DE2405653B2 - Vorrichtung zur Lageermittlung einer vorbestimmten Schwingungsperiode eines Schwingungsimpulses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lageermittlung einer vorbestimmten Schwingungsperiode eines wiederholt ausgesendeten Schwingungsimpulses, insbesondere in Verbindung mit Loran-Navigationsverfahren, mit einer Einrichtung zum Empfang der Schwingungsimpulse und zum Bestimmen, wann ein Schwellwert der empfangenen Signalinformation überschritten wird, sowie einer damit verbundenen Einrichtung zum anschließenden Abtasten der Signalinformation.

Bei derartigen Vorrichtungen besteht ein Problem in der Bestimmung der relativen Lage der Vorderkante der empfangenen Loran-C- oder ähnlichen Funkortungsimpulse, die im allgemeinen aus mehreren Richtungen empfangen werden, so daß der Oberflächenwellenimpuls, den man auszuwerten wünscht, im Bereich seiner Vorderkante durch ionosphärische Echoimpulse aus derselben Sendung störend überlagert ist.

Verschiedene Vorschläge wurden bereits zum festlegenden Erfassen eines vorbestimmten Teils der Vorderkante z. B. eines Loran-C-Funkortungsimpulses gemacht, der von Fahrzeugen, z. B. Schiffen, aus einer Oberflächenwellensendung zu Navigations- und Ortungszwecken empfangen wird. Da die Ionosphären-Wellenausbreitung infolge der längeren Übertragungswege durch Reflexion an der Ionosphäre oder anderen Überboden-Reflexionsschichten einen zusätzlichen, verzögert kurz nach dem Empfang des Oberflächenwellenimpulses eintreffenden Impuls verursacht, hat der Loran-Empfänger Schwierigkeiten bei der Unterscheidung von dem Ionosphären-Wellen-Impuls und bei der Identifizierung der gewünschten Vorderkante des Oberflächenwellen-lmpulses — des einzigen Impulses, der sich zuverlässig für solche Funkortungszwecke benutzen läßt. Es wurden verschiedene Arten von Suchmechanismen für diesen Zweck entwickelt, wie z. B. die von der Sperry Gyroscope Co. in den ARN 78- und ARN 85-Loran-C-Empfängern oder in den LFE-Epsco-, ARN 94- und AN/PSN-2-Empfängern oder den Decca-ADL-21-Empfängern benutzen. Die ersten wurden z. B. in Instandhaltungshandbüchern mit den militärischen Bezeichnungen ARN 78, 85, 94 und AN/PSN-2 des United States Air Force and Army Electronic Command in Fort Monmouth, New Jersey — beschrieben.

Die beste Technik, die bisher entwickelt wurde, um *>o eine Lösung des Problems der störenden Überlagerung durch den folgenden, überlappenden Ionosphärenwellen-Impuls beim Bestreben, die Lage der Vorderkante des aus den Loran-Sendestationen hervorgehenden Oberflächenwellen-lmpulses zu bestimmen, zu versu- ^h"> chen, umfaßte die Überwachung eines vorbestimmten Zeitraums vor dem Zyklusabtastpunkt bei der Überwachung der empfangenen Impulse. Wenn das Vorhandensein einer Signalinformation festgestellt wird, wird dann das Abtasten in aufeinanderfolgenden Zeitabständen nach rückwärts vorgenommen.

Bei dieser Technik nimmt man an, die lonosphärenwelie verpaßt zu haben, und daß die empfangene Signalinformation sich in der Vorderkante des Oberflächenwellensignals befindet. Leider kann dies zu einem Irrtum führen, namentlich wenn das Signal-Rausch-Verhältnis schlecht ist, und es kann ein unbeabsichtigtes; Einrasten auf den vierten oder fünften Zyklus erfolgen, ohne daß der Fehler erkannt wird. Das Verfahren isl dabei kostspielig, da eine große Zahl datenverarbeitender Schaltkreise benötigt wird. Gleichwohl ist es das Beste, was die Fachwelt trotz beträchtlicher Bemühung zur Lösung des Problems bisher zu bieten hatte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Lagebestimmung vorbestimmter Zyklen in einer übertragenen HF-Impulsgruppe anzugeben, die von den vorerwähnten Fehlern frei ist, die genaue Lagebestimmung eines gewünschten Impulses in einer empfangenen impulsgruppe gewährleistet und zusätzlich mit einer weniger komplizierten und weniger kostspieligen Ausrüstung auskommt. Dabei soil es insbesondere möglich sein, die Lage der Vorderkante von ausgesandten Funkortungs-Impulsen zu bestimmen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein neuartiger Suchvorgang solche Fehlerprobleme der bekannten Systeme vollständig vermeiden kann, und die Erfindung benötigt günstigerweise weniger Ausrüstung mit Digital-Speichern und ähnlichen Einrichtungen als die erwähnten bekannten Schaltkreise, so daß ein weniger aufwendiger und zuverlässiger Empfänger erstellt werden kann. Insbesondere und zusammengefaßt ermöglicht die Erfindung eine Überwachung hinsichtlich der Impulsgruppen-Übertragungen und das Suchen nach Signalinformation während solcher Überwachung, die nach ihrer Auffindung oder Lagebestimmung das Abtasten der Signalinformation von rückwärts her — im Sinne der Zeitachse — in vorbestimmten, aufeinanderfolgenden Zeitabständen (ζ. Β. 30-μ5-Ιη-tervallen bei dem vorerwähnten Loran-C-Beispiel) ermöglicht, die im Vergleich zu der Radiofrequenz-Periodendauer verhältnismäßig lang sind, bis zu einem Zeitpunkt, von dem ab keinerlei Signalinformation mehr vorhanden ist. Das bedeutet, daß beim Rückwärtsabtasten der Einsatz des Oberflächenwellensignals überschritten wurde und gewährleistet ist, daß das anschließende Vorwärtsabtasten in anderen, engeren, vorbestimmten Zeitintervallen (z.B. 10 μ5 — im wesentlichen der Periode der der Impulsgruppe zugrunde liegenden Radiofrequenz) auf die Vorderkante des als Oberflächenwelle empfangenen Signals ohne Gefahr der störenden Überlagerung durch das nachfolgende Ionosphärenwellensignal trifft. Wenn erst einmal Signalinformation während des Vorwärtsabtastens wiedererscheint, wird erfindungsgemäß die Überwachung durch anschließendes Vorwärtsabtivsten bis zur Feststellung des Einsatzes eines vorbestimmten Zyklus fortgesetzt, wie nachstehend im einzelnen erläutert ist.

Die Erfindung wird ferner zwar in Verbindung mit der bevorzugten und wichtigen, veranschaulichten Anwendung auf Loran-C- und ähnliche navigatorische Empfangssysteme beschrieben, sie ist jedoch allgemein auf die Lagebestimmung von vorbestimmten Zyklen oder Teilen von HF-Impulsgruppen anwendbar, wenn dieselben Probleme fehlender Genauigkeit und/oder verfälschten Arbeitens auftreten. Selbstverständlich

können auch andere nach anderen Loran-Navigations-Verfahren arbeitende Empfänger die Techniken nach der Erfindung verwenden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptpatentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhaft ist bei der neuen Vorrichtung weiterhin, daß das lonosphärenwellen-Überlagerungsproblem bei Loran-C- und ähnlichen Radiosystemen gelöst wird, indem sie das Festhalten an der Vorderkante des empfangenen Oberflächenwellensignals ermöglichen, ohne daß die Gefahr der Erfassung eines ungewünschten Zyklus desselben besteht.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung werden nachstehend erläutert und sind spezieller in den Unteransprüchen umrissen.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine detaillierte Blockschaltung, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 2 eine Reihe von Wellenform-Diagrammen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig.l,

F i g. 3 einen bevorzugten Detailschaltkreis der Schaltung nach F i g. 1 und

Fig.4 und 5 weitere erläuterte Wellenform-Diagramme.

In F i g. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit einem Loran-C- oder einem ähnlichen System dargestellt. Eine Antenne 1 kann auf einem Fahrzeug, z. B. einem Schiff, angeordnet sein, das über den Empfang dieser nach dem Loran-System gesendeten Impulse zu navigieren wünscht. Die Antenne empfängt sowohl die vorerwähnten Oberflächen- als auch die lonosphärenwellen-lmpulse der Sendung. Die empfangenen, so überwachten Signale werden einem Radiofrequenz-Verstärker-Abschnitt 3 zugeführt, dessen Ausgangssignal an einen Abtast- und Haltekreis 5 und von dort an einen Analog/Digital-Wandler 7 weitergeleitet wird, der das Signal für die anschließende Verwendung in den nachstehend beschriebenen Logik-Schaltkreisen angepaßt oder verarbeitet.

Eines der Ausgangssignale 9 des Analog/Digital-Wandlers 7 wird als Phasen-Information (phase-lock data source) für eine Phasenregelung in einem Phasengleichschaltkreis (phase-lock circuit) 11 benutzt, der einen Oszillator 13 speist, um seine Frequenz zu steuern, wobei eine Frequenzteiler-Kette 15 angetrieben wird, die den Abtast- und Haltekreis 5 über die Leitung 17 auslöst. Das Phasensignal aus dem Kreis 11 gewährleistet durch Verändern der Frequenz des Oszillators 13, daß die Abtastauslösung über die Leitung 17 während der Nulldurchgänge der aufeinanderfolgenden Zyklen des HF-Trägers der empfangenen Loran-Impulsc erfolgt. Gemäß Fig. 2A wird beispielsweise die Oberflächenwcllengruppe von den dünnen Linien der aufeinanderfolgenden HF-Zyklen gebildet; und der verzögerte Impuls, der von der ersten lonosphärcnwelle mit größerer Amplitude als die der Oberflächenwelle empfangen wird, ist strichpunktiert, nach rechts übe •■lagernd dargestellt. Augenscheinlich kann es mehr als eine verzögerte lonosphärcnwelle geben, und das dargestellte Signal soll die letzte zu empfangende lonosphärcnwelle ausreichender Signiilstiirkc veranschaulichen, wobei zu bemerken ist, dali zwischen den empfundenen aufeinanderfolgend cn Ionosphären wcllenimpulsen Lücken bestehen. Das obenerwähnte Problem der störenden Überlagerung des Oberflächenwellensignals durch das eingeschlossene Ionosphärenwellensignal ist beim Auftreten zwischen dem dritten und vierten Zyklus dargestellt; genau genommen etwa 30 \i& nach dem Einsetzen des empfangenen Oberflächenwellenimpulses, falls es sich um Loran-C handelt, das eine HF-Zyklusperiode in der Größenordnung von 10μ5 hat. In den für solche Navigationssysteme festgelegten Normen ist vorgesehen, daß die minimale Ionosphärenwellenverzögerung, die Empfänger noch verarbeiten können müssen, ein solches 35-us-Intervall ist. Die stark verzögerten lonosphärenwellen können jedoch eine Verzögerung von selbst 500 bis 1000μ5 aufweisen.

Wie bereits erwähnt, besteht das Problem in der Festlegung auf den Einsatz des Zyklus der Vorderkante eines vorbestimmten Oberflächenwellenimpulses, der als dritter Zyklus in der Vorderkante der Impulsgruppe, als »Gewünschter Mitlauf-Punkt« bezeichnet, ausgewählt wurde. Jeder von dem Loran-Empfänger gemessene Impuls muß bei der Messung auf diesen gewünschten Mitlauf-Punkt bezogen werden, um eine genaue Navigation zu ermöglichen. Der Abtast-Auslöser des Abtast- und Halte-Schaltkreis 5, der durch den Phasengleichschalt-Oszillator 13 nach Fig.l gebildet wird, ist in F i g. 2B als »Phasengleichschalt-Abtast-Auslösung« bezeichnet und als am Ende des zweiten Zyklus auftretend dargestellt. Die digitale logische Schaltung in dem Frequenzteiler 15 läßt eine Impulsfolge über die Leitung 17 an den Abtast- und Haltekreis gelangen. Der Mitten- oder Phasengleichschalt-Abtast-Auslösungs-Impuls nach Fig. 2B wird von einem vorhergehenden Zyklus- Auswahl-Abtast-Auslösungs-Impuls, beispielsweise 2,5 μβ vor dem Phasengleichschalt-Abtast-Auslösungs-lmpuls, begleitet, und von einem sogenannten

Aufgefundenes-Signal-Detektor-Abtast-Auslösungs-Impuls, der 2,5 μβ nach dem Phasengleichschalt-Abtast-Auslösungs-Impuls auftritt.

Die Daten, die durch das Auslösen des Abtast- und Haltekreises 5 mittels des Detektor-Abtast-Auslöse-Impulses festgestellt werden, werden als die »Quadratur«- Daten bezeichnet, und sein Ausgang aus dem Analog/ Digital-Wandler 7 ist als bei 19 einem Begrenzte-Bandbreiten-lntegrator 21 zugeführt dargestellt, der durch einen Vor-Rückwärts-Zähler mit einer gewissen zeitlichen Nacheilung, das noch zu erklären sein wird verwirklicht sein kann. Ein Schwellwert-Überwachungs-Detektor 23 empfängt das Ausgangssignal des Begrenzte-Bandbreiten-lntegrators 21 und löst beirr Auftreten eines vorbestimmten Schwellenwerts eir Gatter 25 aus, das in 10-s-Zeitgeber-Suchintervallen vor einem Zeitgeber 27 aus betätigbar ist, um zi kontrollieren, ob die vorerwähnte 30-p^-vorbestimmte

r_)S Zeitintervall-Rückwärts-Abtast-Suche bewirkt wire oder ob die engere lO^s-Vorwärts-Suche-Betriebswei se anzuwenden ist. Wenn ein »Ja«-Signal am Ausgang 29 des Gatters 25 auftritt, das anzeigt, daß dci Schwellenwert in dem Schwellwert-Detektor 23 in den

,,,, 10-s-Zeitintervall erreicht oder überschritten wurd« (d. h., daß Signal-Information festgestellt wurde), s( wird das Ausgangssignal bei 29 über die Leitung 31 al: ein Vorwärts-Auslöse-Bcfehl zur Kontrolle der Vor wärts-Fntscheidungs-Logik 33 durch Zufuhr von Son

,,. dcr-Auslöscimpulscn bei 35 dem Frequenzteiler 1! übermittelt, so daß das Lorari-Impulszahl-Abtast-Auslö sungs-Signal, das über die Leitung 17 dem Abtast- un< Haltekreis 5 zugeführt wird, 30 μ* früher auftritt. Wem

andererseits das Ausgangssignal des Gatters 25 eine »Nein«-Antwort enthält, wird diese über eine Umkehrung (inverter) 37 längs einer »Nein«-Leitung 39 einem Vorderkanten-Lage-Zuordner 41 zugeführt, der über die Leitung 43 bestimmt, ob die Bandbreite des HF-Verstärkers 3 vergrößert wird oder nicht.

Der Ablauf beginnt mit dem ersten Auffinden von Signalinformation, das ein sofortiges Vorrücken der Abtastauslösungen um 30 jis veranlaßt.

Wenn, wie bereits erklärt, während der zweiten 10-s-Betätigung des Zeitgebers 27 keine Signalinformation empfangen wurde, verbreitert der Vorderkanten-Lage-Zuordner 41 über die Leitung 43 die Bandbreite des HF-Verstärkers 3, um die effektive Auflösung der Überwachung des Empfängers auszudehnen. Wenn jedoch während des nächsten 10-s-lntervalls des Zeitgebers 27 noch immer keine Signalinformation erhalten wurde, die den vorbestimmten Schwellenwert des Schwellwert-Detektors 23 übersteigt, dann ist der Vorderkanten-Lage-Zuordner 41 sicher, daß er sich vor der Vorderkante des Oberflächenwellensignals befindet. Der Vorderkanten-Lage-Zuordner 41 gibt deshalb einen Ausgang 45 an einen Rückwärts-Entscheidungs-Logik-Kreis 47, der auch an den Ausgang des Umkehrers 37 angeschlossen ist, so daß der Logik-Kreis 47 von dem Rückwärts-Abtastung-Auslöser in 10-μ5-Ιη-tervallen ausgelöst werden kann, wodurch die Auslösungen bei 49 in dem Frequenzteiler 15 abgezogen werden, um über die Leitung 17 die Auslösungen des Abtast- und Haltekreises 5 zurückzuhalten. Dies veranlaßt ein anschließendes Suchen in aufeinanderfolgenden ΙΟ-μβ-Intervallen in Richtung auf den Einsatz des Oberflächenwellenimpulses hin. Wenn das von dem Empfänger festgestellte Signal-Rausch-Verhältnis angemessen ist und anzeigt, daß tatsächlich Signal-Information des erforderlichen Schwellenwerts für den Mitlauf festgestellt wurde, wird der Ausgang des Gatters 25 wieder »Ja«, und der Vorderkanten-Lage-Zuordner 41 beendet die Betätigung des Rückwärts-Entscheidungs-Logik-Kreises 47. Die Vorderkanten-Lagebestimmung ist dann also direkt durchgeführt.

Es ist jetzt noch erforderlich, den gewünschten Mitlaufpunkt am Nulldurchgang am Ende des vorbestimmten dritten Zyklus des HF-Impulsträgers innerhalb der Empfänger-Impulsgruppe zu erfassen. Der Vordcrkanten-Lage-Zuordner 41 entfernt mittels seines dritten Ausgangs 51 einen Sperr-Block an einem weiteren Schwellwert-Detektor 53, der zu diesem Dritter-Zyklus-Auswahl-Schaltkreis gehört. Dieser Schaltkreis ist dargestellt mit einem Zyklus-Auswählkreis 55 (cycle selection enhancement circuit), dessen Eingang von der H F-Verstärkerstufe 3 gespeist wird, und der seinerseits einen weiteren Abtast- und Haltekreis 57 speist, der ebenfalls von der Loran-Impulszahl-Abtast-Auslöser-Leitung 17 ausgelöst wird. Das Ausgangssignal dieses Abtast- und Haltckreises 57 wird einem zweiten Analog/Digital-Wandler 59 zugeführt, dessen Ausgangssignal bei 61 integriert wird und an den vorerwähnten Schwellwert-Detektor 53 gelangt, dessen Sperrwirkimg von dem Vorderkanten-Lage-Zuordrer 41 über seinen Anschluß 51 aufgehoben wurde.

Die Vorderkanten-Liigebeslimmungs-Schaltkrcise haben also jetzt die direkte Bestimmung des Obcrflächcnwcllen-Signals so ermöglich!, daß jede übliche Lagebcstimmiings- und Hnlte-Schaltung das gewünschte Ergebnis der festlegenden Erfassung eines vorbestimmten Teils eines vorbestimmten Zyklus herbeiführen kann. Die Wirkungsweise des die Elemente 53, 55, 57, 59 und 61 umfassenden, bevorzugten Systems soll nun beschrieben werden.

Der Zyklus-Auswähl-Kreis 55 nach F i g. 1 ist in Fig. 3 durch ein Niedrig-(?-Kerbfiltcr, eine Summierschaltung Σ, einen verstellbaren Widerstand Pund einen Umkehrer /verwirklicht dargestellt. Der Niedrig-(?-Filter sieht eine genaue Differenzierung des Eingangssignals vor, so daß die Einhüllende der Eingangswellen- form gemäß A in Fig.4 in eine darunter dargestellte Ausgangswellenform B umgewandelt wird. Die Eingangswellenform /I wird durch das einstellbare Potentiometer P im Pegel herabgesetzt, dann bei i umgekehrt und bei Σ zusammen mit dem abgeleiteten Ausgang ßdes Kerbfilter-Signals summiert. Die sich am Ausgang der Summierschaltung ergebende Wellenform D, Fig. 3 und 4, hat ihren Nulldurchgang /V, der sich entsprechend der Einstellung des Potentiometers F bewegen läßt. Das läßt sich nur erreichen, wenn das Kerbfilter auf die Trägerfrequenz abgestimmt ist, d. h., wenn das Filter wie ein differenzierender Schaltkreis wirkt. Da ein Polaritätswechsel einer eingehüllten Wellenform nur zu diskreten Zeitpunkten (nämlich bei den Nulldurchgängen) auftreten kann, nimmt die Au5gangs-HF-Wellenform Daus dem Zyklus-Auswählkreis 55 die in F i g. 5 dargestellte Form mit an der Stelle N in Fig.4 auftretender Phasenumkehr an. Durch Verstellen des Polentiometers P läßt sich diese Phasenumkehr an jedem beliebigen Punkt herbeiführen, wie z. B. die Punkte n\ bis /?s in F i g. 5. Der Punkt /73 ist jedoch als vorbestimmter Nulldurchgang nach dem Ende des dritten Zyklus ausgewählt, um in der oben erläuterten Weise einen von Störungen durch ionosphärenwellenfreien Betrieb zu gestatten.

Das Ausgangssigr.al des Zyklus-Auswählkreises 55 wird nun von dem Zyklus-Auswähl-Abtast-Auslöser nach Fig. 2 abgetastet und über den Analog/Digital-Wandler 59 dem Integrator 61 zugeführt. Falls der Empfänger das Signal vor dem Nulldurchgangspunkt Λ der Wellenform D abtastet, wird der Ausgang des Integrators 61 negativ. Der Schwellwertdetektor 53 spricht darauf an und veranlaßt eine Verzögerung der Abtast-Auslöse-Impulse auf der Leitung 60 um 10 μς. Sollten jedoch die integrierten Daten anzeigen, daß der Nulldurchgang N durchlaufen ist, so werden die Daten positiv, der positive Schwellwert wird überschritten, und die Abtast-Auslöse-Impulse werden um 10|is vorgerückt. Auf diese Weise wird ein Zyklus-Wähl-Vorgang in einer geschlossenen Schleife vorgenommen. Der jetzt ausgewählte Punkt (n₃ in Fig. 5) ist der dritte Zyklus, wie er durch den Vorgang der Einstellung des Potentiometers P, wie oben beschrieben, vorbestimmt wurde.

Die Abtast- und Haltekreise, die für einen hart begrenzten Verarbeitungsempfänger 5 und 57 benutzt werden, können durch Schaltungen vom Typ SN-7474-Flip-Flop oder SN-74 S 112-7K-Flip-Flop realisicrl werden. Die Funktion des Analog/Digital-Wandlers läßt sich in ähnlicher Weise gleichzeitig durch dieselben Schaltkreise durchführen. Die Integratoren können SN-74192-Vor-Riickwärts-Zähler sein. Ebenso können der Frequenzteiler, der Zeitgeber, der Bcgrenzte-Bandbrciten-lntcgrator usw. aus ICs der Typen SN 7400 7410, 7414, 7490 und anderen Typen der 7400-Familie bestehen.

Im Betrieb wurde ein Empfänger dieser Art mil dem Loran-C-Verfahren erprobt. Dieser Empfänger war in einem INTERNAV-IOl-Loran-C-Navigationsgerät.hcr-

gestellt von der International Navigation Corporation in Waltham, Mass., unter Verwendung von Texas-Instruments-Serie-74-Mikroschaltkreisen und HF-Schaltkreisen, die Standard-Transistoren, -Widerstände und -Kondensatoren enthielten, die über einen Temperaturbereich von O⁰C bis +55°C arbeiten. Erfolgreicher Loran-C-Betrieb wurde in den Vereinigten Staaten, Kanada, Norwegen und Groß-Britannien erreicht. Viele unterschiedliche lonosphärenwellen-Bedingungen herr herrschten während der Erprobungsstadien. Der Empfänger arbeitet in so geringer Entfernung wie 80 km von der Station und ist so weit von ihr entfernt wie 2400 km. In allen Fällen, wenn das Oberflächenwellensignal-Rausch-Verhältnis innerhalb der Systemtoleranz lag, d.h. bei einem 20-dB-Signdl-Rausch-Verhältnis oder besser, ermöglichte der Empfänger eine Vorderkanten-Lagebestimmung. Das heißt, der Empfänger unterschied erfolgreich zwischen lonosphärenwellen und Oberflächenwellen und erfaßte eindeutig die Oberflächenwelle. Dies steht im Gegensatz zu den vorbekannten

Empfängern bei mittleren bis extremer. Entfernungsbereichen, die während zehn Prozent der Zeit mindestens eine ihrer drei Nachführschleifen auf eine Kombination von Oberflächenwellen- und lonosphärenwellen-Signalen festlegen.

Als Ergebnis des Einsatzes der Vorderkanten-Lagebestimmung anstelle der sonst benötigten Aufgefundenes-Signal-Detektoren ermöglicht die Erfindung weiterhin die Einsparung von Teilen, so daß kostengünstigere Geräte gebaut werden können. Da gemäß der Erfindung die Integratoren mit begrenzter Bandbreite, die in den das aufgefundene Signal behandelnden Schaltkreisen 21 benutzt werden, im Zeitmultiplex-Verfahren arbeiten, und an die Stelle der bekannte getrennte Begrenzt-Bandbreiten-lntegratoren sowohl für die Vorderkante oder Oberflächenwellen-Lagebestimmung als auch für die Aufgefundenes-Signal-Anzeige treten, läßt sich ein einfacher Geräteaufbau verwirklichen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Lageermittlung einer vorbestimmten Schwingungsperiode eines wiederholt ausgesendeten Schwingungsimpulses;, insbesondere in Verbindung mit Loran-Navigationsverfahren, mit einer Einrichtung zum Empfang der Schwingungsimpulse und zum Bestimmen, wann ein Schwellwert der empfangenen Signalinformation überschritten wird, sowie einer damit verbundenem Einrichtung zum anschließenden Abtasten der Signalinformation, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Abtasten in Rückwärtsrichtung in vorbestimmten, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen vorgenommen wird, die verhältnismäßig lang im Vergleich zur Schwingungsdauer der Hochfrequenz sind, bis keine Signalinformation mehr angetroffen wird; durch eine mit der Empfangs- und Bestimmungseinrichtung verbundene Einrichtung (33) zum anschließenden Abtasten in Vorwärtsrichtung in kürzeren, vorbestimmten, aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, bis die Signalinformation wieder erscheint; und durch eine mit der letzterwähnten Einrichtung zusammenarbeitende Einrichtung (41) für die Fortsetzung des Vorwärtsabtastens bis zu einer vorbestimmten Schwingungsperiode innerhalb des Impulses und Mittel (5) zum Festlegen der Empfangseinrichtung auf diesen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5) zum Festlegen so eingestellt ist, daß sie wirksam werden, wenn das Ende der vorbestimmten Schwingungsperiode erreicht ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur fortgesetzten Abtastung eine Einrichtung (55) zum Kombinieren der Impulssignalinformation mit ihrer Ableitung zwecks Erzielung eines Nulldurchgangs (N)enthäh sowie eine Einrichtung (P)zum Einstellen ^⁰ der Lage dieses Nulldurchganges in Vorwärtsrichtung längs der aufeinanderfolgenden Schwingungsperiode unter der Einhüllenden des Schwingungsimpulses bei der vorbestimmten Schwingungsperiode.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwärtsabtastung durch Empfang der Signalinformation über ein verhältnismäßig schmales Band, im Vergleich zu einem verhältnismäßig breiten während der Vorwärtsabtastung, bewirkt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Zeitgeber (27) für die Zeitgeber der Suchzeit, während der das Schwellwertsignal nicht empfangen wird, und zum Erweitern des Empfangsbandes des Empfängers (3) nach einer vorbestimm- ten Suchzeit.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (41), die in dem Fall betätigbar wird, daß die Suche mit verbreiterter Bandbreite über eine vorbestimmte Suchzeit nicht zum Empfang eines Schwellwertsignals geführt hat, um anschließend die Suche über solche aufeinanderfolgenden Suchzeiten fortzusetzen, von denen jede zeitlich gegenüber der vorhergehenden vorgeschritten ist. ^h5

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das schmale und breite Band so eingestellt werden, daß sie für

50 die Verarbeitung der maximalen und minimalen zeitlichen Abstände der bei Loran-Navigationsverfahren auftretenden Oberflächen- und lonosphärenwellenimpulse geeignet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die fortgesetzte Vorwärtsabtastung bewirkt wird, bis das Ende der vorbestimmten Schwingungsperiode erreicht ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Nulldurchgang am Ende der vorbestimmten Schwingungsperiode durch Abtasten vor demselben und Vergleich mit dem Abtasten hinter demselben bewirkt wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fortgesetzte Vorwärtsbewegung dadurch bewirkt wird, daß die lmpulssigna!^;nformation mit ihrer Ableitung zwecks Erzielung eines Nulldurchgangs kombiniert und die Lage dieses Nulldurchgangs in der Vorwärtsrichtung längs der aufeinanderfolgenden Schwingungsperioden innerhalb des Impulses verändert wird.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs- und Bestimmungseinrichtung einen Hochfrequenz-Verstärker (3) umfaßt, der über einen Abtast- und Haltekreis (5) an einen Analog/Digital-Wandler (7) angeschlossen ist, der einen Phasengleichschalt-Daten-Ausgang (9) und einen Quadratur-Daten-Ausgang (19) aufweist, von denen der erstere über eine Phasengleichschalt-Schleife (11) an Mittel (13, 15) zum Vorrücken oder Verzögern des Abtast- und Haltekreises (5) und der letztere über einen Schmalband-Integrator (21) an einen Schwellwert-Detektor (23) angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, (laß die Einrichtung zum Vorwärts- und Rückwärlsaotasten einen mit dem Hochfrequenz-Verstärker (3) verbundenen Schwingungs-Auswählkreis (55) umfaßt, der die empfangene Impulsgruppensignalinformation mit ihrer Ableitung kombiniert, um einen Nulldurchgang (N) zu erhalten; ferner eine Einrichtung (P) zum Einstellen der Lage dieses Nulldurchgangs {n\ — ns) in Vorwärtsrichtung längs der aufeinanderfolgenden Schwingungsperioden innerhalb der Einhüllenden des Schwingungsimpulses auf der vorbestimmten Schwingung, ferner einen an den Schwingungs-Auswählkreis (55) angeschlossenen Abtast- und Haltekreis (57), der einen weiteren Analog/Digital-Wandler (59) speist; ferner einen an den letzteren angeschlossenen Integrator (61) und Schwellwert-Detektor (53), der die Phasengleichschaltschleife (11, 13, 15) so steuert, daß die den zuerst genannten Abtast- und Haltekreis (5) vorrücken oder verzögern läßt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, gekennzeichnet durch ein an den Schwellwert-Detektor (23) angeschlossenes, durch den Such-Zeitgeber (27) gesteuertes Gatter (25), das über einen Vorderkanten-Lage-Zuordner (41) und über Verzögerungs- (47) und Vorrück-Entscheidungs-Logik-Kreise (33) zur Steuerung der Phasengleichschaltschleife (11) mit dieser verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasengleichschaltschleife einen Oszillator (13) umfaßt, der eine Frequenzteiler-Kette (15) speist, welche ihrerseits mit dem

erstgenannten Abtast- und Haltekreis (5) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderkanten-Lage-Zuordner (41) einen mit dem Hochfrequenz-Verstärker (3) verbundenen Ausgang (43) aufweist, um dessen Bandbreite in Auswirkung des Ausgangs des Schwellwert-Detektors (23) und des Gatters (25) zu verändern.

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