DE1942629C - Impulsradarempfanger fur Flugzeuge zur Gelandehindernis Entfernungsanzeige - Google Patents
Impulsradarempfanger fur Flugzeuge zur Gelandehindernis EntfernungsanzeigeInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrilit einen Impulsnidaroinpfiin- vcrhiilinisniüüiy genauer Meßwert erwartet werden,
ger für Flugzeuge zur Entfernungsaii/eige schräg Wird aber die Entfernungsmessung so ausgeführt, daß
nach unten vorausliegender Geländehindernisse, um sie in einem beliebigen, vorher nicht bekannten Zeit-
dic Navigation zu erleichtern. puiikt im Verlauf der Kurve erfolgt, so sind große
Derartige Radargeräte, die einen unter einem be- 5 Meßfehler unvermeidlich.
kannten Depressionswinkel in Flugrichtung geriehle- An sich machen sich herausragende Gelandeten
Impuls aussenden, geben eine Anzeige bzw. eine hiiulernisse, die für das Flugzeug gefährlich werden
Warnung hinsichtlich der Sehrägentfernung zwischen könnten, durch ein kräftiges Echo bemerkbar. Aufdem
Flugzeug und einem Gebiet des Geländes, das gäbe der Erfindung ist es nun, eine Schalumgsanordsich
unter dem festgelegten Depressionswinkel vor io nung zu entwickeln, mit deren Hilfe erreicht wird,
dem Flugzeug befindet. Aus dieser Schrägentfernung daß die Entfernung solcher Objekte gemessen wird,
kann die Höhe über Grund, in welcher das Flugzeug wenn die Gehietsecuokurve einen Maximalwert anbei
geradliniger Fortsetzung seines Kurses das be- nimmt.
treffende Gebiet überfliegen wird, abgeleitet werden. Zu diesem Zweck ist der erfindungsgemäße Im-
F.ine solche Anzeige stellt eine sehr nützliche Navi- 15 pulsradarempfänger dadurch gekennzeichnet, daß ein
jVitionshilfe dar, die zur Vermeidung von Unglücks- Schalter vorgesehen ist, der eine dem Videosignal in
fällen führen k.-.nn. etwa proportional!.' Spannung in aufeinanderfolgen-
Die praktische Ausbildung eines solchen Radar- den kurzen Sehiicßintervallen einem Spannungsspei-
cmpfängers, der die Schrägentfernung mit ausreichen- eher zuführt, daß eine die Differenz zwischen dem
tier Genauigkeit anzeigt, stößt jedoch auf große 20 Augenblickswert der videoproportionalen Spannung
Schwierigkeiten. Da die Antennenabmessungen und und der gespeicherten Spannung bildende Stufe und
tlas Antennengewicht begrenzt sind, hat der Radar- eine diese Differenz, wenn die abgeleitet Spannung
strahl nämlich eine erhebliche Winkelausdehnung. größer als die gespeicherte Spannung ist, integrie-
Trifft er nun auf ein mehr oder weniger horizontal rende Stufe vorgesehen sind, daß ein Steuerglied vor-
verlaufendes Gelände, so ist die Schnittfläche zwi- »5 gesehen ist, welches jedes Schließintervall jeweils nach
sehen der Sendekeule und dem Gelände, insbeson- der Aussendung eines Sendeimpulses einleitet, wobei
tiere deren axialer Durchmesser, recht groß, so daß das Schließintervall durch den Wert der integrierten
die zu messende Entfernung nur schlecht definiert ist. Differenzspannung bestimmt ist, und daß die inte-
Man stelle sich vor, daß uie erwähnte Schnitt- grierte Differenzspannung als das der Anzeigevorfläche
der ausgesandten Ctrahlungskculc sich einem 30 richtung zugeführte Entfernungsmaß dient,
bestimmten Geländegebiet, das einem Schnitt der Wie sich aus der nachstehenden Beschreibungeines Strahlungskeule entspricht, nähert, über dieses hin- Ausführungsbeispiels ergibt, läßt sich mit Hilfe diewegstreichl und es dann wieder verläßt, wenn das scr Maßnahmen das angestrebte Ziel tatsächlich er-Flug/eug weiterfliegt. Wenn die Vorderkante der reichen. In der Zeichnung zeigt
Strahluugskeule das betreffende Gebiet zuerst er- 35 Fig. 1 die schematische Darstellung der Seitenreicht, ist das von diesem Gebiet zurückkommende ansicht eines Flugzeugrumpfes mit einem crfindungs-[•chosignal zunächst sehr schwach. Allmählich nimmt gemäßen Impulsradarempfänger,
die überdeckte Fläche zu und mit ihr das von diesem Fig. 2 eine Draufsicht längs der Linie 2-2 in Gebiet empfangene Echosignal, bis das Echo sein Fig. 1,
bestimmten Geländegebiet, das einem Schnitt der Wie sich aus der nachstehenden Beschreibungeines Strahlungskeule entspricht, nähert, über dieses hin- Ausführungsbeispiels ergibt, läßt sich mit Hilfe diewegstreichl und es dann wieder verläßt, wenn das scr Maßnahmen das angestrebte Ziel tatsächlich er-Flug/eug weiterfliegt. Wenn die Vorderkante der reichen. In der Zeichnung zeigt
Strahluugskeule das betreffende Gebiet zuerst er- 35 Fig. 1 die schematische Darstellung der Seitenreicht, ist das von diesem Gebiet zurückkommende ansicht eines Flugzeugrumpfes mit einem crfindungs-[•chosignal zunächst sehr schwach. Allmählich nimmt gemäßen Impulsradarempfänger,
die überdeckte Fläche zu und mit ihr das von diesem Fig. 2 eine Draufsicht längs der Linie 2-2 in Gebiet empfangene Echosignal, bis das Echo sein Fig. 1,
Maximum erreicht, wenn die Schnittfläche der aus- 40 Fi g. 3 eine typische Gebietsechokurve,
gesandten Strahlungskeule das betreffende Gebiet ge- Fig. 4 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
rade überdeckt. Danach nimmt das Echosignal aus impulsraJarempfängcrs uiul
dem betreffenden Gebiet wieder ab und wird schließ- F i g. 5 ein mehr ins einzelne gehendes Schaltbild
lieh zu Null, wenn die Hinterkante der Strahlungs- der erfindungsgemäßen Anlage,
keule das betreffende Gebiet verläßt. 45 Wie Fig. 1 und 2 zeigen, ist ein Flugzeug 10 mit
Wenn nur dieses Gebiet betrachtet wird, hat also einer Radaranlage ausgerüstet, die aus einem Sendc-
der Verlauf des Echosignals in Abhängigkeit von der und Empfangsgerät 12 und zwei damit verbundenen
Z^it (nachsiehenJ als Gebietscchokurve bezeichnet) Antennen 14 und 16 besteht. Das Gerät 12 enthält
die Gestalt der in F i g. 3 gezeigten und weiter unten einen beiden Antennen gemeinsamen Sender; gegc-
noch näher erörterten Kurve. Diese steigt verhältnis- 50 bcnenfalls kann ein Teil des Empfängers (z. B. die
müßig rasch von Null zu einem Maximum und fällt HF-Stufen) ebenfalls für beide Antennen gemeinsam
dann langsam auf Null ab. sein.
Die zeitliche Dauer der Gebietscchokurve hängt Die erste Antenne 14 ist eine normale Wettcrradar-
offensichtlich von der Fluggeschwindigkeit und dem antenne und auf einem Sockel 20 derart montiert,
Öffnungswinkel der Radarkeulc ab, insbesondere von 55 daß sie um eine vertikale Achse 22 (F i g. 2) schwcnk-
ller Länge der Schnittfläche des Sendcstrahls mit dem bar ist. Die Antenne 14 bewirkt also, daß der von
tielände in Flugrichtung. Wenn diese Länge einen ihr ausgesandte Radarstrahl beiderseits der Flugzetig-
hicht vernachlässigbaren Wert hat (wie es in der nase einen Winkel durchlauft, so daß ein entspre-
l'raxis der Fall ist), so ist offenbar auch die zeit- chcnder Winkclsektor vor dem Flugzeug abgetastet
liehe Dauer der Gebietscchokurve groß im Vergleich 6° wird.
zur SendeimpulsKinge. Als Anhaltspunkt für normale Die zweite Antenne 16 ist hinter der ersten AnVerhältnisse
kann für die Zeitdauer der Gebietsecho- tenne 14 angeordnet und dient zur Überwachungeines
kurve ein Wert von 300 Mikroscktindcn oder mehr Bereiches, der etwa in der Symmetrieachse des von
geschätzt werden, während die Länge der Sende- der ersten Antenne bestrichenen Sektors und etwas
impulse meist etwa anderthalb bis 3 Mikrosekunden 65 unterhalb desselben liegt. Die zweite Antenne überist.
Wird nun die Entfernung von dem betreffenden wacht also einen Bereich vor dem Flugzeug 10, der
Gebiet gemessen, wenn die Gcbietscchokurvc sich gegen dessen Flugbahn etwas nach unten geneigt ist.
■in der Nähe ihres Maximums befindet, so kann ein Das Gerät 12 kann somit Informationen hinsieht-
lieh der Höhe ties Flugzeugs relativ zu ilem vorausliegeiulen
Gelände liefern, da die Schragentfernung gemessen werden kann. Die zweite Antenne lii ist
derart um eine horizontale Achse 23 schwenkbar angeordnet,
dall sie von einer Stahihsiervorrichlung unabhängig von der Fluglage stets in einem bestimmten
Winkel zur Flugbahn gehalten werden kann. Wenn also das Flugzeug z. H. schwanzlastig ist, wird die
Antenne 16 in F i g. 1 leicht nach unten geneigt. Hei einer einfacheren Anordnung kann statt dessen die
Antenne 16 stets in eiiv:m bestimmten Winkel zur Horizontalen gehalten werden.
Die Antennen 14 und 16 sind mit dem Sende- und Empfangsgerät 12 über Leitungen 24 und 26 verbunden.
Dem Gerat 12 ist ein Antennenschaller 28
zugeordnet, der die Antennen abwechselnd mit dem Sende- und Empfangsgerät verbindet.
Befindet sich die erste Antenne 14 in ihren Endlagen
gemäß F i g. 2, so hat die von ihr aufgenommene
Information nur geringen Weit für die Flugzeugbesatzung, da es allein auf die Wetterbedingungen vor
dem Flugzeug ankommt. In den Eiulstellungen beeinträchtigt
ferner die Antenne 14 nicht wesentlich das Gesichtsfeld der zweiten Antenne 16, während
in den Zwischenstellungen eine merkliche Beeinträchtigung vorliegt.
Der Antennenschalter 28 ist deshalb derart gesteuert, daß er das Sende- und Empfangsgerät 12
abwechselnd in denjenigen Zeiten, in denen sich die Antenne 14 in ihren Zwischenstellungen befindet,
allein mit der Antenne 14 verbindet, jedoch allein mit ti, ν Antenne 16 verbindet, wenn die Antenne 14 sich
in ihren Endstellungcn befindet. So wird ei;-j nützliche
Information über das vorausliegende Gelände erhalten an Stelle der verhältnismäßig mit/losen Informationen
hinsichtlich des Wetters quer zum Flugzeug, wobei das Gerät 12, das bisher nur für Wetterinformationen
verwendet wurde, auch die Geiändcinformation liefert. Es wäre auch möglich, die Antenne
16 nur dann mit dem Gerät 12 zu verbinden, wenn die Antenne 14 sich in ihrer rechten Endstellung
befindet, während in der linken Endstcllung eine Höhenmesserantenne angeschaltet, werden könnte.
Der Autennenschalter 28 wird in irgendeiner Weise von der Winkelstellung der Antenne 14 gesteuert. Das
Gerät 12 enthält einen normalen Wctterradarempfänger und einen Bildschirm, die verwendet werden,
wenn die erste Antenne 14 mit dem Gerät 12 verbunden ist.
Ist die zweite Antenne 16 mit dem Gerät 12 verbunden,
so werden Radarimpulsc in einem divergierenden Strahl ausgesandt. Es werden reflektierte
Echosignale empfangen und in bekannter Weise von dem Empfangsteil des Geräts «2 demoduliert, so daß
sich ein demoduliertes niederfrequentes Echosignal ergibt. Die Verstärkung des Empfangstcils nimmt
von einem bestimmten Wert zu Beginn der Aussendung jedes Sendeimpulses an mit der dritten Potenz
der se:t diesem Zeitpunkt verflossenen Zeit zu. Diese Verstärkungszunahme mit der Zeit verhindert, daß
reflektierte Signale, die von Ncbenlappen der Senderstrahlungskeule
herrühren, eine falsche Betonung erhalten.
Wie früher erläutert wurde, verläuft die Echokurve für ein bestimmtes Objekt, d. h. die Hüllkurve des
empfangenen niederfrequenten Echosignals, gemäß F i g. 3. Um eine genaue Entfernungsanzeige solcher
Objekte zu erhalten, ist es anzustreben, die Entfernung zu messen, wenn die Kurve sieh in der Nähe
eines Maximums befiiulel, das in 1-' i g. .1 mit Mt bezeichnet
ist.
Zu diesem Zweck wird gemäß F" i g.-I eine vom
Γι empfangenen F.chosigiuu angeleitete Spannung über
eine Leitung 32 einem Impulsformer 34 zi.gcfülut.
Der Impulsformer 34 erzeugt eine abgeleitete Spannung, die ansteigenden Teilen des Echosignals folgt
und auch absteigenden Teilen desselben folgt, bis die
ίο Abstieggeschwindigkeit eine vcirbeslimmte Kate übersteigt.
Die abgeleitete Spannung sinkt dann weiter mit dieser vorbestimmten Rate, folgt aber dem nächsten
ansteigenden Teil der Echospannung, wenn diese die Spannung übersteigt, auf welche die abgeleitete Spannung
inzwischen abgesunken ist.
Die abgeleitete Spannung wird dann einem nicht umkehrenden Eingang 35 eines Differenzverstärkers
36 zugeführt, der eil. Vcrgleichsglied darstellt, dessen
Ausgangsspannung auf ».inen nicht umkehrenden Verstärker
38 gegeben wird. Der Ausgang des Verstärkers 38 führt zu einem Schalter 40 und \on dort, falis
der Schalter geschlossen ist, zu einer Klemme 41 eines großen Kondensators 42. Die andere Klemme
des Kondensators 42 ist geerdet. Die Klemme 41 ist ferner mit dem zweiten Eingang 37 des Verstärkers
36, der eine hohe Eingangsimpedan/ aufweist, verbunden.
Ist also der Schalter 40 geschlossen, so wird die abgeleitete
Spannung an den Kondensator 42 angelegt, der einen Spannungsspeicher darstellt. Die Verstärker
36 und 38 bilden eine Gegenkoppltingsschleife mit dem Verstärkungsfaktor 1, so daß die Spannung 'im
zweiten Eingang 37 des Verstärkers 36 gleich der Spannung am Eingang 35 ist. 1st der Schalter 40 dagegen
geöffnet, so bleibt die spannung am Kondensator 42 im wesentlichen konstant auf dem Wert der
abgeleiteten Spannung in demjenigen Augenblick, in welchem der Schalter 40 geöffnet wurde, da der
Eingang 37 eine hohe Impedanz aufweist.
■ίο Ist der Schalter 40 offen, so arbeitet der Verstärker
36 im Leerlaut und hat eine sehr hohe Verstärkung. Der Verstärker 36 verstärkt dann die Differenz
zwischen der abgeleiteten Spannung am Eingang 35 und der gespeicherten Spannung am Kondensator
42, und zwar ist die Ausgangsspannung des Verstärker:, positiv, wenn die abgeleitete Spannung die gespeicherte
Spannung übersteigt, und im umgekehrten Fall negativ.
Die am Ausgang des Verstärkers 36 auftretende Diffcren/spannung wird über eine Leitung 44 und
einen Gleichrichter 48 einem Integrationsgrad zugeführt, das aus einem umkehrenden Verstärker 46 und
einem dazu parallelgcschalteten Kondensator 47 besteht. Der Gleichrichter 48 gestattet nur den positiven
Teilen der Differenzspannung auf der Leitung 44 den Durchgang zum Inlegrationsglied 46, 47. Das Integrationsglicd
46, 47 erzeugt also eine integrierte Differenzspannung, die nur den positiven Teilen der
Diffcrenzspannung am Ausgang des Verstärkers 36 entspricht.
Die integrierte Differenzspannung wird über eine Leitung 50 einem Steuerglied zugeführt, das einen
Differenzverstärker 52 enthält. Der Differenzverstärker 52 wird ferne über eine Leitung 54 mit einer
sägczahnförmig verlaufenden Bezugsspannung versorgt, deren Frequenz gleich der Pulsfrequenz der
Sendeimpulse ist. Der abfallende Teil 56 dieser Sägezahnspannung ändert sich linear mit der Zeit in vor-
bestimmter Geschwindigkeit. Der Scheitelwert der Sekunden zugeführt, und die im Kondensator 42 gc-
Bezugsspannung auf der Leitung 54 übersteigt die speicherte Spannung erhöht sich auf den Wert der t
integrierte Differenzspannung auf der Leitung 50. abgeleiteten Spannung, wenn die letztere größer ist. *
aber die Sägezahnspannung wird während des ab- Ist der Schalter 40 geöffnet, so wird die abgeleitete J
fallenden Teils 56 kleiner als dieses Signal. Wenn die 5 Spannung mit der gespeicherten Spannung, die in '
Bezugsspannung auf der Leitung 54 unter die inte- E i g. 3 mit 80 bezeichnet ist. verglichen, und, falls die
giierte Differenzspannung abfällt, wechselt der Aus- abgeleitete Spannug größer ist. wird die positive
gang des Differenzverstärkcrs 52 seine Polarität. Der üifferenzspannung integriert. Da die Diffcrenzspan-
Ausgang des Differenzverstärkers 52 führt über eine nung nicht integriert wird, wenn die gespeicherte
Leitung 58 zu einer Schließvorrichtung 60 für den to Spannung großer als die abgeleitete Spannung ist,
Schulter, die aus einem monostabilen Multivibrator ändert sich die integrierte Dillerenzspannung nur in
besieht. Wenn die Ausgangsspannung auf der Lei- zunehmender Richtung. Da der Verstärker 46 ein
lung 58 ihre Polarität wechselt, gibt dieser Multivi- umkehrender Verstärker ist, hat die integrierte Diffc-
brator einen kurzen Impuls in der Größenordnung renzspannung auf der Leitung 50 eine umgekehrte
von 2 bis IO Mikrosekunden (typisch 5 Mikrosekun- 15 Polarität wie das Signal auf der Leitung 44. Eine Zu-
den) über eine Leitung 62 auf den Schalter 40. Wäh- nähme des Wertes der integrierten Üifferenzspan-
rend dieser kurzen Zeit wird der Schaller 40 gc- nung bewirkt deshalb, daß das Steuerglied 52. 60
schlossen, und die am Kondensator 42 gespeicherte den nächsten Schließimpuls zu einem Zeitpunkt aus-
Spannung folgt während dieses Scliließimpulscs der löst, der später hinsichtlich des Beginns des nächsten
abgeleiteten Spannung auf der Leitung 32. wie oben 10 Sendeimpulses liegt, wodurch die gespeicherte Span-
beschrieben. nung 80 (Fig. 3) sich der abgeleiteten Spannung im
Wenn während des Schließimpulses von 5 Mikro- Scheitelwert 30 der Gebietsechokurve stärker an-
sekunden die vom Echosignal abgeleitete Spannung nähert. Die gespeicherte Spannung 80 nähert sich so
die bereits im Kondensator 42 gespeicherte Spannung se'bsttätig der maximalen abgeleiteten Spannung an
übersteigt, wird die gespeicherte Spannung auf den 25 der Stelle 30. bis schließlich am E.ndc desjenigen
Wert der abgeleiteten Spannung angehoben. Scliließimpulscs. der bereits sehr nahe am Maximum
Die sägezahnförniige Bezugsspannung wird von ausgelöst wird, die gespeicherte Spannung 80 weit-
einem Integrator erzengt, der aus einem Verstärker gehend mit dem Maximum der abgeleiteten Span-
66 besteht, zwischen dessen Ausgang und dessen nung übereinstimmt.
einem Eingang 70 ein Kondensator 68 geschaltet ist. 30 Da der Zeitpunkt, bei welchem das Ende dieses
Der andere Eingang des Verstärkers 66 ist geerdet. Schließinipulses von 5 Mikrosekunden Dauer auftritt.
Der Verstärker 66 wird an seinem Eingang 70 über sehr genau die Schrägcntfernung des betrachteten
eine Leitung 72 mit einem konstanten Strom versorgt. Objektbereiches angibt und da sein Einsatz vom Wert
Anfangs hat die Ausgangsspannung des Verstär- des integrierten Differenzspannungssignals auf der
ken- 66 einen Maximalwert, aber die Summe der 35 Leitung 50 abhängt, folgt daraus, daß der Wert der
Ströme am Eingang 70 ist gleich Null, so daß die integrierten Differenzspannung selbst ein Maß fur
Spannung am Kondensator 68 und damit die Aus- die Schrägcntfernung des betreffenden Bereiches ist.
gangsspannung des Verstärkers 66 proportional mit Da der Radarstrahl in einem festen Winkel unterhalb
der Zeit absinkt. Zur Synchronisierung ist ein Tran-' der Flugbahn des Flugzeuges ausgesandl wird, ist die
sistor 74 vorgesehen, dessen Basis über eine Leitung 4° Schrägentfernung gleichzeitig ein Maß der Höhe über
76 mit einem Uhrimpuls aus dem Gerät 12 versorgt Grund, in welcher das Flugzeug den betreffenden Bewird
Für die Dauer jedes Uhrimpulses verbindet der reich überfliegen würde, wenn seine Flugbahn un-Transjstor
74 den Eingang 70 des Verstärkers 66 mit geändert fortgesetzt würde. Wenn ferner die
einer Spannunesklemmc 78. die einen Gegensirom zu Anderungsgcschwindigkeit des Teils 56 der Sägezahndem
obenerwähnten konstanten Strom durch den 45 spannung auf der Leitung 54 abgesehen vom VorEingang
70 fließen läßt. Dadurch kehrt die Ausgangs- zeichen proportional zur Übergrund-Geschvvindigkcit
spannung des Verstärkers 66 auf ihren Maximalwert des Flugzeuges gemacht wird, indem die konstante
zurück. Somit ist die Wiederhohingsfrequenz der Sttomsiärke auf der Leitung 72 negativ proportional
Spannung auf der Leitung 54 gleich der Pulsfrequenz zur Eliigzeuggcschwindigkeit gewählt wird, dann wird
der Uhrimpulse. welche ihrerseits auch die Frequenz 5o die integrierte Differen/spannug negativ prodcr
ausiiesandlen Impulse bestimmen, wobei der ab- portional zu 'lemjcnigen Zeitintervall, nach welchem
sinkende Teil 56 der Sägezahnspannung proportional das Flugzeug über dem betreffenden Bereich anzur
Zeit ist. Die Neigung des Teils 56 ist proportional kommen würde, vvcnn seine Flugbahn und seine Ge-711
der Stromstärke in der Leitung 72. schwindiiikeit ungeändert fortgesetzt würden.
Die Sägezahnspannung wird also in fester zeitlicher 55 Sn kann der Pilot eines Flugzeuges mil Informa-Beziduine
mit dem Beginn jedes Sendeimpulses er- tionen über die Schrägcntfernung bzw. die Höhe über
zeugt. Infolgedessen beginnt das Steuerglied 52. 60 Grund oder mit einem Warnsignal verschon werden,
jeden SchlieiAimpuls von 5 Mikrosckimden in einem vvcnn die Schrägcntfernung bzw. die Höhe über Grund
Zeitpunkt, der gegen den Beginn jedes Sendeimpuises unter einen vorbestimmten Sicherheitsvvcrt abfällt,
um ein Zeitintervall verschoben ist. welches durch 6o der im übrigen ebenfalls abhängig von der Flugden
Augenblicksvvert der integrierten Differenzspan- geschwindigkeit gewählt werden kann. Damit kann
mine ;uif der Leitung 50 bestimmt ist. denn der der Pilot dagegen geschützt werden, eine unerkannte
Schließimpuls wird ausgelöst, wenn die Sägezahn- Erhebung anzufliegen. Um den Piloten aufmerksam
spannung unter die integrierte Differenzspannung zu machen, wenn die Höhe über Grund das vorfällt.
65 bestimmte Minimum unterschreitet, kann eine Wam-Wälirend
der Schließ/eil des Schalters 40 wird die vorrichtung vorgesehen sein, die anspricht, vvcnn die
vom Echo abgeleitete Spannung, wie erwähnt, dem integrierte Differenzspannung einen bestimmten Wert
Kondensator 42 für das kurze Intervall von 5 Mikro- unterschreitet.
Hnlspiechendc Hinzelhciten sind in F i g. 5 darr
j gestellt. Die Warnvorrichtung besieht aus einem Ve,-t. j stärker 82. dessen einer Hingang über eine Leitung
e 1 84 mit dem Ausgang des Verstärkers 46 verbunden
isi. Der andere Hingang ist an einen Spannungsteiler
86 angeschlossen. Der Spannungsteiler kann so verstellt werden, daB er eine Vergleichsspannimg liefert,
welche einer vorbestimmten minimalen Höhe über Grund entspricht (z. H. Ci(K) m). Der Ausgang des
Verstärkers 82 ist· mit einer Warnvorrichtung 88 im
Cockpit verbunden, die einen hörbaren oder sichtbaren
/Mann abgibt. Übersteigt die integrierte
Differenzspannimg auf der Leitung 84 die vom Spannungsteiler 86 abgeleitete Spannung, so hat clic
Ausgangsspannung des Verstärkers 82 eine bestimmte Polarität, welche die Warnvorrichtung 88 nicht betätigt.
Sinkt aber die integrierte Differenzspannung iinUr die Spannung vom Spannungsteiler 86 ab. so
wechselt der Ausgang des Verstärkers 82 seine Polarität, und die Warnvorrichtung 88 spricht an. 2η
Die integrierte Diffcren/spannuni: wird ferne, über
eine Leitung 90 aiii ein Anzeigegerät 91 gegeben,
welches das Zeitintervall angibt, nach welchem das
Flugzeug über dem betreffenden Bereich ankommen würde, wenn seine Flugbahn und seine Flugi.-schwindigkeit
unverändert blieben. Dic-e Anzeigevorrichtung ist normalerweise unwirksam, wird aber
durch Betätigung der Warnvorrichtung aktiviert.
Die vom Hchoinipuls abgeleitete Spannung geh!
nach dem Verlassen des Impulsformer 34 durch eine
Torschaltung 92 und dann zum Lingang 35 des \ ersliirkers 36. Die Torschaltung 92 wird \ovt einem
ODI R-Cilied 94 gesieuert. Der Anlennensehaher 28
(Fig 1) ist so ausgebildet, dal.'» er ein Steuersignal
während der Zeit abgibt, in welcher die /weile Antenne
16 von dem Sende- und !-!mpfangsgeräl 12 abgetrennt
ist. Dieses Steuersignal wird über eine Leitung 96 auf das ODFR-Glied 94 gegeben, wodurch
dieses die Torschaltung 92 sperr,, so daU die vom
liclii'.mpuls abgeleitete Spannung mehl durchgelassen
wird. Das ODLR-Glied 94 hat einen ui F;iimane98. über den /u IVginn jedes
Sehliel.iimpulses für den Schalter 40 auf der Leitung
62 endet. Die Torschaltung, 92 bewirkt auch die Wiederherstellung der Gleichspannungskomponente
und legt so die Tiefpunkte der dem Hingang 35 des Verstärkers 36 zugeführlen abgeleiteten Spannung
auf einen bestimmten Wert fest.
Das Steuersignal vom Antcnnenschaitcr 28 wird
l'erner einem nionostabilen Multi\ ibraioiUli» zugeführt,
der übei eine Leitung 108 einen Impuls von
IO Millisekunden Dauer abgibt. Dieser Impuls wird zwei Transistoren 110. 112 zugeführt. Die Transistören
verbinden für die Dauer dieses Impulses die Kondensatoren 42 und 47 mil Hrde und entladen
sie dadurch teilweise. Wenn die Kondensatoren 42 und 4/ nicht regelmäßig teilweise entladen würden,
könnte ein Fehler in der Schaltung vor dem Intcgrationsglieil 46. 47 auftreten, der Lkn Wert der
integrierten Differenzspannung auf der Leitung 50 nicht unmittelbar beeinflussen würde, so dal.l die
Flug.-cugbcsatzung falsche Informationen erhallen
könnte. Durch regelmäßige Tcilentladiing der Kondensitoren
42 und 47 bewirken dagegen irgendwelche Fehler ein Absinken der integrierten Dirferenzspannung,
wodurch die Warnvorrichtung 88 betätigt wild, als ob die Höhe über (hund kleiner als der
unbestimmte Wert wäre.
F-1 g. 5 zeigt ferner eine Ausgestaltung der
Schaltungsanordnung, die von besonderem Wert ist.
v.enn das Flugzeug seine R.chtung ändert.
Wenn das Flugzeug zunächst geradeaus fliegt und
die beschriebene Hinrichtung ein vorliegendes Cclande
lesigestellt und die Hntfernung desselben bc-
· iv.:hnet hat. so kann bei einem Wendemanöver das
(ierät Signale empfangen, die von einem Objekt herrühren,
das naher als das vorher fesigestelltc ^,elänc!,
.-im Flugzeug hegt. I:.n solches Objekt würde eine
/weile Spitze m der Kurve der Hp. ., erzeugen, die
vor der Spitze 30 hegt. F-.s kann jedoch vorkommen. daB dieses Ob.ekt erne solche Bescha TcnhcU hat. el.,"
die von ihm reflckt.erten Signale schwächer als d.e
vorher empfangenen Signale sind und dall somit die
/weile Spitze niedrigei als die Spitze 3(1 isi. Die zweite
30"deft
intei·..;!'. um Störsignale aus/iibU
ioder unmittelbar unterhalb des 1
iert ■ --,den.
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l-eitim- 76 in Verbindung stein und
«iipui·.;. empfängt. Das Flip-Flop 102 isi so aus-[IcK;.
dall es ein Signal am Fingani: I»" ^"
iiliedes94 während desjenigen Intervalls ul.is
/wischen dem ersten negativ en Spannungsiü:
in dei vom Verstärker 36 erzeugten Dnluen.·-
»pannini!' und dem I-nde des nächsttolgem.en Mrimpulv-,
auf der Leitung 76 liegt. Der erwähnte n.-(ative
^pannungsspriuii: tritt auf. wenn da- Dilleiui. »igniil
vine Polarität wechselt, entspricht also demjenieen
Zeitpunkt, in weichem die abgeluuu
Spannung unter die im Kondenstor 42 gespcicum
Spannung fällt Die auf du !ulun-3- aiillu . >■-T-ChOS,,,,,,,,,,^
wiri| :1|so xon de. Γ..ι-scliallung für
d,[-s,s ,,„erxall ,espent. das sjbsne,s,a,n Ik
vor der; M1....,,,, des ^ Mikioseku.idcn dauer m.ui
halien. Um dies zu
liihrungsform nach F i g. 5 ein umkehrender Versiärker 114 mit dem Verstärkimgsfakior I \nrnesehen. dessen Fingangsspannung vom Aiisean^ de* Verstärkers 36 auf der Leitung 44 abgeleitet wird.
liihrungsform nach F i g. 5 ein umkehrender Versiärker 114 mit dem Verstärkimgsfakior I \nrnesehen. dessen Fingangsspannung vom Aiisean^ de* Verstärkers 36 auf der Leitung 44 abgeleitet wird.
Die Ausgangsspannung des Verstärkers 114 is, ei'·
umgekehrtes Differenzsignal, das dem Signal auf dui
leitung 44 entspricht. Dieses Signa! und die
Differenzspannung auf eier Leitung 44 werden uemeinsam betätigten Schaltern 116. 1!H zimefiihri
Der Schalter 116 ist normalerweise geschlossen tun der andere Schalter 118 normalerweise offen. Dr
Differenzspannung auf der Leitung 44 kann übe, der Schalter 116 und den Gleichrichter 48 auf das Inie
i;rationsglied 46. 47 gelangen. Die umuekehiu
biffeicn/spannung kann über den Schalter 118 ur.i
einen umgekehrt angeordneten Gleichrichter 12( ebenfalls auf das Integrationsglied 46. 47 eelansien
Die Sehalter lift. 118 werden durch die Aiisuanus
sp.innuni! des Dilfuen/verslärkers 52 auf der I ei
tun'.: 58 gesk-ueil. und zvvai derart, dal.! wählend ilei
/eil. bevor die \iis;';mi'.ss|iann,mg aiii der 1 citun-'5>
i 942
ίο
ihre Polarität wechselt und den monostabilen Multivibrator
60 betätigt, der Schalter lift offen und der
Schalter MH geschlossen ist. Die Sehaller kehren zu ihren in Piy.fi gezeigten Ruhezuständen zurück,
wenn der Ausgang des Differenzverstärkers 52 aiii 5
der Leitung 58 seine Polarität wechselt.
Die Polarität des Differenzsignals, das dem Integrationsglied
46, 47 /ugcliihrt wird, wird somit während
einer Zeit, die jedem Schlicßimptils von Mikrosekunden Dauer vorangeht, umgekehrt. Der
Differenzverstärker 52 paßt dann die vom Kondensator 42 gespeicherte Spannung durch entsprechende
Verschiebung des Hinsatzes des Schließimpulses so an, daß die gespeicherte Spannung sich stärker einem
Maximalwert der abgeleiteten Spannung nähert. welcher der erwähnten zweiten Spitze zugeordnet ist.
»lic in der betreffenden Zeit auftreten kann, statt sich demjenigen Wert der abgeleiteten Spannung zu
nähern, die der Spitze 30 zugeordnet ist. Dieses zweite Maximum entspricht verhältnismäßig schwachen reflektierten
Signalen, die von näheren Gdändetcilen herrühren können, welche erst während eines Wendemanövers
erfaßt werden. So kann eine genaue Entl'eriHingsanzeige
des jeweils nächstliegenden Geländeobjektes
erzielt werden.
Claims (9)
1. Inipulsradarempfänger für Flugzeuge zur Entfernungsanzeige schräg nach unten vorausliegender
(ieländehindernisse. dadurch gek
e η η ζ e i c Ii η c t, daß ein Schalter (40) vorgesehen
ist. der eine dem Videosignal in etwa proportionale Spannung in aufeinanderfolgenden
kurzen Schließintervallen einem Spannungsspeicher (42) zuführt, daß eine die Differenz zwi-
sehen dem Augenblickswert der videoproportionalen Spannung und der gespeicherten Spannung
bildende Stufe (36) und eine diese Differenz, wenn die abgeleitete Spannung größer als die
gespeicherte Spannung ist. integrierende Stufe (46. 47) vorgesehen sind, daß ein Steuerglied (52. 60)
vorgesehen ist, welches jedes Schießintervall jeweils nach der Aussendung eines Sendeimpulses
einleitet, wobei das Schließintervall durch den Wert der integrierten Differenzspannung bestimmt
ist. und daß die integrierte Differenzspannung !ils das der Anzeigevorrichtung (91) zugeführle
l-intferniingsmaß dient.
2. Impulsradarempfänger nach Anspruch 1. tiadurch gekennzeichnet, daß ein Sägezahngenerator
(66. 68) vorgesehen ist. der in fester zeitlicher Beziehung mit dem Einsatz jedes Sendeimpulses
eine Sägezahnspannung (56) mit vorbestimmter zeitlicher Änderung erzeugt, und daß
das Steuerglied (52, 60) den Einsatz eines Schließintervalls jedesmal dann freigibt, wenn die
Sägezahnspannung einen vorbestimmten Relativwert bezüglich der integrierten Differenzspannung
erreicht.
3. Impulsradarempfänger nach Anspruch 2. tiadurch gekennzeichnet, daß die differenzbildende
Stufe (36) aus einem Verstärker mit zwei Eingängen besteht, dessen einer Eingang (35) eine
in etwa dem Videosignal entsprechende Spannung empfängt und der eine Gegenkopplungsschleife
mit dem Verstärkungsfaktor 1 aufweist, wobei sich ir. der Gegenkopplungsschleifc der Schalter
(40) befindet und die Schleife an einem zweiten Eingang (37) des Verstärkers endet, daß der
Spannungsspeicher aus einem Kondensator (42) besteht, der von der am zweiten Eingang (37) des
Verstärkers auftretenden Spannung aufgeladen wird, daß das Steuerglied einen Differenzverstärker
(52) enthält, dem die integrierte Differenz-Spannung an seinem ersten Eingang (50) zugeführt
wird und der eine Ausgangsspannung von vorbeslimmter Polarität erzeugt, wenn die Spannung
am ersten Eingang (50) des Differenzverstärkers die am zweiten Eingang (54) angelegte
Sägezahnspannung übersteigt, daß der Sägezahngenerator (66) jedesmal dann ausgelöst
wird, wenn ein Radarimpuls ausgesandt wird und dann eine angenähert linear mit der Zeit zunehmende
Spannung erzeugt, und daß das Steuerglied ferner eine Schließvorrichtung (60) enthält,
die jedesmal ausgelöst wird, wenn der Differenzverstärker (52) die Ausgangsspannung mit vorbestimmter
Polarität abgibt und dann den Schalter (40) während eines festgelegten Schließintervalls
schließt.
4. Impulsradarempfänger nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung der
Polarität der Differenzspannung ein Gleichrichter (48) vorgesehen ist. daß eine zweite Speiseleitung
mit einem weiteren Gleichrichter (12IM entgegengesetzter Durchlaßrichtung vom Ausgang
des Vergleichsverstärkers (36) mit zwei Eingängen zu dem Integrationsglied (46. 47) füliii
und von einem elektronischen Schalter (112) gesteuert
wird, daß zwei Schalter (116. 118). von denen immer einer geschlossen und der anden.
offen ist, je in eine der beiden Leitungen zum Integrationsglied (46. 47) eingeschaltet sind um!
daß der Differenzverstärker (52) bei einem bestimmten
Wert der integrierten Diffcrenzspannuiu1
den einen Schalter öffnet und den anderen Scha! ter schließt.
5. Impulsradarempfänger nach einem der voihergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet dual, ein Vcrgleichsglied (82) zum Vergleichen der integrierten
Differenzspannung mit einer Eichspaunung und zur Betätigung einer Warnvorrichtung
(88). wenn die integrierte Differenzspannuni, kleiner als die Vergleichsspannung ist.
6. Impulsradarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Echocmpfänger einen Verstärkungsfaktor
autweist, der von einem vorbestimmtei Wert beim Einsatz des Sendeimpulses ausgeheiu
gemäß der dritten Potenz der seit diesem Zeit punkt verstrichenen Zeit zunimmt.
7. Impulsradarempfänger nach einem der \o;
hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet diii';:l
einen Impulsformer (34). der das vom Echo empfänger abgegebene Videosignal derart um
formt, daß die abgeleitete Spannung ansteigendei
Teilen des Videosignals folgt und absteigende! Teilen desselben ebenfalls folgt, bis die Abnahme
geschwindigkeit einen vorbestimmten Wert über steigt, woraufhin die abgeleitete Spannung weite
mit dieser vorbestimmten Geschwindigkeit ab sinkt, wobei jedoch dem nächsten ansteigende
Teil des Videosignals Heder gefolgt wird, wen dieses die Spannung übersteigt, auf welche di
abgeleitete Spannung abgesunken ist.
8. Impuisradarempfänger nach einem der \oi
hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine Schaltungsanordnung (72, 74), dl·.* ein von der Geschwindigkeit des Flugzeugs über Grund
abhängiges Signal empfängt, sowie dadurch gekennzeichnet, daß aus diesem Signal und aus der
Entfernungsangabe eine Anzeige über ein Zeitintervall abgeleitet wird, nach welchem das Flugzeug
über dem Geländeteil erscheinen wird, dessen Entfernung gemessen wurde.
9. Impulsradarempfänger nach Anspruch 8 Unter Rückbeziehung auf Anspruch 2. dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (72. 74), der ein von der Fluggeschwindigkeit
abhängiges Signal zugeführt wird, mit dem Sägezahngenerator
(66) derart verbunden' ist. daß die Anderungsgeschwindigkeit der Sägezahnspannung
(56) eine Funktion der Fluggeschwindigkeit ist.
U). Impulsradiircmpfängcr mich Anspruch S
oder (), dadurch gekennzeichnet, <..l<iß außer der
geneigten Antenne (16) eine weitere Antenne (14) zur Überwachimg eines anderen Raumbereiches
vorgesehen ist und daß ein Antennenschalter (28) die beiden Antennen abwechselnd für bestimmte
Zeitintervalle mit dem Sender des Radargerätes (12) verbindet.
Hierzu 1 Blatt Zcichnunecn
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