DE2322677A1

DE2322677A1 - Asynchronimpulsempfaenger

Info

Publication number: DE2322677A1
Application number: DE2322677A
Authority: DE
Inventors: Leonard Hugo Anderson
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1972-07-07
Filing date: 1973-05-05
Publication date: 1974-01-24
Also published as: NL7309063A; CH570745A5; JPS4946307A; AU5758873A; AU471998B2; SU541452A3; CA999054A; US3848191A; FR2192726A5; IT988656B; GB1437964A

Description

7548-73/A/V.B./RO. ^l>/ /- /Λ

RCA 65,999 _«.

U.S.Ser.No. 269,537 vom 7. Juli 1972

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Asynchronimpu1sempfanger

Die Erfindung betrifft Impulsempfänger und insbesondere Impulsempfanger zum Empfang eines Stromes von asynchron auftretenden Impulsen.

Bei einem Strom oder einer Folge von asynchron auftretenden Impulsen der hier interessierenden Art steht die Zeit des Auftretens eines Impulses in der Folge in keiner Beziehung zu der Zeit des Auftretens eines anderen Impulses in der Folge und die Zeit des Auftretens eines Impulses ist nicht aus der Zeit des Auftretens irgendeines anderen Impulses in der Folge voraussagbar. Darüber hinaus ist es beim Impulsempfanger nicht vorhersehbar, wann der nächste Impuls der Folge empfangen werden wird. Daher ist es auch nicht möglich im Empfänger zum Empfang der asynchron auftretenden Impulse eine Bereichstorschaltung zu verwenden, um das empfangene Rauschen zu vermindern und den Rauschabstand zu vergrößern, wie es gewöhnlich in einem Impulsempfänger zum Empfang einer Folge von synchronen Impulsen geschieht.

In denjenigen Anwendungsfällen, bei denen sich der Impulsempfänger relativ zum Impulssender bewegt, wie z.B. in der Flugtelemetrie, bei Radarbaken und Luftverkehrskontrolltranspondern, treten die Impulse, die vom Impulsempfänger empfangen werden, gewöhnlich asynchron auf. Auch bei Impulsempfängern, die zum

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kontinuierlichen Empfang von impulscodierten Nachrichten dienen, die in sich jeweils synchron sind, aber relativ zueinander asynchron sind, besteht das Problem, daß das empfangene Rauschen relativ stark und der Störabstand relativ klein sind.

Ein anderes Problem, mit welchem man sich bei Asynchron—· impulsempfängern oft auseinandersetzen muß, besteht darin, daß aufeinanderfolgende Impulse in einer empfangenen Impulsfolge von verschiedenen Impulssendern stammen können und mit sehr unterschiedlichen Leistungen empfangen werden (aufgrund unterschiedlicher Sendeleistung der Impulssender, Unterschieden im Abstand zwischen den Impulssendern und dem Impulsempfanger, oder beides). Das letztere Problem tritt z.B. beim Empfänger einer Radarbake auf, welche während des gleichen Zeitintervalls durch mehrere, verschiedene Flugzeugen mit unterschiedlichen Entfernungen von der Bake abgefragt werden kann. Daher muß ein solcher Bnpulsempfanger einen hohen Aussteuerungsbereich aufweisen, damit er für den Empfang der schwächsten Impulssignale empfindlich genug ist und beim Empfang der stärksten Impulssignale nicht übersteuert wird. Außerdem muß der Impulsempfänger im Falle, daß die Dauer eines jeden Impulses sehr kurz ist, z.B. eine Mikrosekunde, und daß es relativ wahrscheinlich ist, daß aufeinanderfolgende, asynchron auftretende Impulse mit sehr unterschiedlichen Leistungsniveaus mit einem zeitlichen Abstand, der nicht viel größer oder sogar kleiner als diese kurze Impulsdauer ist, empfangen werden, eine sehr kurze Ansprechdauer haben, um die in geringem Abstand aufeinanderfolgenden Impulse auflösen zu können.

Die Aufgabe, eine Folge asynchron auftretender Impulse, in der die Amplituden der aufeinanderfolgenden Impulse in einem relativ großen Bereich schwanken, mit hoher Auflösung zu empfangen, tritt z.B. in dem sogenannten SECANT-Flugzeugantikollisionssystem auf, welches in der US-Patentanmeldung Nr. 27,403 beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung wird im folgenden beispielsweise in Anwendung auf dieses SECANT-System beschrieben. Dabei wird hier jedoch nur der Teil des SECANT-Systents näher erläutert,

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der für das Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig ist.

Beim SECANT-System wird, kurz gesagt, von allen Flugzeugen zum Senden und/oder zum Empfang ein und derselbe Satz von Signalen benutzt. Dieser Satz von Signalen umfaßt eine Vielzahl von Frequenzen mit Abständen von 1 MHz, die im L-Band von 1592,5 bis 1622,5 MHz liegen. Jedes einzelne Signal dieses Satzes, welches die gleiche Bedeutung für alle Flugzeuge des SECANT-Systems hat, besteht aus einem 1 ,us dauernden Schwingungszug (Burst) einer der verschiedenen Frequenzen des Satzes, wobei jede Frequenz ein anderes Signal darstellt. Jeder Schwingungszug der verschiedenen Frequenzen stellt einen Impuls dar. Alle Flugzeuge sind in der Lage, Schwingungszüge bestimmter Frequenzen zu empfangen, wobei jeder.Schwingungszug ein Abtastsignal darstellt, und als Antwort hierauf einen entsprechenden Antwortimpuls einer anderen Frequenz aussendet, welche von der Frequenz des empfangenen Abtastimpulses abhängt. Darüber hinaus sind bei vielen der Flugzeuge (aber nicht notwendigerweise bei allen) Vorkehrungen getroffen, um die erwähnten Abtastimpulse als Abfragesignal auszusenden und als Antwort die genannten Antwortimpulse zu empfangen. Die Aussendung von Abtastimpulsen durch irgendein spezielles Flugzeug ist nicht synchron mit der Aussendung von Abtastimpulsen durch irgendein anderes Flugzeug.

Wenn sich viele Flugzeuge, wie dies öfters der Fall ist, innerhalb des gleichen Bereiches aufhalten und wenn wenigstens einige dieser Flugzeuge in der Lage sind Abtastsignale auszusenden und Antwortsignale zu empfangen, wird jedes Flugzeug, welches Abtastimpulse aussenden kann, eine sehr komplexe Folge von asynchronen Impulsen empfangen. Insbesondere wird jedes dieser Flugzeuge nicht nur die Abtastsignale, die von den anderen Flugzeugen in seiner Nachbarschaft ausgesandt worden sind, sondern auch die Antwortimpulse empfangen, die durch die Flugzeuge in seiner Nachbarschaft ausgesandt worden sind. Da die Antwortimpulse, die von einem Flugzeug ausgesandt werden, eine Antwort

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auf alle ^empfangenen Tastimpulse darstellen, werden die Antwortimpulse, die von einem abfragenden Flugzeug empfangen werden, nicht nur die Antwort der von. ihm selbst ausgesandten Abtastimpulse, sondern auch die Antwort auf die Abtastimpulse aller anderen abfragenden Flugzeuge.

Wegen der nicht synchronen Sendungen der Flugzeuge und der unterschiedlichen Entfernungen der Flugzeuge werden die Amplituden der aufeinanderfolgenden Impulse einer solchen asynchron von einem Flugzeug empfangenen Folge zufällig in einen relativ großen Dynamikbereich, z.B. 45 Dezibel variieren. Da das SECANT-System ein Flugzeugantikollisionssystem ist, ist es sehr wichtig, daß der Impulsempfanger eines abfragenden Flugzeuges in der Lage ist, die Folge von asynchron auftretenden Impulsen aus 1 ,us dauernden Schwingungszügen bestimmter Frequenz , deren Amplituden zufällig über einen relativ großen Bereich verteilt sind, mit hoher Auflösung zu empfangen. Um diese Auflösung zu erreichen, muß der Empfänger in der Lage sein, in dem erforderlichen großen Aussteuerungsbereich von mindestens 45 dB mit einer Ansprechzeit in der Größenordnung von einer Mikrosekunde oder weniger zu arbeiten.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Empfänger zum Empfang einer Folge von asynchron auftretenden Impulsen, welche jeweils aus einem Schwingungszug von hochfrequenter Schwingungsenergie bestehen und eine vorgegebene, relativ kurze Dauer aufweisen, wobei die Amplitudenverteilung der aufeinanderfolgenden Impulse der Folge einen relativ großen Dynamikbereich einnimmt. Obwohl nicht darauf beschänkt, kann die vorliegende Erfindung dazu verwendet werden, einen asynchronen Impulsempfänger zu schaffen, der in der Lage ist, unter den strengen oben diskutierten Bedingungen zu arbeiten.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei auch noch weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung zur Sprache kommen werden. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Asynchronimpulsempfängers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform;

Fig. 3 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines breitbandigen, begrenzenden Zwischenfrequenzverstärkers, der in dem Asynchronimpulsempfänger der Fig. 1 verwendet werden kann;

Fig. 4 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer automatischen Rausch"erStärkungsregelungsschaltung (Rausch-ÄVR-Schaltung), die in dem Asynchronimpulsempfänger der Fig. 1 verwendet werden kann, und

Fig. 5 eine graphische Darstellung einer Folge von asynchronen Impulsen wie sie von dem Asynchronimpulsempfänger der Fig. 1 empfangen werden können.

In Fig. 1 ist ein Asynchronimpulsempfanger 100 dargestellt, bei dem es sich um einen überlagerungsempfänger handeln soll. Er enthält in bekannter Weise Eingangsschaltungen 102, die aus den erforderlichen Hochfrequenzverstärkern und einem oder mehreren Mischstufen und Überlagerungsoszillatoren bestehen. Den Eingangs schaltung en 102 werden hochfrequente Eingangssignalimpulse von einer Antenne 101 zugeführt, die in Zwischenfrequenzsignalimpulse umgewandelt werden, welche am Ausgang zur Verfügung stehen.

Der Ausgang der Eingangsschaltungen 102 ist mit dem Eingang eines breitbandigen, begrenzenden Zwischenfrequenzverstärker 104 verbunden. Das Ausgangssignal des Zwischenfrequenzverstärker 104 wird dem Eingang eines Rauschkanaldemodulators 106 direkt und dem Eingang von Signalkanaldemodulatoren 110 über eine Temperaturkompensationsschaltung 108 zugeführt. Das Ausgangssignal des Rauschkanaldemodulators 106 wird dem Eingang einer automatischen Rauschverstärkungsregelungschaltung (Rausch-AVR-Schaltung) 112, welche eine Rausregelspannung liefert, die als automatische Verstärkungsregelspannung zurück zum Zwischenfrequenzverstärker 104 geleitet wird. Die Verstärkung des Zwischenfrequenzverstär-

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kers 104 kann auch durch eine unabhängige Verstärkungsregelschaltung 114 geregelt werden, welche entweder aus einem Schalter oder einer analogen Schaltung bestehen kann.

In Fig. 1 liegt die Temperaturkompensationsschaltung 108 außerhalb der Rückkopplungsschleife, die vom Ausgang des Zwischenfrequenzverstärker s 104, über den Rauschkanaldemodulator 106 und die Rausch-AVR-Schaltung 112 zu dem Rückkopplungseingang der Rauschregelspannung von der Rausch-AVR-Schaltung 112 zum Zwischenfrequenzverstärker 104 führt. Die Anordnung der Temperaturkompensationsschaltung 108 ist nicht wesentlich. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die Schaltung des Asynchronimpulsempfängers 100 dahingehend abgeändert werden, daß der Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 104 über die Temperaturkompensationsschaltung 108 sowohl mit dem Eingang des Rauschkanaldemodulator s 106 als auch mit dem Eingang des Signalkanaldemodulators 110 verbunden ist. Im letzteren Falle befindet sich die Temperaturkompensationsschaltung 108 in der Rückkopplungsschleife für die Rauschregelspannung, im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1, bei der sie nicht in dieser Schleife enthalten ist. Die vorliegende Erfindung umfaßt sowohl die Anordnung gemäß Fig. 1 als auch gemäß Fig. 2.

Der Zweck der Temperaturkompensationsschaltung 108, welche einen Umgebungstemperaturfühler und einen Abschwächer oder Verstärker, dessen Abschwächung oder Verstärkung eine vorgegebene Funktion der abgefühlten Umgebungstemperatur ist, wird weiter unten erörtert. Obwohl die Verwendung einer Temperaturkompensatipnsschaltung 108 bevorzugt wird (weswegen sie in den Fig. und 2 gezeigt ist), stellt sie kein wesentliches Element der Erfindung dar und kann gegebenenfalls entfallen. Im letzteren Falle würde der Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 104 direkt mit dem Eingang des. Rauschkanaldemodulators 106 und dem Eingang der Signalkanaldemodulatoren 110 verbunden sein.

Die Anordnungen gemäß Fig. 1 und 2 weisen einen getrennten Rauschkanal auf, der von jedem Signalkanal unterschieden ist.

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Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2 umfaßt das breite Frequenzband, welches vom Zwischenfrequenzverstärker 104 übertragen wird, einen oder mehrere Signalkanäle, in welchen sowohl Rauschen als auch Nutzsignale auftreten können und einen Rauschkanal, in welchem nur Rauschen (aber kein Nutzsignal) auftreten kann. Sowohl der Rauschkanaldemodulator 106 als auch die Signalkanaldemodulatoren 110 enthalten daher relativ schmale Bandfilter zur Unterteilung des breiten Frequenzbandes, welches vom Zwischenfrequenzverstärker 104 übermittelt wird, auf. Obwohl eine getrennte Rauschkanaldemodulation und Signalkanaldemodulation wünschenswert ist, ist dies für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich. Daher umfaßt die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines gemeinsamen Demodulators, welcher sowohl die Signale als auch das Rauschen demoduliert.

In dem oben erörterten SECANT-System wird eine Vielzahl von Impulssignalen unterschiedlicher Frequenzen empfangen. Daher enthält der Block 110 mehrere Signalkanaldemodulatoren, die jeweils ein getrenntes auf die Frequenz eines dieser Frequenzen abgestimmtes Filter enthalten und getrennte Ausgänge 116-1 ... 116-n aufweisen. Selbstverständlich umfaßt die vorliegende Erfindung auch einen Asynchronimpulsempfänger mit nur einem einzigen Signalkanal im Unterschied zu der Vielzahl von Signalkanälen gemäß Fig. 1.

In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform des breitbandigen, begrenzenden Zwischenfrequenzverstärkers 104 dargestellt. Der Zwischenfrequenzverstärker 104 weist ein Eingangsfilter 300 auf, dessen Eingang das Zwischenfrequenzsignal vom Ausgang der Eingangsschaltungen 102 zugeführt ist. Das

das
Eingangsfilter 300 bestimmt/vom Zwischenfrequenzverstärker 104 übertragene Frequenzband. Das breitbandige Eingangsfilter 3OO kann aus einem Bandpaß, einer Bandsperre, einem Tiefpaß, einem Hochpaß oder irgendeiner Kombination davon bestehen, um den Eingangsfrequenzbereich des Zwischenfrequenzverstärkers 104 festzulegen. Im SECANT-System wird als Eingangsfilter 300 in der Regel ein Tiefpaß verwendet, und das breite Frequenzband,

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welches durch den Verstärker 104 im SECANT-System übertragen wird, erstreckt sich von ungefähr -9 bis ungefähr 30 MHz.

Der Zwischenfrequenzverstärker 104 enthält drei hintereinandergeschaltete Verstärker 302, 304 und 306. Jeder dieser Verstärker 302, 304 und 306 kann beispielsweise aus einer integrierten Schaltung hoher Verstärkung bestehen (z.B. Type MC159OG der Firma Motorola Semiconductor Products, Inc.). Kurz gesagt, besteht der Verstärker MCl590 aus einem Differenzeingangs-, Differenzausgangs-, Breitbandvideoverstärker mit unbeschalteten Ausgangsstufenkollektoren, und Kaskodeneingangsstufen mit Gleichstromverstärkungsregelung. Eine Begrenzung erfolgt zwischen den Eingangs- und Ausgangsstufen des MCl590-Verstärkers durch Sättigung und Sperrung bei hohem Eingangspegel. Die Gleichstromverstärkungsregelung des Verstärkers MCl590 erfolgt durch einen Eingangsstrom.

Der Ausgang des Eingangsfilters 300 ist mit dem Eingang eines Verstärkers 302 über eine den Gleichstrom blockierende Kapazität 308 und über einen Widerstand 310, welcher den Abschlußwiderstand des Filters 300 darstellt, verbunden.

Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 302 wird automatisch durch die Regelspannung geregelt, die ihm von der Rausch-AVR-Schaltung 112 über den Widerstand 314 zugeführt wird, der als ein quasi Konstantstromkonverter verwendet wird, um eine AVR-Stromregelung von einer Spannungsquelle zu gewährleisten. Die Kapazität 312 sorgt für eine Hochfrequenzüberbrückung.

Ein symmetrisches Ausgangssignal wird vom Verstärker 302 durch Lastwiderstände 316 und 318 erzeugt, die die Kollektorausgangsbelastung darstellen und mit einem festen positiven Potential verbunden sind. Da es sich bei den Ausgangsstufen des Verstärkers MC159O um stromkonstante Typen handelt, wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 302 durch den Wert der Lastwiderstände 316 und 318 bestimmt.

Der Ausgang des Verstärkers 302 ist mit dem Eingang des Verstärkers 304 über den Gleichstrom sperrende Kapazitäten 32O

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und 322 sowie den Widerstand 324 gekoppelt. Der Widerstand sorgt für eine gemeinsame Eingangsstufenspannung für den Verstärker 304 und beeinflußt ebenfalls die Verstärkung, da er als Differenzparallelbelastung für die vorhergehende Stufe 302 erscheint. Darüber hinaus werden die Werte der Kapazitäten 320 und 322 und der Wert des Widerstandes 324 beim SECANT-System so gewählt, daß sie als RC-Hochpaßfilter arbeiten, welches einen verlaufenden Frequenzgang bei niedrigen Frequenzen erzeugt.

In ähnlicher Weise wird das Ausgangssignal des Verstärkers 304, dessen Verstärkungsfaktor konstant ist, von Lastwiderständen 326 und 328 abgenommen und über Kapazitäten 330, 332 und einem Widerstand 334 auf den Eingang des Verstärkers 306 gekoppelt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 306, dessen Verstärkung durch eine unabhängige, über einen Widerstand 336 zugeführte Verstärkungsregelspannung von der Schaltung 114 geregelt wird, wird von Lastwiderstände 338 und 340 abgenommen. Die Lastwiderstände 326 und 328 des Verstärkers 304 und die Lastwiderstände 338 und 340 des Verstärkers 306 arbeiten in der gleichen, oben beschriebenen Weise wie die Lastwiderstände 316 und 318 des Verstärkers 302. Auch die Kapazitäten 330 und 332 und der Widerstand 334, durch die der Ausgang des Verstärkers 304 mit dem Eingang des Verstärkers 306 gekoppelt ist, entsprechen in ihrer Funktion den oben erörterten Kapazitäten 320 und 322 und dem Widerstand 324, welche den Ausgang des Verstärkers 302 mit dem Eingang des Verstärkers 304 koppeln. Der Zweck des Widerstandes 336, welcher mit dem des oben beschriebenen Widerstandes 314 übereinstimmt, besteht darin als Quasi-Konstantstrominverter zu arbeiten, um eine Stromsteuerung mittels einer Spannungsquelle zu bewirken. Die unabhängige Verstärkungsregelspannung kann lediglich eine Schaltspannung sein, die eine Ausgangs-Ein/Aus-Steuerung bewirkt, oder alternativ kann sie variabel sein, um eine Verstärkungsregelung für den Breitbandverstärker 104 zu bewirken, die unabhängig vom Wert der automatischen Verstärkungsregelspannung ist, die dem Verstärker 302 zugeführt wird. Einer der Vorteile des breitbandigen Verstärkers 104, der in Fig. 3 gezeigt ist, besteht

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darin, daß der Begrenzungspegel am Ausgang des Verstärkers 306, welcher den Ausgang des Verstärkers 104 bildet, unabhängig vom Grad der Verstärkungsregelung der verschiedenen, in Reihe geschalteten Stufen des Verstärkers 104 ist. Daher erfolgt die Begrenzung bei dem gleichen relativen Pegel. Ein weiterer Vorteil des breitbandigen Verstärkers der Fig. 3 besteht darin, daß Verzerrungen verringert werden durch die fortlaufende Differenzsignalkoppelung der in Reihe geschalteten Stufen des Breitbandverstärkers 104.

In'Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Rausch-AVR-Schaltung 112 dargestellt. Das Eingangssignal der Schaltung 112, das über einen Leiter 400 zugeführt wird, kann das Ausgangssignal vom Rauschkanaldemodulator 106 sein, das keine Signalimpulskomponente enthält oder alternativ dazu kann es das Ausgangssignal von einem gemeinsamen Demodulator (nicht gezeigt) sein, das sowohl eine Rauschkomponente als auch eine Signalimpulskomponente enthält. In jedem Falle wird das Eingangssignal der Rausch-AVR-Schaltung 112 auf dem Leiter 4OO als Eingangssignal sowohl einem nieaeTSfiScfrenzten Verstärker 402 als auch einer Vergleichsschaltung 404 zugeführt. Die Werte einer Kapazität 406 und von Widerständen 408 und 410, die in der in Fig. 4 gezeigten Weise geschaltet .sind, sind so be-

das
messen, daß/vom Verstärker 402 übertragene Niederfreguenzrauschen möglichst klein wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 402 wird durch einen Integrator integriert, welcher einen Verstärker 412, Widerstände 414 und 416 und eine Kapazität 418 enthält, die wie in Fig. 4 gezeigt, miteinander verbunden sind. Die Integratorzeitkonstante, welche durch die Werte der Widerstände 414 und 416 und der Kapazität 418 bestimmt ist, wird so gewählt, daß das niederfrequente Rauschen, welches zum Integratorausgang gelangt, möglichst klein wird. Das Ausgangssignal des Integrators ist eine Gleichspannung, die proportional zirmittleren Rauschspannung an seinem Eingang ist, und wird weiter durch eine Schaltung verstärkt, die aus einem Verstärker 420, Widerständen 422 und 424 und einem Symmetrieabgleichpotentiometer 426 besteht, die in der in Fig. 4 gezeigten Weise mit-

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einander verbunden sind und als Ausgangssignal der Rausch-AVR-Schaltung eine Rauschregelspannung erzeugen.

In dem oben erörterten Fall, in welchem das Eingangssignal der Rausch-AVR-Schaltung 112 auf der Leitung 400 vom Ravischkanaldemodulator 106 stammt, wird das Rauschniveau· auf der Leitung 400 nur solange proportional zum Rauchen am Eingang des Impulsempfangers 1OO sein, als der Zwischenfrequenzverstärker 104 nicht begrenzt. Wenn jedoch ein Signalimpuls mit einer so hohen Amplitude auftritt, daß der Zwischenfrequenzverstärker 104. begrenzt, wird das Rauschsignal auf der Leitung 400 um einen Betrag herabgesetzt, der von der Eingangsamplitude des dann zu verstärkenden Signalimpulses abhängt (je größer die Amplitude des Signalimpulses ist, desto größer ist auch die Verringerung der Rauschsignalamplitude). Wie bekannt, besteht der Grund hierfür darin, daß in einem begrenzenden Verstärker 2ine Rauschunterdrückung innerhalb von Intervallen auftritt, in welchen er so großes Eingangssignal empfängt, daß eine Begrenzung eintritt. Daher ist während dieser Intervalle der Eingangsrauschpegel auf der Leitung 400 nicht repräsentativ für den tatsächlichen Rauschpegel am Eingang des ImpuIsempfangers 100. Um eine Verfälschung des mittleren Pegels am Eingang des Integrators zu vermeiden, wird das Eingangssignal des Integrators auf ein festes Klemmbezugspotential 418, welches gleich dem nominalen, mittleren verstärkten Rauschsignalwert am Ausgang des Verstärkers 402 ist, geklemmt, wenn immer der Zwischenfrequenzverstärker 104 aufgrund des Empfanges eines Signalimpulses mit für eine Begrenzung genügender Amplitude tatsächlich begrenzt.

Wenn das Eingangssignal auf der Leitung 400 vom Rauschkanaldemodulator 106 stammt, wird das Klemmbezugspotential 428 dem Eingang des Integrators immer dann zugeführt, wenn das Ausgangssignal von der Vergleichsschaltung 404 zeigt, daß das Rauschsignal auf der Leitung 400 unter einen vorgegebenen Bezugswert gesunken ist. Dieser festgelegte Bezugswert wird durch die Einstellung des Symmetrieabgleichspotentiometers

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bestimmt. Die Vergleichsschaltung 404 tastet dann den normalerweise gesperrten Transistor 432 auf, wodurch das Klemmbezugspotential 428 an den Eingang des Integrators gelegt wird.

Wenn andererseits das Eingangssignal auf dem Leiter 400 durch einen gemeinsamen Demodulator erzeugt wird, werden auf dem Leiter 400 ebenfalls Signalimpulse mit relativ hoher Amplitude auftreten, wenn der Zwischenfrequenzverstärker 104 begrenzt. Solche Impulse hoher Amplitude können stark genug sein, um den Verstärker 402 zu sättigen, so daß während solcher Impulse hoher Amplitude kein Eingangssignal zum Integrator gelangt. Während dieser Intervalle wird dann dem Eingang des Integrators das Klemmbezugspotential dadurch zugeführt, daß das Ausgangssignal von der Vergleichsschaltung 404 den normalerweise gesperrten Transistor 432 immer dann öffnet, wenn das Signal auf der Leitung 400 auf den \orgegebenen Bezugswert angestiegen ist, welcher durch die Einstellung des Symmetrieableichspotentiometers 430 der Vergleichsschaltung bestimmt ist.

Die Rausch-AVR-Schaltung 112 kann daher für ein Arbeiten mit einem Eingangssignal sowohl vom Ausgang eines Rauschkanaldemodulators,, wie in Fig. 1 gezeigt, als auch alternativ vom Ausgang eines gemeinsamen Demodulators (nicht gezeigt) eingestellt werden. In jedem Falle hängt die Einstellung des Symmetrieabgleichspotentiometers 430 sowohl von der Regelverstärkung als auch dem nominalen Verhältnis vom Signal zum Rauschen des Asynchronimpulsempfängers 100.

Die jeweilige Polarität des Eingangsrauschens, der Signale oder der Verstärkungsregeleingangssignale kann alternativ positiv oder negativ sein, da die entsprechende Verstärker-, Vergleichet-, Klemmschaltungs- und Integratorpolaritäten entsprechend den betreffenden Eingangs- und/oder Ausgangspolaritäten gewählt werden können.

Bei der Beschreibung der Arbeitsweise des asynchronen Impulsempfangers 100 wird auf Fig. 5 Bezug genommen. Fig. 5

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zeigt eine graphische Darstellung von relativen Impulsamplituden einer Gruppe von empfangenen asynchronen Impulsen in einer Folge von solchen asynchronen Impulsen, wie sie in einem SECANT-System auftreten können. Jeder Impuls hat die gleiche, kurze Dauer von ungefähr einer Mlkrosekunde. Die relative Zeit des Auftretens eines jeden Impulses in der Folge und die relative Amplitude dieses Impulses innerhalb vorbestimmter Systemgrenzen sind zufällig. Insbesondere kann die Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten von aufeinanderfolgenden Impulsen relativ klein (wie die Zeitdauer zwischen dem Auftreten des Impulses 501 und des Impulses 500), oder relativ groß (wie dies im Fall zwischen der Zeit des Auftretens des Impulses 503 und des Impulses 502 ist) sein, oder zwei aufeinanderfolgende Impulse können jeweils aneinanderstoßen (wie dies der Fall zwischen der Zeit des Auftretens des Impulses 502 und des Impulses 501 ist). Darüber hinaus ist, wie in Fig. 5 gezeigt, der Dynamikbereich der Amplituden der Impulse in der asynchronen Folge beim SECANT-System sehr groß. Er erstreckt sich über einen Bereich von 45 dB (was einem Amplitudenverhältnis von ungefähr 17? entspricht). Der Asynchronjjnpul sempf anger 100 muß in der Lage sein, die einzelnen Impulse einer solchen asynchronen Impulsfolge aufzulösen, die von der Antenne 101 empfangen und dem Eingang zugeführt wird. Da sich außerdem ein Flugzeug, welches zum SECANT-System gehört und mit einem Asynchronimpulsempfänger 100 ausgerüstet ist, von einem relativ atörungsarmen Gebiet in ein relativ störungsreiches Gebiet bewegen kann, muß ein hohes Auflösungsvermögen des Impulsempfängers 100 innerhalb eines weiten Bereiches, unabhängig vom Rauschpegel an seinem Eingang, gewährleistet sein.

Die Amplitude eines Nutzsignalimpulses am Ausgang des

Zwischenfrequenzverstärker 104 ist gleich der Differenz zwi-

während

sehen dem Wert des Ausgangssignales des Verstärkers 104/des Auftretens eines Signalimpulses und einem Hintergrundrauschpegel oder -bezugswert am Ausgang des Verstärkers 104. Bei relativ hoher Amplitude der empfangenen Impulssignale, wie normaler-

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weise solchen, die von einem anderen Flugzeug des SECANT-Systems ausgesandt worden sind, deren Entfernung kleiner als die Hälfte eines vorgegebenen Maximalbereiches ist, wird der Zwischen-, frequenzverstärker 104 begrenzen, und das Ausgangssignal des Zwischenfrequenzverstärkers 104 wird dann immer einen gewissen, vorbestimmten Maximalwert aufweisen. Die Amplitude eines solchen Impulssignales, welche gleich der Differenz zwischen diesem Maximalwert und dem Hintergrundrauschsignalwert ist, wird also vom Wert des Hintergrundrauschsignales am Ausgang des Zwischenfrequenzver stärkers 104 abhängen. Wenn ein empfangener Impuls jedoch eine Amplitude aufweist, die nicht ausreicht, um den Zwischenfrequenzverstärker 104 begrenzen zu lassen, wie z.B. normalerweise bei einem Impuls, der von einem Flugzeug des SECANT-Systems ausgesandt worden ist, welches weiter als die Hälfte der Strecke bis zur Bereichsgrenze entfernt ist, wird die genaue Amplitude eines solchen Signalimpulses am Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 104 von der Amplitude des empfangenen Impulses abhängen, sie wird jedoch immer in einem Bereich zwischen dem Pegel des Hintergrundrauschens und dem Maximalwert, welcher auftritt, wenn der Zwischenfrequenzverstärker 104 begrenzt, liegen. Die Amplitude eines solchen Impulses, welche durch die Differenz zwischen seinem Pegel und dem des Hintergrundrauschens gegeben ist, wird daher, wie im. Begrenzungsfall, auch von dem Hintergrundratachen abhängen.

Da also der Pegel des Hintergrundrauschens als Bezugsgröße am Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 104 verwendet wird, sollte der Bezugspegel des Hintergrundrauschens am Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 104 im wesentlichen konstant und unabhängig vom tatsächlichen Rauschniveau am Eingang des Asynchronimpulsempfängers 100 bleiben. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung im wesentlichen durch die oben beschriebene Rückkopplung einer Rauschregelspannung zur Regelung der Verstärkung des Zwischenfrequenzverstärkers 104 erreicht.

Der Eingangsrauschpegel des Asynchronimpulsempfängers 100, welcher in erster Linie von der Rauschenergie bestimmt wird,

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welche von der Antenne 101 empfangen wird, wird darüber hinaus durch das weiße Eingangsrauschen beeinflußt, welches inhärent am Eingangswiderstand des Asynchronimpulsempfängers ICXD entsteht. Wie bekannt, ist die Intensität eines solchen weißen Eingangsrauschens eine Funktion der Temperatur des Eingangswiderstandes. Da es wünschenswert, jedoch nicht wesentlich ist, daß die Amplitude der geschützten Signalimpulse am Ausgang der Signalkanaldemodulatoren 110 unabhängig vom weißen Eingangsrauschen ist, und da der Verstärkungsfaktor des Zwischenfrequenzverstärker 104 durch das gesamte Rauschsignal, einschließlich des weißen Eingangsrauschens, geregelt wird, ist es wünschenswert, eine Temperaturkompensationsschaltung 108 zu verwenden (die entweder gemäß Fig. 1 oder gemäß Fig. 2 geschaltet sein kann), um den Einfluß von Änderungen des weißen Eingangsrauschens durch Temperaturänderungen zu beseitigen. Dies wird erreicht durch Steuerung der Abschwächung eines Abschwächers oder alternativ durch Steuerung der Verstärkung eines Verstärkers in der Temperaturkompensationsschaltung 108 mit einem Signal, welches von einem Meßfähler abgeleitet wird, der die Umgebungstemperatur des Impulsempfängers 100 abfühlt. Solch ein Meßfühler ist vorzugsweise in der Nähe des Eingangswiderstandes des Impulsempfängers 100 angeordnet.

Wenn das Eingangsrauschen anwächst, wird die Empfängerverstärkung im allgemeinen reduziert, bis das demodulierte Rauschen wieder sein ursprüngliches Niveau' annimmt. Im Gegensatz hierzu wird die EmpfangerverStärkung erhöht, wenn das Eingangsrauschen abnimmt. Die Empfängerverstärkung steht daher in automatischer Beziehung zum Eingangsrauschen ohne unangemessene Auswirkungen bei Veränderung der Amplituden, Folgefrequenz oder zeitlicher Lage der Impulse. Jeder Änderung in der Verstärkung des Zwischenfrequenzverstärkers 104 aufgrund von Änderungen in dem Teil des Eingangsrauschniveaus, welcher aus Temperaturänderungen am Eingangswidersland des Asynchronimpulsempfängers 100 resultiert, wird durch eine im wesentlichen gleiche und entgegengesetzt gerichtete Änderung der Abschwächung oder Verstärkung durch die Temperaturkompensations-

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schaltung 108 in Fig. 1 oder Fig. 2 entgegengetreten. Die Verwendung der Temperaturkompensationsschaltung 108 gewährleistet daher, daß die demodulierten Signalimpulsamplituden nicht
wesentlich von der Temperatur am Eingang zum Impulsempfänger
100 beeinflußt werden.

Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist angenommen worden/ daß der Asynchronimpulsempfänger 100 ein überlagerungsempfänger ist und daß der breitbandige, begrenzende
Verstärker einen Zwischenfrequenzverstärker bildet. Es ist
jedoch nicht wesentlich, daß der Impulsempfänger 100 ein überlagerungsempfänger und der breitbandige, amplitudenbegrenzende Verstärker ein Zwischenfrequenzverstärker sind. Erforderlich
ist nur, daß der breitbandige, begrenzende Verstärker ein Hochfrequenzverstärker ist, der in Reihe zwischen den Eingang und · Ausgang des Asynchronimpulsempfängers geschaltet ist.

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Claims

Patentansprüche

1.) Asynchronimpulsempfänger zum Signalempfang einer Folge von asynchron auftretenden Impulsen, die jeweils aus einem hochfrequenten Schwingungszug bestehen und eine relativ kurze Dauer aufweisen, wobei die Amplitudenverteilung unter den aufeinanderfolgenden Impulsen dieser Folge in einen relativ großen Dynamikbereich variiert, mit einem breitbandigen, amplitudenbegrenzenden, verstärkungsgeregelten Hochfrequenzverstärker mit einem Frequenzdurchlaßbereich, der breit genug ist, um die kurze Dauer eines jeden hindurchgelassenen Impulses zu bewahren, wobei dieser Hochfrequenzverstärker nur bei einem Impuls begrenzt, der eine Amplitude in einem höheren Teil des übertragenen Dynamikbereiches aufweist, und wobei dieser Hochfrequenzverstärker ein Ausgangssignal mit einer Signalkomponente und einer Rauschkomponente entsprechend der Impulsfolge, die ihm als Eingangssignal zugeführt ist, erzeugt, und mit einer Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung, welche auf das Ausgangssignal dieses Verstärkers anspricht und in der Lage ist, ein Gleichstromverstärkungsregelungssignal zu erzeugen, welches diesem Verstärker zur Verstärkungsregelung zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Verstärkungsregelungssignal allein von der Rauschkomponente am Ausgang des Hochfrequenzverstärkers abgeleitet ist.

2.) Empfänger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung (106, 112) zur automatischen Verstärkungsregelung eine Anordnung (404, 428, 430, 432) enthält, die das Verstärkungsregelungssignal während des Empfanges eines jeden Eingangssignalimpulses durch den Hochfrequenzverstärker auf einen Durchschnittswert des Rauschens klemmt.

3.) Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung (106, 112) zur automatischen Verstärkungsregelung einen Demodulator (106) aufweist, der auf einen Frequenzkanal innerhalb des Frequenzdurchlaßbereiches des

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Hochfrequenzempfängers anspricht, welcher frei von Signalimpulsen ist/ und daß die Anordnung zum Klemmen des Signales zu automatischen Verstärkungsregelung das Signal auf einem Durchschnittswert hält, wenn ein Signalimpuls eine Rauschdämpfung am Ausgang des Verstärkers verursacht.

4.) Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung (106, 112) zur automatischen Verstärkungsregelung einen Demodulator enthält, der auf Frequenzkanäle anspricht, in denen sowohl das Rauschen als auch Signalimpulse auftreten, und daß die Anordnung zum Klemmen des automatischen Verstärkungsregelungssignales dieses Signal auf einen Durchschnittswert niederhalten, wenn ein Signalimpuls ein hohes Ausgangssignal des Hochfrequenzverstärkers erzeugt.

5.) Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Ausgang des Verstärkers (104) zusätzlich eine Temperaturkompensationsschaltung (108) gekoppelt ist, die etwaige Einflüsse des temperatürabhangigen Rauschens am Eingang des Empfängers auf die Verstärkung des Verstärkers kompensieren.

6.) Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung (106, 112) zur automatischen Verstärkungsregelung enthält:

eine Demodulatoranordnung (106), die wenigstens auf die Rauschkomponente des ihrem Eingang zugeführten Ausgangssignales des Radiowellenverstärkers anspricht und eine demodulierte Spannung erzeugt;

eine Vergleichsschaltung (404), die ein Ausgangssignal nur darin liefert, wenn ihr Eingangssignal einen Bezugswert (430) erreicht;

eine Anordnung (400), die diese demodulierte Spannung als Eingangssignal sowohl dem niederfrequenzbegrenzten Verstärker (402) als auch der Vergleichsschaltung (404) zuführt;

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einen Integrator (402 - 418) dessen Eingang mit dem Ausgang des niederfrequenzbegrenzten Verstärkers (402) zur Integration von dessen Ausgangssignal gekoppelt ist;

eine Anordnung (428, 432) _t die sowohl mit der Vergleichsschaltung (404) als auch mit dem niederfrequenzbegrenzten Verstärker (402) gekoppelt ist und das Ausgangssignal des niederfrequenzbegrenzten Verstärkers lediglich beim Auftreten eines Ausgangssignales der Vergleichsschaltung auf ein bestimmtes
Rückführungspotential klemmt;

und eine Anordnung (420 bis 426) zur Zuführung des Ausgangssignales des Integrators als automatische Verstärkungsrege lungs spannung zum Hochfrequenzverstärker.

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