das Ausgangssignal der Anordnung hat dann einen der wirklichen Höhe pro-

portionalen Wert; die zeitweise auftretenden Fehlanzeigen, bewirkt durch den Empfang eines Signals, das infolge der Doppelreflexionen der doppelten Höhe des Flugzeugs entspricht, werden dadurch eliminiert.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dem Anspruch 1 zu entnehmen.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren ausführlich beschrieben. In

F i g. 1 ist das Zustandekommen von Doppelreflexionen erläutert;

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung;

F i g. 3 zeigt Spannungsdiagramme, über der Zeit aufgetragen.

In Fig. 1 bedeuten die Funktionsblöcke 1 und 2 den Sender (T_x) bzw. den Empfänger (R_x) eines Höhenmessers mit den in die Unterseite des Flugzeuges eingebauten zugehörigen Antennen TA bzw. RA. Vom Sender 1 wird auch ein Signal direkt in den Empfänger eingekoppelt, um zusammen mit den empfangenen reflektierten Signalen die Schwebungsfrequenz bilden zu können.

Der Weg 5 der direkten Reflexion an der Erdoberfläche 4 ist ausgezogen gezeichnet, während der Weg 6 der Doppelreflexion gestrichelt gezeichnet ist; die entsprechenden Schwebungsfrequenzen für den direkten Weg 5 und den Weg 6 sind mit /, bzw. /., bezeichnet, wobei f„ fast genau gleich 2 Z₁ ist.

F i g. 2 zeigt als Blockschaltbild die vorgeschlagene Schaltungsanordnung für den Empfänger. Mit der Bezugszahl 11 ist ein monostabiler Multivibrator oder eine andere monostabile Schaltung bezeichnet, 12 bedeutet einen Frequenzzähler, und 13 ist der üblicherweise bei Höhenmessern vorgesehene Zah-

5s ler, dessen Ausgangssignal den Wert für die Höhe über Grund darstellt, die mittels eines nicht gezeichneten Anzeigeinstruments angezeigt werden kann. An die Eineanesklemmen des Multivibrators 11 und die

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des Zählers 12 werden die Schwebungsfrequenzen vom Ausgang des Empfängers 2 (F i g. 1) gleichzeitig angelegt, dabei kann im Falle der direkten Reflexion die Frequenz I₁, im. Falle der Doppelreflexion f.,, bei abwechselndem Auftreten beider Reflexionsarten J₁ und f_i auftreten, wobei /., doppelt so hoch ist wie J₁. Der Zähler 12 zählt den Wert der Frequenz des anliegenden Eingangssigrals integriert über die Meßzeit; dieser Wert entspricht in der überwiegenden Zeit der Frequenz Z₁. weil das von einer Doppelreflexion herrührende Signal der Frequenz /., nur zeitweise auftritt. Der Ausgang des Zählers 12 liefert ein Gleichstrom-Steuersignal über eine Leitung 14 an den Steuereingang des monostabilen Multivibrators 11, durch das seine Zeitkonstante verändert wird. Die Höhe des Ausgangssignals des Zählers 12 ist dabei so eingeregelt, daß der Multivibrator 11, wenn er einmal getriggert worden ist, in seinem unstabilen Zustand gehalten wird für eine Zeit, die größer als die Hälfte von !,Y₁ ist. Während dieser Zeit können weitere Triggerimpulse an seinem Eingang den Zustand des Multivibrators Il nicht verändern und seinen Schaltablauf nicht beeinflussen. Auf diese Weise kann der Multivibrator 11 niemals durch das Schwebungssignal der Frequenz τ (d 1. 2 τ) «retriooert werden; das Ausgangssignal des MuIu- -i-'a^rsll wird dem Zähler 13 zugeführt, dessen Zählwert dann direkt proportional der Schwebungsfrequenz /. ist. Die Schwebungsfrequenz J₁, der Doppelreflexion wird dabei nicht mehr gezahlt.

Der Multivibrator 11 wirkt also wie ein Filter zum Herausfiltern der Nutzfrequenz aus dem Gemisch aus Nutz- und Störsisnalen an seinem Eingang: sein Aus°anassignal weist dann nur die Nutzfrequenz Z₁ auf ,'die" proportional der Höhe des Flugzeuges über Grund ist.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird an Hand der in F i g. 3 dargestellten Diagramme verdeutlicht.

Im Teil α zeigt die ausgezogene Linie die Schwebungsfrequenz Z₁ und die gestrichelte Linie die Schwebungsfrequenz /.,. Im Teil b ist dann das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 12 dargestellt. Dieses hat die Wiederholungsfrequenz J₁. wobei der Multivibrator auf eine Zeitkonstante von

eingeregelt war

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 935 Oil Patentan Sprüche:

1. Schaltungsanordnung für den Empfänger eines Höhenmessers, dessen Sender kontinuierliche, frequenzmodulierte Hochfrequenzsignale zur Erdoberfläche hin aussendet und dessen Empfänger die reflektierten Signale empfängt, mit den ausgesendeten Signalen mischt, die so entstandene Schwebungsfrequenz /, in eine Rechteckschwingung umwandelt und die in einer Zeiteinheit auftretenden Perioden dieser Rechteckschwingung als Maß für die Höhe mittels eines Zählers zählt (FM-CW-Höhenmesser), mit einer zweiten Frequenzmeßeinrichtung, welche ein von der Schwebungsfrequenz abhängiges Steuersigna! an die Schaltung zur Umwandlung der Schwebungsfrequenz in die Rechteckschwingung liefert, und mit Mitteln zur Eliminierung von durch Doppelreflexionen verursachten Zählfehlern, d a durch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Eliminierung der durch Doppelreflexior.en ve>ursachten Zählfehler die Schaltung (11), welche die Schwebungsfrequenz in eine Rechteckschwingung umwandelt, eine monostabile Schaltung und die zweite Frequenzmeßeinrichtung (12) ein Zähler ist, der die durch direkte und durch Doppelreflexion entstehende Schwebungsfrequenz Z₁ bzw. /₂ = 2 /, zählt, und daß das Ausgangssigna! dieses zweiten Zählers (12) die Zeitkonstante der monostabilen Schaltung (11) in der Weise steuert, daß diese erst wieder nach Ablauf einer die Dauer einer Halbperiode der durch direkte Reflexion entstandenen Schwebungsfrequenz Z₁ übersteigenden Zeit erneut getriggert werden kann.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der monostabiien Schaltung (11) du Zeitkonstante auf den Wert