DE2147524C3 - Anordnung zum Erzeugen mindestens einer Hilfslinie auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlanzeigeröhre - Google Patents

Description

d=l-sin (ß-(K₁)

auswertet, wobei l die Ablenkdauer des Kathodenstrahls auf einer einen Schnittpunkt mit der Hilfslinie aufweisenden Rasterlinie / von deren Ursprung bis zum Schnittpunkt bedeutet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der digitalen Schaltung ein Impulszuggenerator vorgesehen ist, der bei Beginn jedes Ablenkintervalls, wenn de^r Kathodenstrahl den Rasterursprung in Richtung einer der Rasterlinien — seien es sich mit der Hilfslinie schneidende oder seien es die übrigen Rasterlinien — verläßt, die Abgabe eines Inipulszuges beginnt, und dessen Folgefrequenz innerhalb vorgegebener Grenzen während jedes Ablenkintervalls in Abhängigkeit von sin (ß—«,Jgewählt ist, daß an den Impulszuggenerator ein Digitalzähler angeschlossen ist, der vor Beginn jedes Ablenkintervalls gelöscht wird und dessen augenblicklicher Zählerstand Z sowohl der bei maximaler Folgefrequenz maximal möglichen Anzahl T der bis zum augenblicklichen Zeitpunkt erzeugten Impulse als auch sin ^—«^proportional ist, und daß an den Zähler ein digitaler Komparator angeschlossen ist, dessen Bezugswert ein fest vorgegebener, von der Lage und Länge der Hilfslinie abhängiger Dualwert D ist und der bei Feststellung der Übereinstimmung von Z r.iit D die Kathodenstrahlhelltastung veranlaßt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulszuggenerator ein Frequenzteiler ist, der zu Beginn jeden Ablenkintervalls an einen Taktimpuls angeschlossen wird und dessen Teilverhältnisses zwischen 0 und 1 einem sin (ß—a,) entsprechenden Dualwert programmierbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch (10 gekennzeichnet, daß bei m darzustellenden Hilfslinien (mit m=2,3,4...), die zueinander parallel verlaufen, der Impulszuggenerator und der Zähler allen Hilfslinien gemeinsam zugeordnet ist und daß an den Zähler η Komparatoren, die getrennt <>s Helltastimpulse veranlassen, mit m unterschiedlichen Bezugswerten parallel angeschlossen sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewertungslogik vorgesehen ist, die p=sin (β—λ,) mit dem Faktor b für Winkel

bewertet, wobei ω der größte Winkel ist, der den maximalen Wert für ρ von (2"—1) ergibt (mit π= Wertlänge von pjt und daß D ebenfalls mit b bewertet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungslogik für 6=2* durch eine Stellenverschiebung des Dualwertes für sin (β—Λ;) am Programmiereingang des Impulszuggenerators um k realisiert ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine linienförmige anstelle einer punktförmigen Helltastung in den Schnittpunkten der Rasterlinien mit der Hilfslinie, in der Weise, daß ansonsten erkennbare Dunkelräume zwischen den Helltastpunkten vermieden werden.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flip-Flop vorgesehen ist, das durch den Helltastimpuls gesetzt und durch eine weitere Komparatorlogik zurückgesetzt wird.

9 Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ihre Verwendung im Sichtgerät eines Radargerätes, beispielsweise einer Rundsichtradar- oder einer PAR-Anlage.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen mindestens einer bezüglich ihrer Lage und Länge vorwählbaren geraden Hilfslinie auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlanzeigeröhre mit zeitlinearer Kathodenstrahlablenkung in einem stern- oder fächerförmigen Ablenkraster. Hierbei legt die Wahl der Lage und Länge der Hilfslinie erstens deren normalen Abstand d zum Rasterursprung, zweitens einen Winkel ß, den die Hilfslinie oder deren gerade Verlängerung mit einer durch den Rasterursprung verlaufenden Bezugsgeraden einschließt, und drittens einen Winkel (ß-oi,) fest, den die Hilfslinie mit den von ihr geschnittenen 1 Rasterlinien einschließt (mit 1= 1,2,3...). Der Winkel oc, ist derjenige Winkel, den die Rasterlinie /' mit der vorgenannten Bezugsgeraden einschließt.

Fächerförmige Ablenkraster finden vor allem bei der Bildschirmdarstellung der Radarinformation in PAR-Anlagen für GCA-Systeme (groundcontrolled approach = bodenseitige Anflugkontrolle) Verwendung. Beim PAR (Precision Approach Radar = Präzisionsanflugradar) werden von zwei Antennen ein horizontaler und ein vertikaler Sektor (Azimut und Elevation) abgetastet. Bei der vornehmlich gewählten Azimut-Elevations-Darstellung werden die Schreibstrahlen (Kathodenstrahlen) von einem nicht zentrischen Punkt, dem Rasterursprung, ausgelenkt und entsprechen so dem Verlauf der von der Antenne gesendeten Radarstrahlen. Ein Ziel erscheint als hellgetasteter Punkt, dessen Lage zum optimalen Anflugbereich durch optisch oder elektronisch eingetastete Bezugs- und Orientierungslinien markiert werden können muß. Üblicherweise werden diese Linien elektronisch geschrieben, indem der Schreibstrahl zu bestimmten Zeitpunkten hellgetastet wird, die durch den Abtastwinkel und durch die Lage der darzustellenden Linie gegeben sind.

Die Zeitspanne t vom Ursprung bis zur Helltastung entspricht der Laufzeit des Radarimpulses für ein Ziel an dieser Stelle und ist gemäß F i g. 1

el
sin (/·"— \)

Durch eine Umformung in r-sin (ß-ct) = d wird das Problem darauf zurückgeführt, daß dann hellgetastet werden muß, wenn t ■ sin (ß—oc) den festen Wer*, d erreicht hat Die zu diesem Zweck erforderliche Bildung des Produktes tsm(ß—λ) kann bei einer analogen Lösung mit Hilfe eines Sägezahnes erreicht werden, der bei l = 0 beginnt und bis zum Ende des Schreibstrahls ι s auf einen dem sin (ß—«J entsprechenden Wert ansteigt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der einleitend genannten Art anzugeben, die gegenüber dem Stand der Technik mit größerer gaiantierbarer Langzeitkonstanz und mit höherer jo Genauigkeit arbeitet und auch die Verarbeitung digitaler Winkelwerte ermöglicht.

Die Erfindung besteht darin, daß eine digitale Schaltung vorgesehen ist, die eine Helltastung des Kathodenstrahls bewirkt, sobald er bei seiner Ablen- ^ kung längs einer Rasterlinie / deren Schnittpunkt mit der Hilfslinie erreicht, und die hierbei die Beziehung d = t ■ sin (β—Λ,) auswertet, wobei I die Ablenkdauer des Kathodenstrahls auf einer einen Schnittpunkt mit der Hilfslinie aufweisenden Rasterlinie / von deren \o Ursprung bis zum Schnittpunkt bedeutet.

Die erfindungsgemäß digitale Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe hat gegenüber einer analogen Version die Vorteile, daß die erforderliche hohe Genauigkeit mit sehr großer Langzeitkon- v* stanz garantiert und auch digitale Winkelwerte verarbeitet werden können.

Die erfindungsgemäße Anordnung dient somit dazu, in digitaler Technik die dem Produkt t-s\n(ß — n) proportionale Größe zu bilden und mit dem Wert d zu vergleichen. Die Schaltung benötigt einen Zeittakt und enthält nur einen Impulszuggenerator, einen Zähler sowie einen digitalen Komparator. Neben den obengenannten Vorteilen der digitalen Lösung bietet diese Anordnung noch die Möglichkeit, die weiter unten beschriebenen Weiterbildungen der Erfindung zur Genauigkeitserhöhung für bestimmte Winkelbereiche sowie zur Punktverlängerung anzuwenden.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die mit Impulszuggenerator bezeichnete Stufe stellt eine bekannte Anordnung dar, die die Frequenz der Eingangsimpulse in einem zwischen 0 und 1 wählbaren Verhältnis teilt. Dieses Verhältnis kann an einem binären Programmiereingang PE vorgegeben werden .s.s und besitzt eine von der Bitlänge abhängige Stufung. Für diesen Impulszuggenerator sind mehrere sowohl diskret als auch integriert aufgebaute Realisierungen bekannt. Als Eingangsimpuls wird ein Zeittakt angelegt, der zum Zeitpunkt t = 0, also dem Beginn des <>» Radarimpulses bzw. der Auslenkung des Kathodenstrahls vom Rasterursprung, beginnt. Am Programmiereingang PE liegt ein Dualwert, das dem s'm(ß—<x,) entspricht und im folgenden auch ρ genannt wird. Der Antennenwinkel <x wird zweckmiißigerweise durch (>s einen digitalen Winkelwertencoder abgenommen, so daß die Wortlänge η von ρ durch die Auflösung des Encoders bestimmt ist.

Werden die Ausgangsimpulse des Impulszuggenerators in einem Zähler summiert, so ist der jeweilige Zählerstand Z sowohl der Anzahl der bis zu diesem Zeitpunkt erfolgten Zeittakte Γ als auch dem am Programmiereingang PE vorgegebene Wert proportional; es gilt also

Z-T- s\n(ß-ix).

In einem digitalen Komparator wird Z laufend mit einem festen Dualwert D verglichen. Für Z=D liefert der Komparator ein Helllastsignal, das den richtigen Zeitpunkt für die Helltastung des Schreibstrahls markiert.

Der Wert D wird entsprechend dem Normalabstand c/der darzustellenden geraden Hilfslinie vom Rasterursprung 0 und der Zeittaktfrequenz gewählt, wobei vorlcilhafterweise zusätzlich die durch den digitalen Winkelwertencoder und durch den Impulszuggenerator bedingten Proportionalitätsfaktoren berücksichtigt werden. Die Bitzahl des sich ergebenden Dualwortes für D beträgt maximal n; sein Wert bestimmt die Stufung für d, die ein Maß für die erzielbare Genauigkeit senkrecht zur dargestellten Hilfslinie darstellt. Sie ist u. a. direkt proportional der Frequenz des Zeittaktes.

Es können für jede Gerade mit dieser Methode die erforderlichen Helltast-Zeitpunkte abgeleitet werden. Bei parallelen Linien verringert sich der erforderliche Aufwand pro Linie, weil zu demselben Impulszuggenerator und Zähler nur je ein weiterer Komparator erforderlich ist.

Um die Taktfrequenz gut auszunützen, wird man sich vor allem durch geeignete Wahl des Encoders und seines Antriebs bemühen, daß der größere Wert, den ρ erreicht, eine Frequenzteilung von möglichst I und somit für diesen Fall am Ausgang des Impulüzuggencrators (Fig. 2) fast die volle Frequenz des Zeittaktes ergibt.

Bei der Weiterbildung der Erfindung, die anhand der Fig. 3 erläutert wird, ist es möglich, durch die Bewertung von ρ mit dem Faktor b eine Verbesserung der Genauigkeit um b für Winkel

zu erreichen.

Hierbei ist ω jener größte Winkel, der den maximalen Wert für ρ von (2"-1) ergibt.

Ein i>-mal größerer Wert am Programmiereingang bedingt eine Mach höhere Frequenz der Ausgangsimpulse und ein schnelleres Ansteigen des Zählerstandes Z. Damit das Helltastsignal rechtzeitig kommt, muß der Komparator D ebenfalls mit b bewertet werden. Somit wird die durch die Größe D bestimmte Stufung von d feiner, die erzielbare Genauigkeit um 6 besser.

Sobald der Winkel den Wert ω/b erreicht hat, steht am Programmiereingang PE der entsprechende Wert von (2"-l). Für größere Winkel [$—&)> <»] muß die Bewertungslogik automatisch abgeschaltet und wieder mit »normaler« Genauigkeit gearbeitet werden.

Für den Bewertungsfaktor b sind die Werte 2* besonders sinnvoll, da sich die Bewertungslogik für diese Fälle einfach durch eine Stellenwertverschiebung an PE um k realisieren läßt.

Das Kriterium für das Umschalten ist /.. B. für b ~ durch das höchstwertige Bit von sin (ß —«^gegeben, wie auch die Bewertungslogik für b =■■ 2 in F i g. 4 beispiels-

weise zeigt. Die Ausdrücke e<i bis e„ ι sind Dualwerte für sin (ß — a).

Der Azimul-Abtastbereich beträgt bei PAR-Anlagen üblicherweise 20 Grad, die durch die zur Kurslinie parallele Nullinie wahlweise in die drei Bereiche + 5°/-15°, +10°/-10° und + I5°/-5^O geleilt werden. Vor allem für die i. a. mit höherer Genauigkeit darzustellende Kurslinie mit β - 0 erlaubt deshalb diese Methode eine bessere Ausnützung der Taktfrequenz bzw. bei gegebener Genauigkeit die Verwendung einer niedrigen Taktfrequenz.

Bei den PAR-Anlagen wird ein Sektor i. a. mit ca. 600 Radarimpulsen abgetastet, so daß bei kleineren Winkeln und kleineren Abständen zu einer Bezugslinie, die eine Parallele zur Bezugsgeraden durch den I Irsprung ist, auf dem Bildschirm deutlich sichtbare Abstände zwischen den hellgetasteten Punkten zu sehen sind. Um den Eindruck einer geschlossenen Linie zu erreichen, ist es in Verbindung mit der Erfindung zweckmäßig, mit dem Schreibstrahl statt des Punktes ein Linienstück zu schreiben, das den Zwischenraum bis zum durch den nächsten Schreibstrahl (Kathodenstrahl) hellgetasteten Punkt ausfüllt. Diese von d und (ß—tx) abhängige Zeitspanne für die Länge des Linienstücks kann man dadurch erhalten, daß man gleichzeitig in zwei getrennten Einrichtungen den Helltastzeitpunkt sowohl für den augenblicklichen Schreibstrahl als auch für den nächsten ableitet und das Linienstück bis zu diesem schreibt. Der Aufwand bei dieser exakten Methode ist allerdings äußerst groß.

Fig. 5 zeigt eine gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ausgebildete Schaltungsanordnung, die die Zeitspanne zwischen zwei Helltastimpulsen, die Dauer ν der sogenannten Punktverlängerung, näherungsweise ableitet. Man kann zeigen, daß

Die Ausgangsfrequenz des Impulsgenerators ist direkt und die Zeit, bis ein damit gespeister Zähler einen bestimmten Wert erreicht hat, daher indirekt proportional dem sin (ß — tx). Wenn der Zählerstand mit einem Wert verglichen wird, der sich etwa gemäß

ändert, so erreicht man für ι die obige Abhängigkeil von sin (ß — <x). Der variable Vergleichswcrt mit der Wortlänge a kann in einer stationären Logikschaltung aus den k höchstwertigen Bits von sin (β—α.) abgeleitet werden. Die erreichbare Genauigkeit hängt von a und ir ab, wobei a die Stufenhöhe und A; die Stufenlänge der dadurch geschaffenen Treppennäherung für

darstellen.

Der Impuls aus einem Vergleich von Zund D setzt ein Flip-Flop, das wiederum den Zähler einschaltet. Wenn der Zählerstand den Vergleichswert erreicht hat, wird das Flip-Flop und der Zähler gelöscht. Diese Methode ist unabhängig vom Abstandswert d, die Logikschaltung muß nur einmal abgeleitet werden. So ist bei parallelen Linien auch nur je ein zusätzliches Flip-Flop erforderlich.

Die Erfindung ist vorstehend vorwiegend in Verbindung mit Präzisionsanflugradargeräten zur Einblendung von Hilfslinien in deren Radarbild beschrieben. Sie ist jedoch über diese vorteilhafte Anwendungsmöglichkeil hinaus zweckmäßig auch in anderen Anzeigegeräten mit einer Kathodenstrahlanzeigeröhre benutzbar, die mit stern- oder fächerförmiger Kathodenstrahlablenkung arbeitet. Beispielsweise kommt eine Anwendung der Erfindung in der Oszillographentechnik in Betracht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Erzeugen mindestens einer bezüglich ihrer Lage und Länge vorwählbaren geraden Hilfslinie auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlanzeigeröhre mit zeitlinearer Kathodenstrahlablenkung in einem stern- oder fächerförmigen Ablenkraster, wobei die Wahl der Lage und Länge der Hilfslinie erstens deren normalen Abstand d zum Rasterursprung, zweitens einen Winkel ß, der die Hilfslinie oder deren gerade Verlängerung mit einer durch den Rasterursprung verlaufenden Bezugsgeraden einschließt, und drittens einen Winkel (ß—«i) festlegt, den die Hilfslinie mit den von ihr geschnittenen / Rasterlinien einschließt (mit /=1.2.3...) und wobei α, der Winkel ist, den die Rasterlinie / mit der vorgenannten Bezugsgeraden einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine digitale Schaltung vorgesehen ist, die eine Helltastung des Kathodenstrahls bewirkt, sobald er bei seiner Ablenkung längs einer Rasterlinie i deren Schnittpunkt mit der Hilfslinie erreicht, und die hierbei die Beziehung