DE2114373C3 - Schaltanordnung zum Bilden von Gruppensignalen in der Peiltechnik unter Verwendung von Verzögerungsschaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schallanordnung zum Bilden von Gruppensignalcn in der Peiltechnik entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Wandler sind für elektromagnetische Sende- bzw. Empfangssignale beispielsweise Dipole, für akustische Sende- bzw. Empfangssignale abhängig vom Übertragungsmedium Mikrophone oder Hydrophone, die das jeweilige Empfangssignal in eine elektrische Spannung umformen bzw. das abzustrahlende Sendesignal aus einer elektrischen Spannung herstellen.

Um beispielsweise zum Empfangen die aus einer be'iebigen Richtung auf eine Empfangsanlage einfallenden Empfangssignale optimal nach Richtung und Größe auswerten zu können, ohne daß die Empfangsanlage mit ihren Wandlern (Basis) senkrecht i.w dieser Richtung angeordnet wird, ist es bekanntlich notwendig, ein auf die einzelnen Wandler aufgrund ihrer räumlichen Anordnung nacheinander einfallendes Signal einer ebenen Wellcnfront als gewandelte Spannungen so zu verzögern, daß die Summe aller Spannungen zu einem Gruppcnsignal führt. Dieses Gruppensignal würde unmittelbar an den einzelnen Wandlern entstehen, wenn diese senkrecht zur Richtung des einfallenden Empfangssignals angeordnet wären. Das Gruppensignal bestimmt die sogenannte Gruppencharakterislik der gemeinsam betriebenen Wandler. Die dafür notwendigen Verzögerungs/.ciien der einzelnen Spannungen sind proportional dem Abstand der Wandler zu einer

Rcferenzlinie senkrecht zur Richtung des einfallenden Signals.

Es ist bekannt, analoge Signale z. B. in einem aus Induktivitäten bzw. Widerständen und Kapazitäten zusammengesetzten Verzögerungsglied um eine definierte Verzögerungszeit zu verzögern. Diese Verzögerungsglieder nehmen oft räumlich viel Platz ein. Ihre Fertigung und Prüfung ist häufig aufwendig und zeitraubend, dt ein Einstellen und Abstimmen der frequenzabhängigen Bauelemente erforderlich ist. ;.,

Um die vorher genannten Schwierigkeiten zu umgehen, ist es schon bekannt, beispielsweise die analogen Signale binär zu verschlüsseln und jedes Bit des verschlüsselten Signals parallel in Schieberegister bestimmter Speicherzellenzahl einzuspeisen, deren Taktfrequenzeingänge mit einem gemeinsamen Taktfrequenzgenerator verbunden sind. Am Ausgang jeweils der letzten Speicherzelle jedes Schieberegisters ist das nun verzögerte, verschlüsselte Signal wieder parallel abzunehmen. Die Verzögerungszeit wird bei vorgege- .■„ bener gleicher Speicherzeücnzah! der Schieberegister durch die Taktfrequenz bestimmt. Aus dem verzögerten, verschlüsselten Signal wird durch Dekodierung anschließend das damit auch verzögerte analoge Signal gewonnen. .

Diese Art einer Signalverzögerung gestattet durch Taktfrequenzvariation oder durch Abgreifen des verschlüsselten Signals an anderen Ausgängen zugeordneter Speicherzellen der Schieberegister eine Variation der Verzögerungszeiten, ohne daß die Information des »> analogen Signals verlorengeht. Eine derartige Verarbeitung ist aber durch die Verschlüsselung des analogen Signals und die notwendige Paralleleinspeisung jedes einzelnen Bits dieses verschlüsselten Signals in einzelne Schieberegister und anschließende Dekodierung eben- ; falls aufwendig.

Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, eine Schaltanordnung zu schaffen, die mit geringem schaltungstechnischen und räumlichen Aufwand die Informationen in Foim analoger Signale ohne binäre Kodie- π rung, aber auch ohne Verlust der Amplitude, verzögert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Verzögerungszeit der erfindungsgemäßen ι Schaltanordnung wird bestimmt durcii die Speicherzellenzahl des Schieberegisters und seine Taktfrequenz.

Die maximale Folgefrequenz der einfallenden Signale ergibt verdoppelt gemäß dem Shannon-Theorem die minimale Taktfrequenz. Die maximale Verzögerungs- .·. zeit multipliziert mit der minimalen Taktfrequenz bestimmt di-e zu verwendende Speicherzellenzahl des Schieberegisters.

Zum Bilden des Gruppensignals werden die empfangenen Signale eines jeden Wandlers einerseits dem , Amplitudendetektor und andererseits über die Kippstufe dem Schieberegister zugeführt. Bei vorgegebener Taktfrequenz wird an entsprechender Speicherzelle des Schieberegisters eine Rechteckimpulsfolge abgegriffen, die gegen die in das Schieberegister eingespeiste ■■·< Rcchteckimpulsfolge um die für den zugeordneten Wandler nötige Verzögerungszeit verschoben ist. Im Multiplikator wird diese Rechteckimpulsfolge mit der Spannung am Ausgang des Amplitudendetektors verknüpft. Eine Zusammenfassung der einzelnen an den ■ Multiplikatoren entstehenden, gegen die Empfangssignale entsprechend verzierten Spannungen erfolgt in einem beliebigen analugen Addierer, dessen Ausgangsspannung über ein Filter zum Gruppensignal führt.

Die Ausbildung des Amplitudendetektors ist abhängig von der Art der zu verzögernden Signale. Bestehen sie beispielsweise aus mehreren Impulsen jeweils mit Sinusschwingungen, deren Amplitude und Frequenz sich innerhalb des Impulses nicht, sondern nur von Impuls zu Impuls ändern, so ist der Amplitudendetektor beispielsweise ein an sich bekannter Spitzenwertgleichrichter einfachster Bauform, der die Amplitude der Sinusschwingung jeweils eines Impulses speichert. Ebenfalls ist es möglich, den Amplitudendetektor durch eine Doppelweggleichrichterschaltung mit nachgeschaltetem Mittelwertbildner zu realisieren.

Das Ausgangssignal des Amplitudendetektors wird durch den Multiplikator mit dem durch das Schieberegister verzögerten, durch die potentialgesteuerte Kippstufe digitalisierten Signal verknüpft Im Rahmen dieser Erfindung ist es besonders vorteilhaft, den Multiplikator durch ein steuerbares Schaltelement zu realisieren. Gemäß dem verzögerten, digitalisier·· j Signal wird das Schaltelement geschlossen oder geöffnet '.md somit das Ausgangssignal des Amplitudendetektors durchgeschaltet oder nicht.

Sollen beispielsweise Sinusschwingungen gleicher Frequenz und Amplitude durch die erfindungsgemäße Schaltanordnung verzögert werden, so wird über die potentialgesteuerte Kippstufe, deren Schaltschwelle dem Nulldurchgangswert der Sinusschwingung entspricht, eine Rechteckimpulsfolge gewonnen, deren Frequenz der Sinusschwingung gleicht. Diese Rechteckimpulsfolge wird gemäß der Taktfrequenz in das der potentialgesteuerten Kippstufe nachgeschaltete Schieberegister geschoben und ist verzögert am Ausgang einer Speicherzelle des Schieberegisters abzunehmen. Der Amplitudendetektor bildet ein Maß für die Amplitude der Information durch Gleichrichtung. Der Steuereingang des Multiplikators ist als zweiter Eingang mit dem Ausgang der Speicherzelle verbunden.

Gemäß der verzögerten Rechteckimpulsfolge wird das Ausgangssignal des Amplitudendetektors zum Ausgang des Multiplikators durchgeschaltet, so daß hier praktisch die Amplitude der Sinusschwingung mit der Rechteckimpulsfolge verknüpft ist. Durch das nachgeschaltete Filter, das Tiefpaß- oder Bandpaßverhalten aufweist, wird die nun verzögerte Information als Sinusschwingung zurückgewonnen.

Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Schaltanordnung liegt in der besonders preiswerten und raumsparenden schaltungstechnischen Realisierung der Verzögerung durch das Schieberegister, der Amplitudenspeicherung durch Gleichrichtung und der anschließenden Verknüpfung durch das steuerbare Schaltelement.

Nicht nur in der passiven Peiltechnik, auch in der RUckstrahlortungstechnik, z. B. der Wasserschalltechnik, ist die erfindungsgemäße Schaltanordnung vorteilhaft einzusetzen. Bei Verwendung einer beispielsweise zylinderförmigen Sende—Empfangsanlage mit längs dem Zylindermantel angeordneten Wandlern werden etwa zuerst gleichzeitig rundherum Schallwellen abgestrahlt, die von Objekten im Wasser reflektiert werden. Zum Empfang der reflektierten Schallwellen können dieselben Wandler benutzt werden, deren Empfangssignale gegeneinander verzögert gruppenweise zum Bilden des Gruppensignals zusammengefaßt werden, um die Richtung ciea reflektierenden Objektes zu ermitteln. Die Laufzeit zwischen Senden und Empfangen der Schallenergie ist darüber hinaus ein MrB für die Entfernung des Objektes zur Sende —Empfangsanlage.

Die Amplituden der Gruppensignale benachbarler Gruppencharakteristiken lassen die Richtung des reflektierenden Objektes erkennen.

Auch Wandler von Sendeanlagen sind über die erfindungsgemäße Schaltanordnung zum Bilden von Gruppencharakterisliken anzusteuern, indem ein Sendesignal über die Kippstufe in das Schieberegister und desselbe Sendesignal in dem Amplitudendetektor eingespeist wird. Das verzögerte Ausgangssignal der Kippstufe wird mit der Spannung am Ausgang des Amplitudendetektors im Multiplikator verknüpft und zum Bilden einer Gruppencharakteristik über Filter und Verstärker den einzelnen Wandlern zugeführt.

Ebenso ist es möglich, mit Hilfe der erfinoungsgema-Den Schaltanordnung Gruppencharakteristiken elektronisch zu schwenken, nämlich durch Variation der Taktfrequenzen für die einzelnen zu einer Gruppencharakteristik gehörenden Schieberegister.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I die erfindungsgemäße Schaltanordnung zum Verzögern von Informationen in Form analoger Signale.

F i g. 2 einen zeitlichen Verlauf von Informationen.

F i g. 3a. 3b zwei Blockschaltbilder eines Amplitudendetektors für die Schaltanordnung nach Fig. 1.

Fig. 4a. 4b einen Multiplikator für die Schaltanordnung nach Fig. I. als Prinzipschaltbild und als mögliche technische Realisierung.

Fig. 5 eine Empfangsanlage zum Bilden von Gruppencharakteristiken mit Hilfe der Schaltanordnung nach Fig. I,

Fig. 6 eine umschaltbare Sende- und Empfangsanlage zum Bilden von Gruppencharakteristiken beim Senden und beim Empfangen,

Fig. 7c eine Empfangsanlage zum gleichzeitigen Bilden einer vorgegebenen Anzahl von Gruppencharakteristiken unter Verwendung der Schaltanordnung nach F i g. 1:

mit Wandlern, die längs eines Kreises angeordnet sinu, gciitdu r ; g. Ia uuci

mit geradliniger Anordnung der Wandler gemäß Fig. 7b.

Fig. 8 einen Zuordner für die Empfangsanlage nach F ι g. 7c.

F i g. 9 eine Empfangsanlage für eine längs einer Geraden angeordnete Gruppe von Wandlern zum Bilden einer Gruppencharakteristik, die gegen die Richtung des Mittellotes auf die Gerade kontinuierlich einstellbar und schwenkbar ist. unter Verwendung der Schaltanordnung nach Fig. 1,

Fig. 10 eine umschaltbare Sende- und Empfangsanlage zum Einstellen und kontinuierlichen Schwenken einer Gruppencharakteristik, die im Empfangsfall der Anordnung nach F i g. 9 gleicht,

F i g. 11 einen Mehrfach-Taktfrequenz-Geber für die Empfangsanlage nach Fig.9 und Sende- und Empfangsanlage gemäß Fig. 10.

F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Schaltanordnung zum Verzögern von Informationen 1 in Form analoger Signale. In den F i g. 2.1 bis 2.7 sind Beispiele für zeitliche Verläufe von Informationen als Blöcke von Sinusschwingungen dargestellt, deren Amplitude und Frequenz innerhalb eines Blocks konstant, aber von Block zu Block verschieden ist (F i g. 2.1).

Ober eine potentialgesteuerte Kippstufe 2. deren Schaltschwelle Sw in Fig.2.1 dargestellt ist. wird die Information 1 in eine Rechteckimpuisfolge 3 (vergl.

Fig. 2.2) gewandelt und in ein Schieberegister 4 mit einer Impulsfolge einer Taktfrequenz 5 (Fig. 2.3) hineingeschoben. Die Taktfrequenz 5 wird durch die maximale vorkommende verdoppelte Frequenz der Sinusschwingung der Information 1 bestimmt (Shannon-Theorem). Das Schieberegister 4 besteht aus einzelnen Speicherzellen, deren minimale Speicherzellenzahl /. bei vorgegebener Taktfrequenz 5 durch eine maximal erwünschte Verzögerungszeit bestimmt ist, die hier der Zeit zwischen zwei Informationen 1.1, 1.2 entspricht. |ede Speicherzelle des Schieberegisters 4 weist einen Ausgang zum Abgriff der um die gewünschte Verzögerungszeit 6 (Speicherzellenzahl/Taktfrequenz) verzögerten Rechteckimpulsfolge 3' auf (siehe Fig. 2.4).

Die Information 1 wird außerdem in einen Amplitudendetektor 7 eingespeist, der einen der Amplitude der Information proportionalen Wert an seinem Ausgang liefert. Dieser Wert kann ein Zahlenwert oder eine physikalische Größe sein, beispielsweise ein Stromoder Spannungsverlauf wie in Fig. 2.5 für die Information 1.1, 1.2 gezeigt. Der Ausgang des Amplitudendetektors 7 ist mit einem ersten Eingang 8.1 eines Multiplikators 8 verbunden, dessen zweiler Eingang 8.2 gemäß der gewünschten Verzögerungszeit 6 mit einem der Ausgänge 4.1, 4.2 ... 4,z der Speicherzellen des Schieberegisters 4 zusammenge schaltet ist. Am Ausgang des Multiplikators 8 erscheint nach der gewünschten Verzögerungszeit 6 eine mit dem Ausgangssignal des Amplitudendetektors 7 verknüpfte Signalfolge 3" (siehe F i g. 2.6). deren Oberwellen durch ein nachgeschaltetes Filter 9 ausgesiebt werden, so daß am Ausgang der Schaltanordnung die verzögerte Information 1.Γ bzw. 1.2' gemäß Fig. 2.7 abzunehmen ist (Ausgangssignal 10).

F i g. 3a, 3b zeigen zwei mögliche Ausführungsformen eines Amplitudendetektors 7. Einem bekannten Doppelweggleichrichter 7.1 ist als Mittelwertbildner der doppelt gleichgerichteten Information 1 ein /?-C-Glied nachgeschaltet (F i g. 3a). Am Ausgang dieses Amplitudendetektors la ist ein Ausgangssignal abzunehmen, das

l IUUC UCI

Es ist gemäß Fig. 3b ebenfalls ein bekannter Einweggleichrichter 7.2 vorteilhaft anwendbar, dem ein /?-C-Glied angeschlossen ist, so daß am Ausgang dieses

■■ Amplitudendetektors 7b der Spitzenwert der Information 1 erschein·,.

Der Ausgang des Amplitudendetektors 7 ist mit dem ersten Eingang 8.1 des Multiplikators 8 verbunden. Der Multiplikator 8 ist vorzugsweise ein steuerbares

"'■' Schaltelement, wie in Fig.4a gezeigt, dessen zweiter Eingang 8.2, als Steuereingang, von einem der Ausgänge 4.1, 4.2 ... 4.z der Speicherzellen des Schieberegisters 4 angesteuert wird. Bei zwei möglichen Schaltzuständen des steuerbaren Schaltelementes wird einmal das Ausgangssignal des Amplitudendetektors an den Ausgang des Multiplikators geschaltet und im anderen Fall dieses Ausgangssignal durch das Schaltelement gesperrt. Fig.4b zeigt eine schaitungstechnische Realisierung des steuerbaren Schaltelementes nach

*>" Fig.4a in Form eines Feldeffekttransistors, dessen Gate als zweiter Eingang 8.2 des Multiplikators 8 von einem der Ausgänge des Schieberegisters 4 angesteuert wird. Der ohmsche Widerstand des Feldeffekttransistors ist durch seine Gate-Einspeisung steuerbar, er ist

ηί dann sehr klein, wenn beispielsweise am Ausgang der Speicherzelle ein Signal log »1« steht, und quasi unendlich groß, wenn am Ausgang der Speicherzelle ein Signal log»0« steht.

I'ig. 3 zeigt ein Anwendimgsbeispiel für die crfin diingsgcinäßc Schaltanordnung zum Hilden von (imp penehaiakteristiken in der Peilicchnik. l'inc I'lnpfnngs anlage Il (I i g 5a) besitzt Wandler III ... Wm der Vielzahl nt. die auf einer Kreislinie angeordnet sind. Die Wandler U'l ... H>;i sind Ihm einer Peilung elektromagnetischer Lmpfangssignalc beispielsweise Dipole, bei eine* Peilung akustischer Fmpfangssignale Mikrophone oder Hydrophone, die diese l.mpfangssignale in elektrische Spannungen wandeln Die physikalischen Prinzipien einer Auswertung der gewandelten elektrischen Spannungen bezüglich einer Linfiillsrii'htiing der l.mpfangssignale durch Hilden von Giuppcnsignalen 12 sind an sich bekannt. Schallungslechnisch erfolgt hier die Auswertung unter Verwendung der erfindungsge mallen Schaltanordnung, indem die Spannungen an einet Anzahl π von Wandlern U'l ... U>i zeitrichtig zusammengefallt werden.

Heispiclsweisc inllt ein l-.mpfangsMgnal .ms einer Kinfallsrichtung I auf die Empfangsanlage II. Die Wandler U'l ... U'8 sollen zum Hilden der Gruppen charakteristik herangezogen werden. Auf die Wandle¹ U'4 und IV5 wirkt das Empfangssign.il zuerst ein. auf die Wandler U'l und U 8 zuletzt. Zieht man eine Gerade durch die Wandler U'l und U'8. die in unserem Heispiel senkrecht zur Einfallsrichtung I liegt, so erhält man eine Referen/Iinie I I 3. von der Entfernung I HW I.

I /U'2 I /: VV8 parallel zur Cinfallsriehtung I zu den

Wandlern U' 1 ... U'8 ein Mali für Verzogerungszeiten des jeweiligen in elektrische Spannungen gewandelten Empfangssignals sind. Verzögerung man dementsprechend die dem Empfangssignal proportionalen Spannungen an den Wandlern U'l ... U'8 und summiert sie anschließend auf. so erhält man das Gruppensignal I 12 für die Einfallsriehtiing I. Die Spannungen an den Wandlern W 2 ... IV9. W 3 ... U'IO usw. werden ebenfalls /citrichtig zum Hilden für Griippcnchurakleristiken der Einfallsriehtungen II. Ill usw. zusammengefaßt. Von der Größe benachbarter Gruppensignale /H12. 112. 1112 gleicher Frequenz ist auf die Einfallsnchtung zu schließen, da nur die Spannungen an .tor. μ W-.n.llor,, ,lor.,,, »,.Inronvlrnu. . „r.L .-„..U . ,.., den verzögerten Kcchteckimpulsfolgcn 3' (entsprechend 3 U'l. Γ U'2 ... IWn) an den Ausgängen der Speicherzellen der Schieberegister 4 W I. 4 U'2 .. 4 Wn jeweils verknüpft Die Ausgänge der Multiplikatoren

I 8 U I. I (I U'2 18 UV/werden mil /(Eingängen eines

Addierers I 15 verbunden, dem ein Filter 19 nachgc schallei ist. Am Ausgang des Cillers 19 ist das Gruppensignal I 12 für die l'infallsrichtting I abzugreifen. In dem in I i g. 5b dargestellten Heispiel ist die Anzahl /; = ti.

Das (piuppensignal Il 12 tür die !'.infallsrichlung Il wird in gleicher Weise gebildet. Hier werden die an den

/ι Wandlern U'2. U'3 UV/. U'/M I entstehenden

Spannungen ebenfalls als Kechteckimpiilse 3 U 2. 3 U 3.

.3 U-Vi 4 I durch die Schieberegister 4 U'2. 4 U' 3

4 UVi 4 I gemalt der geometrischen Anordnung der Wandler W/ ... UVM I verzögert und mit ihrer Amplitude in weiteren Multiplikatoren II8U2

II 8 UV/ 4 1 verknüpft, deren Ausgänge mit den l-üngiin gen eines Addierers Il 15 verbunden sind. Am Ausgang eines nachgeschaltclcn I liters Il 9 ist das Gruppensignal Il 12 für die I !infallsrichlung Il abzunehmen.

Diese Verdrahtung der verwendeten erfindungsge iniMien Schaltanordnungen zeigt I' ig. 5b als Verdnih

iiirgsanordnungcn 16 mit ni Eingängen 16c I. 16t·2

Ifuv/i und ni Ausgängen lh;; I. 16,/ 2 16,-j/ii.

Um Einfallsrichlungen I bis nt unterscheiden zu können, werden insgesamt /// Wandler H'. m Amplitu dendetektoren 7. nt Kippstufen 2 und ///Schieberegister 4. mx. /ι Multiplikatoren 8. /// Addierer 15 und /;/1 ilter 9 benötigt.

Die Gruppensignale I 12. Il 12 nt 12 können mit

den beliebigen, bekannten Anzeigevorrichtungen Λ. die den Ausgängen 16;; I. 16;; 2 l6;;/nder Verdrahtungsanordnung 16 beispielsweise nachgcschaltct sind, dargestellt werden.

Die gleiche Verdrahtungsanordnung 16. wie für die Empfangsanlage 11 beschrieben und in Fig. 5 dargestellt, ist ebenfalls für Scndeanlagcn mit kreisförmiger Anordnung von Wandlern zum Abstrahlen von Scndcsignalen verschiedener Frequenzen und/oder a .„„!;....i„ ;.,

,..„.,„_n ι ιι

I r\\ t\ * ' nri ·« Λ \ η

Einfallsrichtung I liegt, bezüglich der Einfallsrichtung I zeilrichtig zusammengefaßt werden, so daß dieses Gruppensignal I 12 größer ist als die Gruppcnsignale ///12. Il 12. Ill 12 usw. Anzeige- und/oder Auswertevorrichtungen A für solche Aufgabenstellungen sind bekannt, vgl. zum Beispiel die deutschen Patentanmeldungen P 15 66 847.0 oder P 17 66 754.1.

Die Verzögerungszeiten der Spannungen an den η Wandlern IVl ... Wn zum Hilden einer Gruppencharaktcristik sind mit der erfindungsgemäßen Schaltanordnung, wie in Fig. 5b gezeigt, zu realisieren. Jeder Wandler W der Vielzahl m der Empfangsanlage 11 ist mit dem Amplitudendetektor 7 und der Kippstufe 2 verbunden, der das Schieberegister 4 nachgeschaltet ist. Die η Schieberegister 4 W1, 4 W2,..., 4 Wn werden mit ihren Taktfrequenzeingängen zusammengeschaltet und mit einem an sich bekannten Taktfrequenzgenerator 14 verbunden. Die notwendigen Verzogerungszeiten 6 W1, 6IV2. ..„ 6VVV? für jeweils eine Gruppencharakteristik sind an den entsprechenden Ausgängen der Schieberegister 4 W1,4 W2 ,4 Wn abzugreifen. Zum Bilden der

Gruppencharakteristik für das Empfangssignal aus der Einfallsrichtung I werden die Amplituden der dem Empfangssignal proportionalen Spannungen an den Ausgängen der Amplitudendetektoren 7Wl, 7W2 ... 7 Wn von den Multiplikatoren 18 W1.18 W2... 18 Wn mit /// Wandler U'l ... Wm an den Eingängen 16c 1. 16e2. .... 16tv/i der Verdrahtungsanordnung 16 gegen m Scndcgcncratoren vertauscht werden und die ebenfalls

zum Senden geeigneten /»Wandler IVl. IV2 U in

über Verstärker an die Ausgänge 16a 1. 16;) 2 16.///I

angeschlossen werden. In den Addierern I 15. Il 15

/;/15 der Verdrahtungsanordnung 16 werden die für gerade z; benachbarte, evtl. einander überlappende. Gruppencharakteristiken unterschiedlichen Sendcspeisesignale (an den Ausgängen der Multiplikatoren

I 8 »VI, I 8IV2 \SWn) zu einem Sendesignal für

jeweils einen Wandler W zusammengefaßt, da dieser Wandler W maximal zum Bilden von gerade η Gruppencharakteristiken herangezogen wird.

Fig. 6 zeigt einen Umschalter t/16 für eine Sende —Empfangsanlage 11 unter Verwendung der Verdrahtungsanordnung 16 nach Fig. 5. der im

Empfangsfall die Wandler VVl. W2 Wm mit den

Eingängen 16c 1, 16c 2. 16em und die Ausgänge

16a 1, 16a2, ..„ 16am mit Auswerieeinrichtungen A verbindet, wie dargestellt, nach Umschalten im Sendefall dagegen m Sendegeneratoren Sl, S2, .... Sm mit den Eingängen 16e 1, 16e 2.... Xftem und die Ausgänge

16al,16a2 16am über m Verstärker Vl, V2..._ Vn?

mit dem m Wandlern Wl. W2 , Wm verbindet.

Die Verdrahtungsanordnung 16 vereinfacht sich für

Senilcanlagen wesentlich, wenn jeder Wandler nur zum Hilden einer Gruppencharakleristik herangezogen wird. Hei einer kreisförmigen Anordnung von einer Vielzahl /» vom Wandlern gemäß Fig ">a können bei Verwendung einer Anzahl von η Wandlern zum Hilden leder einzelnen Gruopencharakterisiik dann maximal iii'n Gruppenehaniiieristiken für Sendesignale unterschiedlicher Frequenz und/oder Amplitude gebildet werden, leder .Sendegenerator wird bei diesem Anwendungsfall der erfiniliiMgsgemilßen Schaltanordnung jeweils mit dem Anipliludendeteklor 7 und ili:r Kippstufe 2 mit iiachgeschalteleM Schieberegister 4 verbunden. levveiK /ι Multiplikatoren 8 werden mit ihren ersten Eingängen 8.1 zusammengeschaltel und mit dem Ampliludendelek tor 7 verbunden, mil ihren zweiten Eingängen 8.2 gemäß der durch die Geometrie der Anlage festgelegten Vcrzogeriingszeilcn 6 mil den entsprechenden Ausgängen des Schieberegisters 4 verbunden. An die jeweiligen Ausgänge der /; Multiplikatoren werden über Filter und Verstärker die entsprechenden Wandler Wangeschlosscn. Die Addierer 15 sind nicht notwendig, da jeder Wandler nur zum Hilden einer einzigen Grtippcncharakteristik herangezogen wird und sein Sendespeisesigiial unmittelbar am Multiplikator ansteht. Diese Art der Ansteuerung der Wandler mil Hilfe der erfindungsgemäßen Schallanordnung ist dann von großem Vorteil, wenn große Reichweilen erzielt werden sollen, ολ hier der Wandler nur mil einer definierten Frequenz und nicht breitbandig beirieben wird, wie bei der Verwendung der Verdrahtungsanordnung 16. Der Aufwand an Bauelementen ist kleiner als für die Verdrahtungsanordnung 16. Es werden zur Ansteuerung der in Wandler mit ihren Verstärkern und vorgeschalteten Filtern für m/n Gruppencharakleristiken min .Sendegeneratoren, min Kippstufcn 2, min Ampliiudendelekioren 7. min Schieberegister 4 und in Multiplikatoren 8 benötigt.

Was im Rahmen dieser Erfindung in konkreten Ausführungsbeispielen der aktiven und passiven Peiltcchnik bzw. Rückstrahloriungslechnik beschrieben ist, läßt sich in gleicher Weise unter Nutzung sämtlicher Vnripilf· «|i<-<.f>r Erfind¹.:!:" .".: "_".!sr '"j/iclicr! ::dcr ungezielten Nachrichtenübertragung verwenden.

Im Zusammenhang mil den Ausführungsbcispielen nach Fig. 5 und Fig. b wurde der Fall behandeil, daß der gesamte interessierende Bereich — dort ein 360"-Bereich, beispielsweise der gesamte Horizont. — gleichmäßig und ständig mit einander benachbarten oder einander überlappenden Gruppcncharakteristiken erfaßt ist. Interessieren nur einige wählbare, beliebig

zueinander ausgerichtete Richtungen I, Il p, wie /.. B.

bei der sogenannten Rückstrahlmcthode, dann läßt sich diese Erfindung auch wieder besonders vorteilhaft verwenden, um nur die entsprechenden, einzeln auszubildenden und einzustellenden Gruppcncharakteristiken zu bilden. Der Einfachheit halber ist, um die Übersicht nicht zu verlieren, in Fig. 7 dieser Anwcndungsfall für den Empfang aus p=III unabhängig voneinander einstellbaren Einfallsrichtungen I. II, III dargestellt. Die Richtung.swahl erfolgt unabhängig voneinander, die Gruppcncharakteristiken können sich auch überlappen.

Fig. 7a zeigt eine Empfangsanordnung 17.1 mit m Wandlern WI, W 2,.., Wm, die auf dem Umfangeines Kreises angeordnet sind. Fig. 7b zeigt eine Empfangsanordnung 17.2 ebenfalls mit m Wandlern W1. W2... „ Wm, die längs einer Geraden angeordnet sind und wobei m irgendeine beliebige Vielzahl bedeutet. |ede andere Anordnung von Wandlern ist ebenfalls möglich.

Siels imisscti die /um Hilden der ρ möglichen Gruppench.iiakferistikcn not wendige η Verzögern Mgs zeilen senkrechten Entfernungen der Wandler Wi. VV2, .... Wm zu derjenigen Referenzlinie I ) proportional sein, die senkrecht zur gewühlten Richtung liegt. Hei kreisförmiger Anordnung der Wandler WI, W2. ... Wm gemäß Fig. 7a berühren clic Referenzlinien 15 für

die Richtungen I. II. .../»als Tangenten I I). Il 13

/) I3 den Kreis an demjenigen Punkt, der dem OrI der Ciruppcncharaklerisiik diagonal gegenüberliegt. Die Verzogerungs/eileii eines I nipfangssigiials werden wieder mn Hilfe der crfindnngsgeinaßen Schaltanordnung realisieii. mil dein Unterschied daß zum Verknüpfen der Amplitude am Ausgang lies Aiii ph tu (lendeleklors 7IVmH der um die gewünschte Verzogenings/eil 6 verzögerten Rechteckimpulsfolge 3' die zweiten Eingänge 8.2 der Multiplikatoren I 8 IV. Il 8 W. .... /ι 8 W nicht direkt nut jeweils einem der Ausgänge der Speicherzellen des Schieberegisters 4 W fest verdrahtet sind, sondern durch /> anwählbare Zuordner

18 gemäß der gewählten Richtungen I. Il /> mit dem

Ausgang der entsprechenden Speicherzelle lies Schieberegisters 4 H'jeweils /iisammcrigcschallct werden.

Für jede wählbare Richtung I bzw. Il ... bzw. /> sind zum Hilden der jeweiligen Gruppencharakterislik /> Zuordner I 18 IK Il 18 W. .... /»181V pro Wandler IV vorgesehen, wie F i g. 7c zeigt, leder Zuordner 18 besitzt Fingänge der Menge q. |edes Schieberegister 4IVI,

4W2 4 Wm weist q Speicherzellen auf. wobei die

Menge q bei fest vorgegebener Taktfrequenz durch die maximal notwendige Verzögerungszeit bestimmt ist. Die Ansänge der q Speicherzellen eines zu einem Wandler W zugehörigen Schieberegisters 4 W sind mit den q parallelgeschalteien Fingängen der zu demselben Wandler IVzugehörigen /»Zuordner I 181V. Il 181V... ρ 18 Wverbunden.

Einer der Fingänge I8.I bis I8.</ des Zuordners 18 wird, durch eine Anwahlschaltiing 19 über einen Anwahleingang 18/f, auf seinen einzigen Ausgang Ι8Λ durchgeschaltel. wie F i g. 8 zeigt. Der Zuoumer 18 ist

u r\ ti 11111 ν. ι

Leitungswähler oder ein Multiplexer in Form integrierter Schaltkreise.

leder Ausgang I8/Uler/) Zuordner I 18 IVl. Il 18 VV I. .... ρ 18 WI eines Wandlers IVI zum Hilden von /» Gruppencharaklerisliken ist mit dem zweiten l-ingang

18.2 derjenigen ρ Multiplikatoren I 8 VV I. Il 8 VV I

p8Wt verbunden, deren erste Eingänge 8.1 mil dem Ausgang des zum Wandler IVI zugehörigen Amplitudendetektors 7VVl zusammengeschallcl sind. In gleicher Weise wird die Verdrahtung an jedem der ρ

Multiplikatoren jedes Wandlers VV2. VVJ Wm

durchgeführt. Die Ausgänge der Multiplikatoren I 8 W1.

I 8W2 I SWm werden mit den m Eingängen eines

Addierers I 15 verbunden, die Ausgänge der Multiplikatoren Il 8Wl, Il 8 VV2 Il 8W/jmiitdcn m Eingängen

eines weiteren Addiere; s Il 15. Zum Bilden von ρ

Gruppencharaktcristiken sind ρ Addierer I 15, Il l> ,

ρ 15 notwendig, an deren Eingängen die Ausgänge

derjenigen m Multiplikatoren I 8 W1,1 8 W1 18 Wm

angeschlossen sind, die über die entsprechenden Zuordner I 18Wl. I 18 WZ... I 18 Wn; zum Bilden jeder einzelnen Gruppcncharakleristik angesteuert werden.

An den Ausgängen der Addierer ! 15, !! !5 ρ 15 sind

über Filter 19. Il 9 ρ9 die Gruppcnsignale I 12.1112,

..,p 12 abzunehmen.

In der Anwahlschaltung 19 werden die auszuwertenden Richtungen I, II, ..„ ρ für Empfangssignale

eingestellt, flic zueinander jede beliebige Stellung einnehmen können, Gemäß <ler eingestellten Anw.ihl-M haltung 19 werden die />x m /uordner 18 eir.gestelll. Die Realisierung der Anwahlschallung 14 ist abhängig von der technischen Ausführungsform der Zuordner 18. Die Anwahlsehaltung 19 und der /uordner 18 sind beispielsweise durch einen in der Fernmeldetechnik bekannten Leitungswähler mit Relaissat/ /u realisieren, der durch von außen über eine Wahlscheibe eingegebene Impulse gemäß der auszuwertenden Richtung einen

seiner q Hingänge 18.1, 18.2 IH.qauf seinen einzigen

Ausgang 18/4 schaltet. Ist der /uordner 18 ein integrierter Multiplexer, so wird in tier Anwahlschallung 19 gemäß der gewünschten Richtung eine Hit Adresse beispielsweise durch analog/digital Wandlung der in die Anwahlsclialtung 19 eingegebenen Richtung hergestellt, die den Multiplexer stellt.

Während bH den bisher beschriebenen Ausführung beispielen M -Is eine konstante Taktfrequenz fiir alle Schieberegister Verwendung fand und eine Variation der Verzögerungszeit durch Abgriff an verschiedenen Ausgängen der Speicherzellen eines Schieberegisters erfolgte, wird jetzt ein Beispiel für den umgekehrten Fall betrachtet. Hei Verwendung von Schieberegistern 4 für die errindiingsgemüße Schallanordnung nach F i g. I mit nur einem Ausgang an ihrer letzten Speicherzelle erfolgt eine Variation der Vcrzögeriingszeil 6 durch Variation der Taktfrequenz. 5. Die minimal mögliche Taktfrequenz 5 ist. wie schon oben erwähnt, doppelt so groß zu wählen, wie die zu erwartende maximale frequenz, der Information I. Diese minimal mögliche Taktfrequenz 5 zusammen mit einer Speicherzellenzahl /des Schieberegisters 4 bestimmt die maximal mögliche Verzögerungszeit für die Information I. Wird die Taktfrequenz. 5 erhöht, so erniedrigt sich die Verzögeriingszeit 6 proportional dazu, da die Verzögerungszeit f) durch den Quotienten, gebildet aus Speicher/ellenzahl /geteilt durch Taktfrequenz 5. bestimmt ist.

Verwendet man im Beispiel der Rückslrahlorlungs- oder Pcilteehnik eine Empfangsanlage und Answeriiiiigsseiiaiiuiig 2\ gemaij i i g. 4, bei der die Wandler

W. IV2 VVii beispielsweise auf einer Geraden in

äquidistanten Abständen zueinander angeordnet sind.

und schaltet jeweils hinter diese Wandler IV I, VV2

IVn eine erfindungsgemäße Schaltanordnung nach ι F ig. I, so kann man bei Verwendung gestaffelter Taktfrequenzen fo. fo± Af. fa± 2Af..... fo±(n- IJJAuis einem Mehrfach-Taktfrequenz.-Geber 20 für die Schieberegister 4 VV1, 4 IV2 4 VV/; eine um einen Winkel

gegen das Mittellot auf die Gerade geneigte Gruppen- , charakteristik erzeugen. Der Frequenzanteil Af bestimmt den Winkel. Wi-d der Frequenzanteil Af /u Null, so weist die Gruppencharaktcristik in Richtung des Mittellotes. Durch Variation des Frcquenzanteilcs Af kann die Gruppcncharakteristik jeweils um einen Winkel von theoretisch maximal ±90° gegen das Mittellot geschwenkt und/oder in jede beliebige Stellung dazwischen eingestellt werden. Die Ausgänge der η Multiplikatoren werden mit π-Eingängen des Addierers 15 verbunden, dessen Ausgangssignal über das Filter 9 das Gruppensignal 12 für die durch den Frequenzanteil Af eingestellte Gruppencharakteristik ergibt.

Bei einer Anordnung der Wandler auf einer gebogenen oder anders geformten, nicht geraden Linie h kann durch unterschiedliche Speicherzellenzahl der Schieberegister oder entsprechend der Geometrie der Anordnung abgestufte Taktfrequenz eine zeitliche Kompensation auf eine geradlinige Anordnung vorgenommen werden.

Die gleiche Auswerliingsschallung 21, wie sie in

) F i g. 4 gezeigt ist. ist zum Senden gei-ignei, indem durch einen Umschalter 22 die Eingänge 21t· I, 2lc2 ... 21t'/)

von den Wandlern VVI. VV2 VV// getrennt und

gemeinsam auf einen Sendegenerator S geschaltet werden und die Ausgänge der /) Multiplikatoren 8VVl.

[i 8 VV 2 8VV/) als Ausgange 21.7 I. 21.(2 21.1/1 der

Auswerliingsschalliiiig 21 von den /) Hingängen des Addierers 15 getrennt und auf die nun zum Senden

e-ngesetzien Wandler VVl. VV2 VV// über Filter

9VVI. 9VV2. ... 9VV/I und Verstärker Vl, V2 17)

"> geschalte! werden. F ig. Il zeigt eine derartige Vorrichtung.

Der Mehrfach-J ;ιΙ<ιΙΥιίιιιι·π/-( M'hiT 7(1 Γι ι r ijji- Am.

wertungsschaltung 21 besieht aus /) jeweils gleich aufgebauien Taktschallungen 23 für die /) Impulsfolgen ι der /ι Taklfrei|uenzen fo. fatAf. .... fo±(n~ \)Af. |ede I'aklschaltiing 23 gemäß I'i g. I 1 besieht aus einem nickslellbaren Zeitgeber 24, beispielsweise einem Sägezahngenerator, und einem variierbaren Zeitvorgabeglied 25. beispielsweise einer variierbaren Spaniumgs-, <|iielle. Die beiden Ausgangssignale am Ausgang des Zeilgebers 24 und des Zeitvorgabegliedes 25 werden in einer Vergleichsstufe 26. beispielsweise einem Differenzverstärker, verglichen. Sind die beiden Ausgangssignale gleich, so wird durch das Signal am Ausgang der ι Vergleichsslufe 26 eine nachgeschalteie bistabile Kippstufe 27 in ihre andere stabile Lage gekippi. und der Zeitgeber 24 wieder in seinen Ausgangszustand zurückgestellt. Am Ausgang der bislabilen Kippstufe 27 ist die Impulsfolge abzunehmen, deren Frequenz abhängig von der Einstellung im Zeitvorgabeglied 25 ist und eine gewünschte Taktfrequenz, liefen.

Die Zeitvorgabeglieder ?_5 der /) Taktseh.iltung 23 sind miteinander gekoppelt variierbar, so daß an den /i bistabilen Kippstufen 27 die /> Impulsfolgen der /) Taklfrequenzen fo. fo±Af, .... Λ>±{/)- I)JA abzunehmen sind.

Im Rahmen der Digital-Technik ist die Taktsch..,iung 23 vorteilhaft auch mit Hilfe eines Digiialzählers zu realisieren, der auf unterschiedlich vorgebbare Zählerstellungen abgefragt wird. Diese Taktsehaltung 23 ist für einen anderen Anwendungsfall in der deutschen Patentanmeldung P 20 41 813.7 beschrieben.

Aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen allein schon bezüglich der Peil- und Rückstrahlorlungstechnik beispielsweise in der Sonartechnik ist die vielfältige Anwendbarkeit und Vorieilhafligkeii dieser Erfindung ersichtlich. Hier ist das dringende Bedürfnis befriedigt, mit geringem Platzaufwand betriebssichere und zuverlässige Anlagen zu erstellen, die aus typischen, serienmäßigen Bauelementen und nicht aus speziellen Sonderanfertigungen bestehen und daher preislich sehr günstig liegen. Durch die Verwendung industriell hergestellter integrierter Schaltungen und einfacher Schaltelemente in Form von Transistoren für die erfindungsgemäße Schaltanordnung sind Anlagen in kompakter Bauweise mit kleinem Volumen möglich geworden. Die mit dieser Erfindung gegebenen Variationsmöglichkeiten bei relativ geringem Schaltaufwand wären nach der herkömmlichen Technik durch ihren enormen Platzbcdarf beispielsweise auf Schiffen als Sonaranlagen nicht in allen wünschenswerten Anwendungsmodifikationen zu realisieren.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltanordnung zum Bilden von Gruppensignalen in der Peiltechnik für Gruppencharakteristiken beim Senden oder Empfangen von Wellenenergie aus Sende- oder Empfangssignalen einer Vielzahl von Wandlern unter Verwendung von Schieberegistern als Verzögerungsschaltungen, die zwischen Sendegenerator und Wandler bzw. zwischen Wandler und Anzeigevorrichtung geschaltet sind und die Abgriffe aufweisen, an denen unterschiedliche Verzögerungszeiten abnehmbar sind, die für jede der zu bildenden Gruppencharakteristik proportional zur Entfernung zwischen einem jeden Wandler und einer Referenzlinie zu wählen sind, wobei die Referenzlinie senkrecht zu der Richtung der betreffenden Gruppencharakteristik liegt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verzogerungsschal/ujg eingangsseitig eine potentialgesteuerte Kippstufe (2) mit einem nachgeschaltetern einstelligen Schieberegister (4) und einen parallel dazu angeordneten Amplitudendetektor (7) enthält, wobei jede Speicherzelle des Schieberegisters (4) einen Ausgang aufweist, und daß die Ausgänge der Verzögerungsschaltung von Multiplikatoren (8), die jeweils mit einem ausgewählten Ausgang des Schieberegisters (4) und dem Ausgang des Amplitudendetektors (7) verbunden sind, gebildet werden.

2. Schaltanordnung nach Anspruch I, gekennzeichnet dürr.¹' einen Umschalter (16.1), durch den im Sendefall jeweils die Eingänge der Verzögerungsschaltungen mit den Sendegeneratoren (S) und die Wandler (W) jeweils mk den Ausgängen von Addierern (15) über Filter (9) i,.id Verstärker (10) verbunden sind und durch den im Empfangsfall die Eingänge der Verzögerungsschallungen mit den Wandlern (W) und die Ausgänge der Addierer (15) über die Filter (9) mit den Anzeigevorrichtungen (A) verbunden sind.

3. Schaltanordnung nach Anspruch I oder 2, gekennzeichnet durch eine Zahl (p) von Zuordnern (18) in jeder Verzögerungsschaltung, die zwischen dem Schieberegister (4) und den Multiplikatoren (8) angeordnet sind, zum gleichzeitigen Bilden von (p) Gruppencharakteristiken mit anwählbaren Richtungen (I, II, .... p), wobei der Zuordner (18) ein steuerbarer Umschalter ist, dessen Ausgang (\SA)

auf jeweils einen seiner Eingänge (18.1,18.2 \%.q)

schallbar ist und die Eingänge (18.1, 18.2, .... \%.q) aller Zuordner (18) mit den Ausgängen der Speicherzellen des Schieberegisters (4) und der Ausgang (184j jedes Zuordners (18) mit einem Multiplikator (8) verbunden sind, und durch eine Anwahlschaltung (19) zum Einstellen der Richtungen (I, II,..., ρ,)der Griippcncharakteristiken, die mit einem Steuereingang (18Z) jedes Zuordners (18) zusammengeschaltet ist zum Verbinden des Ausgangs (18/4J des Zuordncrs (18) mit demjenigen Ausgang des Schieberegisters (4) für eine Verzögerungszeit (6), die der jeweiligen Entfernung (E) des mit der Verzögerungsschaltung verbundenen Wandlers (W) JM jeder Referen/Iinie (13) der Gruppencharakteristiken entspricht.

4. Schaltanordnung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch einen Mehrfach-Taklfrequenz-Geber (20) mit Ausgängen, an denen gleichzeitig Impulsfolgen verschiedener Frequenzen als Taktfrequenzen für die Schieberegister (4 W1,4 W2,,, „ 4.\Wn) in den Verzögerungsschaltungen anstehen, die im Fall äquidistanten Abstandes der Wandler (Wl, W2,.. „ Wn) untereinander bei Kompensation auf die Referenzlinie (Gerade 17.2) nach der Beziehung fo, fo±Äf, fo±2Af, ..„ fo±(n-\)Af gestaffelt sind, wobei der darin enthaltene Frequenzanteil Af kontinuierlich variierbar ist, durch eine Verbindung einander benachbarter Ausgänge des Me"hrfach-Taktfrequenz-Gebers (20) mit den Taktfrequenzeingängen der benachbarten Schieberegister (4W1-41V2, 4W2-4W3, .., 4Wn-\ -4Wn) jeweils benachbarter Wandler (WX - W2, W2- W3. .-„ Wn- 1 - WnJl wobei der Multiplikator (8Wl, 8W2,.., 8WnJl in jeder Verzögerungsschaltung (7W) mit dem Ausgang der letzten Speicherzelle des Schieberegisters (41Vj verbunden ist.

5. Schaltanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfach-Taktfrequenz-Geber (20) Takt Schaltungen (23) für die Impulsfolgen der Taktfrequenzen (ίο, fo±Af,..^ ίο±(π- \)Δί) enthält, die jeweils einen rückstellbaren Zeitgeber (24), ein für den Frequenzanteil Ai kontinuierlich variierbares Zeitvorgabeglied (25) und eine Vergleichsstufe (26) aufweisen, deren einer Eingang mit einem Ausgang Jes Zeitvorgabegliedes (25) und deren anderer Eingang mit einem Ausgang des Zeitgebers (24) verbunden ist und deren Ausgang mit einem Rückstelleingang des Zeitgebers (24) und ebenfalls mit dem Eingang einer bistabilen Kippstufe (27) zusammengeschaltet ist, wobei die Einstellungen des Frequenzanteiles Afm den Zeitvorgabegliedern (25) miteinander gekoppelt sind und die Ausgänge der Kippstufen (27) die Ausgänge des Mehrfach-Taktfrequenz-Gebers (20) sind.