DE2148208C3

DE2148208C3 - Optischer Entfernungsmesser mit einem verstärkungsgesteuerten Empfangssystem zur Laufzeitmessung

Info

Publication number: DE2148208C3
Application number: DE19712148208
Authority: DE
Inventors: Gero Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Schollmeier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-09-27
Filing date: 1971-09-27
Publication date: 1978-09-07
Also published as: DE2148208A1; DE2148208B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Entfernungsmesser mit einem verstärkungsgesteuerten Empfangssystem zur Laufzeitmessung, bei dem ein Steuerglied dafür sorgt, daß sich durch Variation der Verstärkung bedingte Laufzeitänderungen bei der Anzeige nicht auswirken.

Aus der US-PS 33 05 859 ist ein Radargerät bekannt, bei dem eine zeitabhängige Verstärkungsänderung vorgenommen wird, derart, daß Echosignale aus dem Nahbereich weniger und solche aus dem Fernbereich mehr verstärkt werden. Hierzu ist ein vom Sendeimpuls des Radargerätes über eine monostabile Kippstufe angesteuerter Funktionsgenerator vorgesehen, dessen Ausgangsspannung den Verstärkungsfaktor des Empfangsverstärkers periodisch in der gewünschten Weise ändert.

Bei Verstärkungssteuerung eines optischen Empfängers, z. B. eines Fotovervielfachers, ändert sich die Laufzeit abhängig von der Verstärkung. Soll die Laufzeit ausgewertet werden, wie dies bei optischen Entfernungsmessern der Fall ist, bei denen aus der Laufzeit eines Impulses zwischen dem Gerät und einem betreffenden Objekt die Entfernung bestimmt wird, ist dafür zu sorgen, daß die Laufzeit im Empfangssystem unabhängig von der Verstärkung ist.

Aus der Beschreibungseinleitung der DE-OS 23 590 sind eine Reihe von Lösungen für dieses Problem bekannt. So kann z. B. durch zwei Mischvorgänge mit einer Differenzbildung, anschließender Verstärker und Summenfrequenzbildung die Signallaufzeit im Verstärker bzw. die dadurch bedingte Phasendrehung eliminiert werden. Dieses Verfahren erfordert eine Art Phasenspeicherung mittels eines Oszillators, der durch eine phasengekoppelte Regelschleife gesteuert wird, und eine zyklische Betriebsweise mit abwechselnden Sende- und Empfangsperioden. Für die Ortung rasch bewegter Objekte, wie etwa von Flugzeugen, ist es daher nicht gut geeignet

Bei einem anderen dort als bekannt beschriebenen Verfahren wird der Verstärker sowohl vom Meßsignal als auch von einem örtlich erzeugten Vergleichssignal durchlaufen, so daß bei einem Phasenvergleich die Gerätelaufzeit herausfällt Hier ergeben sich Schwierig keiten, wenn die Amplitude des Meßsignals schwankt

Daher sind diese bekannten Verfallen nur zur Entfernungsmessung ortsfester Objekte zu gebrauchen. Schließlich sind noch Verfahren als vorbekannt

angegeben, bei denen ein örtlich erzeugtes Testsignal zur Messung der Geräteiaufzeit benutzt wird und diese rechnerisch in Abzug gebracht wird. Hier ergeben sich gleichfalls Schwierigkeiten bei schwankender Amplitude des eigentlichen Meßsignals. Die in der genannten DE-OS 16 23 590 beschriebene weitere Lösung besteht darin, daß das Eingangssignal im Empfänger zusätzlich mit einem Pilotsignal moduliert wird und das Pilotsignal zusammen mit dem Eingangssignal den geregelten Verstärker durchläuft Das in Abhängigkeit von der Verstärkung in seiner

μ Laufzeit veränderte Pilotsignal wird ausgefiltert und einem Phasendetektor zugeleitet, dessen Vergleichssignal vom das Pilotsignal erzeugenden Pilotoszillator geliefert wird. Der Phasendetektor bestimmt die jeweilige durch die Laufzeit im Verstärker bestimmte Phasendifferenz und erzeugt im Sinne einer Rückwärtsregelung ein Steuersignal, das auf einen einstellbaren Phasenschieber einwirkt und die Laufzeitänderung kompensiert Dieser Lösung haftet der Nachteil an, daß zu ihrer Verwirklichung ein großer Aufwand erforderlich ist, weil zuerst über die Phasenverschiebung die jeweilige Laufzeit gemessen und aus diesem Meßwert erst das Steuersignal gebildet werden muß. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, zu einem

Ausgleich der unerwünschten verstärkungsabhängigen Verzögerung zu gelangen, ohne daß vorher eine Messung der jeweiligen Laufzeit vorgenommen werden

muß.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe geht von einem

optischen Entfernungsmesser der eingangs genannten Art aus, bei dem in Serie mit dem gesteuerten Verstärker ein steuerbares Verzögerungsglied geschaltet ist, dessen Verzögerung so gesteuert wird, daß die Gesamtlaufzeit im Verstärker und Verzögerungsglied verstärkungsunabhängig ist, und besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Steuerspannung für die Verzögerung des Verzögerungsgliedes mittels eines Funktionsgenerators aus der die Verstärkung des Verstärkers steuernden Spannung abgeleitet ist, die von

wj einem entsprechenden steuernden Schaltungsteil erzeugt wird. Da die Verzögerungszeit von der Verstärkung abhängig ist, liefert die für die Verstärkungseinstellung ohnehin vorhandene Steuerspannung eine Steuergröße, die auch als Steuerspannung für das

i'^r> Verzögerungsglied geeignet ist. Komplizierte zusätzliche Maßnahmen zur Feststellung der Laufzeitänderung und eine entsprechende Regelschaltung sind damit vermieden.

Dabei wird als Verzögerungsglied vorteilhafterweise ein monostabiler Multivibrator verwendet, dessen Stfjerspannung mittels des Funktionsgenerators von der die Verstärkung steuernden Spannung abgeleitet ist

Eine weitere Lösung der genannten Aufgabe geht aus von einem optischen Entfernungsmesser der eingangs genannten Art, bei dem durch Variation der Verstärkung bedingte Laufzeitänderungen mittels eines Steuerelementes kompensiert sind, und besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Steuerspannung für das Steuerelement nJUels eines Funktionsgenerators aus der die Verstärkung des Verstärkers steuernden Spannung abgeleitet ist und von dem Steuerelement die Frequenz der zur Laufzeitmessung benutzten Zeitbasis abhängig von der die Verstärkung steuernden Spannung derart gesteuert wird, daß in der Anzeige der Laufzeitmessung die Laufzeit im Verstärker direkt berücksichtigt ist.

Bei diesem Lösungsweg wird somit ebenfalls der bei der erstgenannten Lösung erwähnte Vorteil erreicht, daß die für die Verstärkungssteuerung ohnehin vorhandene Steuerspannung direkt als Steuergröße verwendet wird und somit komplizierte zusätzliche Maßnahmen zur Feststellung der Verzögerungszeit und zur Durchführung eines entsprechenden Regelvcrganges entfallen.

Als Steuerelement wird in vorteilhafter Weise eine Kapazitätsdiode verwendet, deren Steuerspannung mittels des Funktionsgenerators von der die Verstärkung steuernden Spannung abgeleitet ist

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines die erste Lösung betreffenden Ausführungsbeispieles näher erläutert

In der Figur ist das Empfangssyjtem in einem Blockschaltbild dargestellt wobei der Verstärker mit 1, der den Verstärker steuernde Schaltungsteil mit 2, das Verzögerungs- bzw. Laufzeitglied mit 3 und der Funktiongsgenerator mit 4 bezeichnet ist Auf den einen

ίο Eingang des Verstärkers 1, dessen Laufzeit τ 1 beträgt, wird das auszuwertende Eingangssignal gegeben, ein zweiter Eingang des Verstärkers ist mit dem die Verstärkung steuernden Schaltungsteil 2 (»STC« = »sensitivity time control« bzw. »TPG« = »Time programmed gain«) verbunden. In Serie mit dem Verstärker 1 ist das steuerbare Verzögerungsglied mit der veränderlichen Laufzeit τ 2 (U) geschaltet Die Laufzeitsteuerung des Verzögerungsgliedes 3 erfolgt mittels des Funktionsgenerators 4, der ausgangsseitig mit dem Verzögerungsglied 3 verbunden ist und eingangsseitig mit dem die Verstärkung des Verstärkers 1 steuernden Schaltungsteil 2. Die Steuerspannung des Verzögerungsgliedes 3 wird also mittels des Funktionsgenerators 4 von der die Verstärkung steuernden Spannung abgeleitet Die Verzögerung des Verzögerungsgliedes 3 wird dabei so gesteuert, daß die Gesamtlaufzeit im Verstärker und Verzögerungsglied konstant und unabhängig von der Verstärkung ist (r = r I + r 2 (U) = konstant).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optischer Entfernungsmesser mit einem verstärkungsgesteuerten Empfangssystem zur Laufzeitmessung, bei dem in Serie mit dem gesteuerten Verstärker ein steuerbares Verzögerungsglied geschaltet ist, dessen Verzögerung so gesteuert wird, daß die Gesamtlaufzeit im Verstärker und Verzögerungsglied verstärkungsunabhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung für die Verzögerung des Verzögerungsgliedes (3) mittels eines Funktionsgenerators (4) aus der die Verstärkung des Verstärkers (1) steuernden Spannung abgeleitet ist, die von einem entsprechenden steuernden Schaltungsteil (2) erzeugt wird.

2. Optischer Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (3) ein monostabilerMultivibrator ist.

3. Optischer Entfernungsmesser mit einem verstärkungsgesteuerten Empfangssystem zur Laufzeitmessung, bei dem durch Variation der Verstärkung bedingte Laufzeitänderungen mittels eines Steuerelementes kompensiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung für das Steuerelement mittels eines Funktionsgenerators aus der die Verstärkung des Verstärkers steuernden Spannung abgeleitet ist und von dem Steuerelement die Frequenz der zur Laufzeitmessung benutzten Zeitbasis abhängig von der die Verstärkung steuernden Spannung derart gesteuert wird, daß in der Anzeige der Laufzeitmessung die Laufzeit im Verstärker direkt berücksichtigt ist.

4. Optischer Entfernungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement eine Kapazitätsdiode ist