DE2523288A1 - CIRCUIT FOR GENERATING VARIABLE DELAYS - Google Patents
CIRCUIT FOR GENERATING VARIABLE DELAYSInfo
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Description
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,·:,;, κ-.,-iETSCH 26.5.1975, ·:,;, Κ -., - iETSCH May 26, 1975
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Q O i · H A R D S T R. 8 1 QO i HARDST R. 8 1
Thomson - CSP, Paris, Bid. Haussmann 173 (Frankreich)Thomson - CSP, Paris, Bid. Haussmann 173 (France)
"Schaltung zur Erzeugung veränderlicher Verzögerungen""Circuit for generating variable delays"
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung veränderlicher Verzögerungen hoher Stabilität, die für Radarsimulatoren verwendbar ist.The invention relates to a circuit for generating variable High stability delays that can be used for radar simulators.
In der Hochfrequenztechnik sind die Erzielung und Verwendung von Verzögerungen zu den verschiedensten Zwecken bekannt.The achievement and use of delays for the most varied of purposes are known in high-frequency technology.
In der Radartechnik und der damit zusammenhängenden Simulationstechnik werden Schaltungen verwendet, die den Zweck haben, ein oder mehrere Signale vorgegebenen Wertes zu verzögern, um beispielsweise Festechos auszublenden oder in einem Simulator Festechos und/oder bewegliche Echos zu simulieren.In radar technology and the associated simulation technology Circuits are used which have the purpose of delaying one or more signals of a given value in order to for example, to hide fixed echoes or to simulate fixed echoes and / or moving echoes in a simulator.
Signalverzögerungsschaltungen, die mit Verzögerungsleitungen arbeiten, sind bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch um aus einer Vielzahl von Verzögerungszellen bestehende Leitungen, die i im Niederfrequenzbereich und mit direkter Umschaltung arbeiten. Derartige Schaltungen erfordern Filtervorgänge, die recht aufwendig sein können, so daß die entsprechenden Filterschaltungen meist verhältnismäßig viel Raum beanspruchen. Darüber hinaus ist die mit solchen Schaltungen erzielbare Stabilität allenfalls mittelmäßig zufolge des Umstandes, daß die Verwendung von solchen niederfrequenten Schaltungen Frequenzumsetzungen und Filtervorgänge erfordert.Signal delay circuits using delay lines are known. However, this is off lines consisting of a plurality of delay cells which i work in the low frequency range and with direct switching. Such circuits require filtering processes, which are quite expensive can be, so that the corresponding filter circuits usually take up a relatively large amount of space. Furthermore the stability that can be achieved with such circuits is at best mediocre due to the fact that the use of such low-frequency circuits require frequency conversions and filtering operations.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der einleitend angegebenen Art zu schaffen, die von diesem Nachteil frei ist und Signale liefert, deren Verzögerungswerte sich über einen großen Bereich erstrecken, ohne daß eine Beeinträchtigung der Stabilität eintritt oder Störstrahlungen oder parasitäre Spektrallinien entstehen.The invention is based on the object of creating a circuit of the type specified in the introduction, which is used by this Disadvantage is free and delivers signals whose delay values extend over a large range without a The stability is impaired or interference radiation or parasitic spectral lines arise.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen angegeben. The solution to this problem is given in the claims.
Als besonderer Vorteil dieser Lösung ist neben der erreichten' hohen Stabilität über einen weiten Bereich von Verzögerungswerten der Umstand zu nennen, daß die Echos auch getrennt und unabhängig voneinander ausgewählt werden können, was vor allem für einen Doppler-Radar-Simulator von Bedeutung ist.A particular advantage of this solution is, in addition to the ' high stability over a wide range of delay values, the fact that the echoes are also separate and independent can be selected from each other, which is especially important for a Doppler radar simulator.
In der Zeichnung ist die Schaltung nach der Erfindung anhand einer beispielsweise gewählten Ausführungsform schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:In the drawing, the circuit according to the invention is schematically simplified on the basis of an embodiment selected as an example shown. It shows:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltung nach der Erfindung undFig. 1 is a block diagram of a circuit according to the invention and
Fig. 2 ein etwas ausführlicheres Blockschaltbild der Schaltung nach Fig. 1.FIG. 2 shows a somewhat more detailed block diagram of the circuit according to FIG. 1.
Fig. 1 zeigt im Blockschaltbild eine Schaltung, die in der Lage ist, Signale hoher Stabilität zu liefern, die mit unterschiedlichen Verzögerungen behaftet sind.Fig. 1 shows a block diagram of a circuit which is able to deliver signals of high stability with different Delays are fraught with.
Diese Schaltung umfaßt nacheinander einen Eingang 1, einen Leistungsverstärker 2 und eine diesem nachgeschaltete Verzögerungsleitung 3, die durch die Punkte 4, 5, 6 schematisch angedeutete Abgriffe besitzt. Jeder Abgriff ist mit einem derThis circuit comprises an input 1, one after the other Power amplifier 2 and a delay line 3 connected downstream of this, which is indicated schematically by points 4, 5, 6 Owns taps. Each tap is associated with one of the
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rauscharmen Verstärker 7, 8, 9 verbunden, deren Ausgänge mit ; einem elektronischen Schalter 10 verbunden sind. Je nach der | gewünschten Zahl von Verzögerungen können mehrere Verzögerungs-j leitungen in Serie geschaltet werden, da die hierfür verwend- ; bare QvaatEleitung aus mechanischen Gründen eine bestimmte Länge nicht überschreiten kann, die jedoch ihrerseits die maximal mit einer Leitung erzielbare Verzögerung festlegt. In Pig.l ist eine zweite Verzögerungsleitung 11 wiedergegeben, die gleichartig wie die erste aufgebaut ist und deren Eingang über einen Leistungsverstärker 12 mit dem Ausgang des dem letzten Abgriff der Verzögerungsleitung 3 zugeordneten Verstärkers 9 verbunden ist. Diese Serienschaltung von zwei Leitungen, die beliebig fortgesetzt werden kann, gestattet es, eine sehr große Zahl von Verzögerungen bereitzustellen. Jeder Abgriff der Leitung 11, bezeichnet durch die Punkte 13, I1J, 15 ist wiederum mit einem rauscharmen Verstärker 16, 17» 18 verbunden und die Ausgänge dieser Verstärker sind mit demlow noise amplifiers 7, 8, 9 connected, the outputs of which with; an electronic switch 10 are connected. Depending on the | desired number of delays, several delay lines can be connected in series, since the used for this; For mechanical reasons, a bare QvaatEleitung cannot exceed a certain length, which in turn determines the maximum delay that can be achieved with a line. In Pig.l a second delay line 11 is shown, which is constructed in the same way as the first and whose input is connected via a power amplifier 12 to the output of the amplifier 9 assigned to the last tap of the delay line 3. This series connection of two lines, which can be continued as desired, makes it possible to provide a very large number of delays. Each tap of the line 11, denoted by the points 13, I 1 J, 15 is in turn connected to a low-noise amplifier 16, 17 »18 and the outputs of these amplifiers are connected to the
elektronischen Schalter 10 verbunden. Letzterer wird durch i eine Wahlschaltung 19 gesteuert, die als Entfernungswahlschaltung bezeichnet werden kann und die Auswahl einer bestimmten Verzögerung von Hand ermöglicht, so daß am Ausgang 20 simulier-; te, mit den ausgewählten Verzögerungen behaftete Signale auftreten. Diese Signale, die Pestechos simulieren, können an- ; schließend in bewegliche Echos umgeformt werden.electronic switch 10 connected. The latter is controlled by a selection circuit 19, which acts as a distance selection circuit can be designated and allows the selection of a certain delay manually, so that at the output 20 simulier-; te signals with the selected delays occur. These signals, which simulate plague echoes, can be switched on; are then converted into moving echoes.
Wie bereits gesagt, sind die in dieser Schaltung verwendeten Verzögerungsleitungen Quarzleitungen, auf denen sich akustische Oberflächenwellen fortpflanzen. Sie besitzen den Vorteil, auf hohen Trägerfrequenzen arbeiten zu können, was die Verwendung aufwendiger Filterschaltungen vermeidet, die bei im Niederfrequenzbereich arbeitenden Verzögerungsleitungen erforderlich sind. Die Schalleitungen aus Quarz gestatten außerdem eine Erhöhung der Durchlastfbandbreite des Systems, in dem sie Anwendung finden.As stated earlier, the delay lines used in this circuit are quartz lines on which propagate surface acoustic waves. They have the advantage of being able to work on high carrier frequencies, what the use of complex filter circuits avoids the delay lines operating in the low frequency range required are. The quartz sound conductors also allow an increase in the throughput bandwidth of the system, in which they are used.
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Die Arbeitsweise von Quarzverzögerungsleitungen läßt sich kurz wie folgt zusammenfassen: Die Quarzverzögerungsleitungen nutzen die Fortpflanzung von akustischen Oberflächenwellen oder Rayleigh-Wellen aus. Ein Wandler für Rayleigh-Wellen besteht aus zwei auf der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates aufgebrachten, ineinandergreifenden Kammelektroden. Die übertragungsfunktion eines Wandlers hängt von der Zahl der Kammzinken ab, und zwar sind die Durchlaßbandbreite und die Verluste des Wandlers umgekehrt proportional zur Zahl der Kammzinken. Sofern das thermische Rauschen am Ausgang der Leitungen nicht störend ist, ist eine kleine Zahl von Kammzinken vorteilhaft. Die akustische Portpflanzung geschieht praktisch verlustlos und die vorteilhafteste Leitung ist daher die Leitung mit der unter Berücksichtigung der mechanischen Grenzen größtmöglichen Länge.The operation of quartz delay lines can be briefly summarized as follows: The quartz delay lines exploit the propagation of surface acoustic waves or Rayleigh waves. There is a converter for Rayleigh waves of two interlocking comb electrodes applied to the surface of the piezoelectric substrate. The transfer function of a transducer depends on the number of teeth of the comb, namely the pass bandwidth and the losses of the converter is inversely proportional to the number of teeth. Provided the thermal noise at the output of the lines is not bothersome, a small number of comb teeth is advantageous. The acoustic port planting happens practically Lossless and the most advantageous line is therefore the line with the taking into account the mechanical limits greatest possible length.
Die Leitung oder jede der in Serie geschalteten Leitungen weist eine bestimmte Anzahl von Abgriffen auf. Die Wahl der Verzögerungen geschieht mit Hilfe des elektronischen Schalters 10 in Fig. 1 durch eine Kombination der an den verschiedenen Abgriffen verfügbaren Verzögerungen, wobei die gewünschte Verzögerung an den Klemmen einer Summiersehaltung erhalten wird.The line or each of the lines connected in series has a certain number of taps. The choice of Delays are done with the aid of the electronic switch 10 in Fig. 1 by a combination of the various Taps available delays, the desired delay being obtained at the terminals of a summing circuit will.
In einer praktischen Ausführungsform umfaßt eine Leitung vier Zwischenabgriffe im Abstand von 6 /us, d.h. einen Abgriff pro Kilometer. Je nach maximaler Verzögerung, die dem Echo erteilt werden soll, 1st es - wie erwähnt - zweckmäßig, mehrere Leitungen in Serie zu schalten. Um beispielsweise eine Verzögerung entsprechend etwa 15 Kilometern zu erzielen, benötigt man zwei bis vier Leitungen je nach Länge einer Leitung.In a practical embodiment a line comprises four intermediate taps spaced 6 / µs apart, i.e. one tap per kilometer. Depending on the maximum delay that is to be given to the echo, it is - as mentioned - expedient, several To connect lines in series. For example, to achieve a delay corresponding to about 15 kilometers is required you have two to four lines depending on the length of a line.
Fig. 2 zeigt ein etwas mehr Ins einzelne gehendes Blockschaltbild der Schaltung nach Fig. 1 unter besonderer Berücksichtigung des elektronischen Schalters 10.Fig. 2 shows a somewhat more detailed block diagram the circuit according to FIG. 1 with special consideration of the electronic switch 10.
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Das auf die Arbeitsfrequenz der Leitungen umgesetzte und von den vorangehenden Zwischenfrequenzstufen abgegebene Eingangssignal durchläuft einen Leistungsverstärker 2 mit Anpassungsschaltung, bevor es auf die betrachtete Quarzleitung 3 gelangt. Diese Leitung ist in einem Gehäuse untergebracht und besitzt beispielsweise vier in vorbestimmten Abständen angeordnete Abgriffe oder Ausgänge 300, 301, 302, 303. Jeder dieser Abgriffe ist mit einer Verstärkerstufe 304 bis 307 verbunden, deren Ausgang mit dem elektronischen Schalter 10 verbunden ist. Dieser umfaßt im beschriebenen Ausführungsbeispiel Halbleiter-Schwellwertelemente 100 bis 107, hier ein Verstärkertransistor und eine Diode, die ein analoges UND-Glied oder einfach eine Torschaltung bilden. Im Normalzustand sind der Transistor und die Diode gesperrt. Bei Anlegen einer Vorspannung an die Basis des Transistors werden dieser und die Diode leitend. In der Praxis ist jeder Ausgang eines einem Abgriff der Verzögerungsleitung zugeordneten Verstärkers mit zwei gleichartig aufgebauten Schaltern verbunden, wobei einer dieser Schalter der Auswahl einer Verzögerung beispielsweise für ein bewegliches Echo und der andere der Auswahl derselben Verzögerung für ein Festecho zugeordnet ist. Die Einzelschalter jedes Ausgangs sind jeweils mit einer Summierstufe 21 bzw. 22 verbunden, die mit dem Ausgang der verschiedenen Dioden verbunden ist. Diese Summierstufe ist ein ODER-Glied, bestehend beispielsweise aus einem Summierwiderstand, der die verschiedenen Verzögerungen summiert, die durch Durchschalten eines oder mehrerer der Einzelschalter mittels der Wahlschaltungen 19 und 190 ausgewählt wurden. Die Wahlschaltungen 19 und 190 sind von Hand, beispielsweise von der Prontplatte des Simulators aus bedienbar.The input signal converted to the operating frequency of the lines and emitted by the preceding intermediate frequency stages passes through a power amplifier 2 with matching circuit before it is applied to the quartz line 3 under consideration got. This line is accommodated in a housing and has, for example, four arranged at predetermined intervals Taps or outputs 300, 301, 302, 303. Each of these taps is connected to an amplifier stage 304 to 307, the output of which is connected to the electronic switch 10. In the exemplary embodiment described, this comprises semiconductor threshold value elements 100 to 107, here an amplifier transistor and a diode, which is an analog AND gate or simply a Form gate circuit. In the normal state, the transistor and the diode are blocked. When applying a bias to the base of the transistor, this and the diode become conductive. In practice, each output is one tap of the delay line associated amplifier connected to two switches of the same construction, one of these switches being the Selecting one delay, for example, for a moving echo and the other selecting the same delay for one Fixed echo is assigned. The individual switches of each output are each connected to a summing stage 21 or 22, the connected to the output of the various diodes. This summing stage is an OR element, consisting for example of a summing resistor that represents the various delays summed up, selected by switching through one or more of the individual switches by means of the selector circuits 19 and 190 became. The selector circuits 19 and 190 can be operated manually, for example from the front panel of the simulator.
Jedes der ODER-Glieder 21, 22 umfaßt darüber hinaus noch einen Sondereingang 210 bzw. 220, der von einer vorgeschalteten Verzögerungsleitung kommt, sofern eine solche existiert, und der folglich die bereits verzögerten Signale überträgt, zu denen eine zusätzliche Verzögerung hinzugefügt werden soll.Each of the OR gates 21, 22 also includes a special input 210 or 220, which is provided by an upstream Delay line comes, if one exists, and which consequently transmits the signals that have already been delayed, to which an additional delay should be added.
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Die Ausgangssignale der Glieder 21, 22 werden anschließend in der Figur nichtdargestellten Festechoverstärkern oder Mobilechoverstärkern zugeführt.The output signals of the elements 21, 22 are then fixed echo amplifiers or mobile echo amplifiers (not shown in the figure) fed.
Der Abgriff 303 der betrachteten Verzögerungsleitung kann - wie veranschaulicht - zusätzlich noch mit einem Verstärker 12 verbunden sein, der mit einer zusätzlichen, in Fig. 2 nichtdargestellten Quarzleitung verbunden ist.The tap 303 of the delay line under consideration can - as illustrated - can also be connected to an amplifier 12, which is connected to an additional amplifier shown in FIG not shown quartz line is connected.
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