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System zur zweiseitigen Informationsübertragung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur zweiseitigen Informationsübertragung
zwischen einer ersten und einer zweiten Station, bei dem jeweils sendeseitig mittels
eines eine Pseudozufallsfolge erzeugenden, grundtaktgesteuerten Codegeneratcrseine
Bandspreizung vorgenommen und jeweils empfangsseitig diese Bandspreizung vor der
eigentlicgen Demodulation mittels eines eine identische Pseudozufallsfolge erzeugenden
grundtaktgesteuerten Generators wieder rückgängig gemacht wird.
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Systeme dieser Art sind in besonderer Weise für deu Datentransfer
zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden mobilen Stationen geeignet, bei
denen es auf eine hohe Störsicherheit der Nachrichtenübertragung ankommt. Die Spreizung
der Nutzsignalbandbreite hat hier den Effekt, daß das Nutzsignal gleichsam über
ein breI-tes Frequenzspektrum verschmiert übertragen wird. Die Banaspreizung kann
dabei auf verschiedene Weise vorgenomLen werden Die bekannteste Methode besteht
darin, das einem Träger aufmodulierte Signal sendeseitig in der Phase mittels der
von einem Codegenerator erzeugten Pseudozufallsfolge hoher Bitfrequenz umzutasten.
Die außerordentlich hohe Unempfindlichkeit eines in dieser Weise mittels Bandspreizung
übertragenen Nutzsignals gegen elektromagnetische Störer ist dadurch bedingt, daß
ein in das zu übertragende Frequenzband hineinfallender Störer, der dabei eine große
Amplitude gegenüber der spektralen Amplitude des Nutzsignals haben kann, bei der
empfangsseitig durchzufüilrenden Aufhebung der Bandspreizung seinerseits energiemäßig
über ein weites Frequenzband gespreizt wird, während die Energie des Nutzsignals
in ein schmales Frequenzband zussmmengezoben wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein System der einleitend
beschriebenen Art eine Lösung anzugeben, die unter Gewährleistung hoher Anforderungen
an die Störsicherheit einer zweiseitigen Informationsübertragung eine Verminderung
des technischen Aufwands mit sich bringt, gegebenenfalls zusätzlich eine genaue,
störsichere Entfernungsmessung erlaubt und darüber hinaus zusätzliche Vorteile für
den Betrieb eines solchen Systems bietet.
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Ausgehend von einem System zur zweiseitigen Informatiorlsübertragung
zwischen einer ersten und einer zweiten Station, bei dem jeweils senaeseitig mittels
eines eine Pseudozufallsfolge erzeugenden, grundtaktgesteuerten Generators eine
Bandspreizung vorgenommen und jeweils empfangsseitig diese Bandspreizung vor der
eigentlichen Demodulation mittels eines eine identische Pseudozufallsfolge erzeugenden
grundtaktgesteuerten Generators wieder rückgängig gemacht wird, wird diese Aufgabe
gemaß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf der zweiten der beiden Stationen der
von der Synchronisiereinrichtung des ='rnpfängers synchronisierte Grundtaktgenerator
zugleich den Grundtaktgenerator für den Sender abgibt.
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Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß bei Systemen
zur zweiseitigen Informationsübertragung auch dann, wenn die Art der in beiden Richtungen
zu übertragenden Informationen sehr unterschiedlich sind, wie das beispielsweise
beim Datentransfer eines Flugobjekts mit einer Bodenleitstelle der Fall ist, von
einer funktionellen Verknüpfung zwischen Sender und Empfänger im Flugobjekt Gebrauch
gemacht werden kann, ohne hierdurch Zugeständnisse an die Störsicherheit der Übertragung
machen zu müssen.
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Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind die Pseudozufallsgeneratoren
des Senders und des Empfängers der zweiten der beiden Stationen für wenigstens eine
gleiche Perioden-
länge der sie erzeugenden Folgen ausgelegt und
mit ihren Setzeingängen an eine gemeinsame, vorzugsweise grundtaktsynchro nisierte
Setzeinrichtung angeschaltet. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der sende-
und der empfangsseitige Pseudozufallsgenerator, auch wenn sie unterschiedliche Codes
erzeugen, stets in definierter Weise gleichzeitig gestartet werden und somit eine
phasenstarre Anordnung der beiden Pseudozufallsfolgen gewährleistet ist.
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Eine weitere Verminderung des Aufwands durch die erfindungsgemäße
funktionelle' Verknüpfung ist dann gegeben, wenn dem Sender und dem Empfänger der
zweiten der beiden Stationen ein Pseudozufallsgenerator gemeinsam zugeordnet ist,
und hierbei dem Sender und dem Empfänger die Pseudozufallsfolge mit unterschiedlicher,
eine ausreichende gegenseitige Entkopplung von Sender und Empfänger gewährleistenden
Zeitlage zugeführt ist.
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Die erinS*ndungsgemäße funktionelle Verknüpfung von Sender und Empfänger
auf der zweiten der beiden Stationen hat zur Folge, daß im synchronisierten Zustand
die Zeitlage der Pseudczufallsfolge im ankommenden Signal am Eingang des Empfängers
der zweiten Station hinsichtlich der Zeitlage der Pseudozufallsfolge im Signal am
Ausgang des Senders dieser Station eindeutig definiert ist. Bewegen sich beide Stationen
relativ zueinander und ist es aus betrieblichen Gründen erforderlich, die augenblickliche
gegenseitige Entfernung beider Stationen zu ermitteln, so kann dies in Weiterbildung
der Erfindung in außerordentlich vorteilhafter Weise durch eine auf der ersten Station
angeordnete Entfernungsmeßeinrichtung geschehen, die die Entfernung zwischen beiden
Stationen über die Messungter gegenseitigen Verschiebung der Folgen der Pseudozufallsgeneratoren
von Sender und Empfänger ermittelt.
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Werden im zweiseitigen Verkehr der beiden Stationen für beide Ubertragungseinrichtungen
identische Pseudozufallsfolgen verwendet - diese Voraussetzung ist zumindest dann
gegeben, wenn auf der zweiten Station Sender und Empfänger nicht nur von einem gemeinsamen
Grundtaktgenerator, sondern auch von einem gemeinsamen Pseudozufallsgenerator Gebrauch
machen, dann muß immer dann, wenn die Pseudozufallsfolge des auf der ersten Station
ankommenden Signals die gleiche Zeitlage aufweist wie die Pseudozufallsfolge im
auf der Sendeseite abgehenden Signal, verhindert werden, daß der Grundtaktgenerator
des Empfängers auf dieser ersten Station sich auf die Pseudozufallsfolge im von
dieser Station ausgesendeten Signal synchronisiert. Dies kann zweckmäßig dadurch
erreicht werden, daß der Empfänger eingangsseitig eine seinen Eingang kurzschließende
Schalteinrichtung aufweist, die von der Entfernungsmeßeinrichtung dann und nur dann
betätigt ist, wenn die von ihr festgestellte Zeitverschiebung zwischen den Folgen
der Pseudozufallsgeneratoren gleich einer oder einem Vielfachen einer Folgenperiode
beträgt.
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Die Entfernungsmeßeinrichtung kann in einfacher Weise einen taktgespeisten
Start-Stop-Zähler und ein dem Start-Stop-Zähler nachgeschaltetes, im Rhythmus der
Folgenperiode von einem Übergabepuls gesteuertes Register aufweisen. Dabei wird
der Start-Stop-Zähler im Rhythmus der Folgenperiode des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators
gestartet und im Rhyt'nmus der Folgeperiode des empfangsseitigen Pseudozufallsgenerators
gestoppt.
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Eine in dieser Weise ausgebildete Entfernungsmeßeinrichtung kann dadurch
in ei.nfacher Weise zusätzlich zu einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung enzeitert
sein, daß dem Register ein weiteres Register nachgeschaltet ist, das vom gleichen
Ubergabepuls wie das vorgeschaltete Register gesteuert wird und daß die Ausgänge
beider Register mit den entsprechenden Eingängen eines Subtrahierers verbunden sind,
an dessen
Ausgang die der Geschwindigkeit proportionale Bezugsgröße
ansteht.
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Die Genauigkeit der mit der genannten Entfernungsmeßeinrichtung erreichten
Entfernungamessung ist von der Genauigkeit bestimmt, mit der der Grundtaktgenerator
auf der zweiten Station und auf der Empfangsseite der ersten Station in ihrer Phase
auf den Bittakt der Pseudozufallsfolge im jeweils ankommenden Signal synchronisierbar
ist. Diese Genauigkeit ist wegen des hier zur Anwendung kommenden Korrelationsempfangs
auBerordentlich hoch. Sie beträgt jeweils nur einen Bruchteil eines Bits. Bei einer
Frequenz fc der Grundtaktgeneratoren von 100 IHz und einem üblichen Synchronisationsfehler
O,1.1/fc ergibt dies eine Meßgenauigkeit von + 30 cm.
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Die Entfernungamessung ist ähnlich der Nahrichtenübertragung aufgrund
der Bandspreizung weitgehend unempfindiich gegen elektromagnetische Störungen auf
den Übertragungswegen.
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Mittels der Entfernungsmeßeinrichtung ist es möglich, in außerordentlich
vorteilhafter Weise von einer auf der ersten der beiden Stationen vorzusehenden
Einrichtung zur schnellen Wiedersynohronisation Gebrauch zu machen, die aus einer
gesteuerten Setzeinrichtung für den empfangsseitigen Pseudozufallsgenerator und
einem Steuersignalgeber besteht, von denen der Steuersignalgeber auf einen von der
empfangsseitigen Synchronisierschaltung gemeldeten Synchronisationsverlust ein gegenüber
dem Folgenanfang des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators zeitverzögertes Steuersignal
an die Setzeinrichtung abgibt. Dabei ist die Größe der Zeitverschiebung durch den
mittelbar vor dem Ausfall der Synchronisation ermittelten Entfernungs¢sert am Ausgang
der Entfernungsmeßeinrichtung bestimmt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform für eine solche Einrichtung
weist der Steuersignalgeber einen Schvrellendetektor
auf, dessen
Ausgang mit dem Steuereingang der Setzeinrichtung verbunden ist. Der eine Eingang
des Schwellendetektors steht gegebenenfalls über eine Speicherschaltung hinweg mit
dem Ausgang der Entfernungsmeßeinrichtung in Verbindung. Dem anderen Eingang des
Schwellendetektors ist die Ausgangsgröße eines Intgrators zugeführt, dessen Einfang
über ein logisches Netzbei Meldung werk/ eines Synchronisationsverlustes mit dem
darauffolgenden Anfang einer Folge des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators ein
Startimpuls zugeführt ist. Der Rückstelleingang des Integrators ist mit dem Ausgang
des Schwellendetektors verbunden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für eine Entfernungs-und eine
Geschwindigkeitsmeßeinrichtung auf der ersten der beiden Stationen sind in den Ansprüchen
10 und 11 angegeben.
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Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch
näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten: Fig. 1 das Blockschaltbild einer
ersten Station nach der Erfindung, Fig. 2 das nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild
der Modulationselnrichtung des Senders der ersten Station nach Fig. 1, Fig. 3 das
nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild einer weiteren lviodulationseinrichtung
des Senders der ersten Station nach Fig. 1, Fig. 4 das nähere Einzelheiten aufweisende
Blockschaltbild der Synchroisiereinrichtung des Empfängers der ersten Station nach
Fig. 1, Fig. 5 .dasBlockschaltbild der zweiten Station nach der Erfindung, Fig.
6 eine Variante des Blockschaltbildes der Sender und Empfänger gemeinsamen Einrichtung
der zweiten Station nach Fig. 5,
Fig. 7 das nähere Einzelheiten
aufweisende Blockschaltbild der Setzeinrichtung nach Fig. 5, Fig. 8 die Funktion
der Setzeinrichtung nach Fig, 7 näher erläuternde Zeitdiagramme, Fig. 9 das nähere
Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild der Entfernungsmeßeinrichtung nach Fig.
1, Fig. 10 die Funktion der Entfernungsmeßeinrichtung nach Fig. 9 näher erläuternde
Zeitdiagramme, Fig. 11 das Blockschaltbild einer zu einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung
erweiterten Entfernungsmeßeinrichtung nach den Fig. 1 und 9, Fig. 12 eine weitere
Entfernungsrneßeinrichtung nach Fig. 1, Fig. 13 eine weitere Geschwindigkeitsmeßeinrichtung,
Fig. 14 das nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild der Einrichtung zur
schnellen Wiedersynchronisation nach Fig. 1, Fig. 15 die Funktion der Einrichtung
zur schnellen idiedersynchronisation nach Fig. 14 näher erläuternde Zeitdiagramme.
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Die in Fig. 1 dargestellte erste Station St1 besteht aus dem Sender
S1 mit dem Eingang e1 für den Anschluß einer Signal quelle, dem Empfänger El mit
dem Ausgang al für den Anschlu.rs der das empfangene und demodulierte Signal weiterverarbeitenden
Schaltung, einer Entfernungsmeßeinrichtung EM, einer Einrichtung WS für eine schnelle
Wiedersynchronisation und der Weiche W1,, über die aer Ausgang~des Senders und~der
Eingang des Empfängers mit der Antenne Al verbunden sind.
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Der Sender S1 umfaßt die Modulationseinrichtung MO mit dem Anschluß
1 für das eingangsseitig zuzuführende Signal, mit dem Anschluß 2 für die Zuführung
des in der Modulationseinrichtung aufbereiteten Signals zum Sendeverstärker Vs,
dem Anschluß 4 für den die Zeitbasis des Systems darstellenden quarzgesteuerten
Grundtaktgenerators TG und den Anschluß 3 für die Zuführung der vom Pseudozufallsgenerator
PZG is er-
zeugten Fseudozufallsfolge. Der Pseudozufallsgenerator
PZG Is weist einen TaKteingang für die die Zuführung der Schwingung des Grundtaktgenerators
TG auf sowie mehrere Ausgänge, die mit den entsprechenden Eingängen eines Worttakterzeugers
WT verbunden sind. Der Worttakterzeuger WT besteht eingangsseitig aus einem Mehrfach-UND-Gatter
U1, das über seinen Ausgang in Abhängigkeit einer bestimmten Stellung des aus einem
rückgekoppelten Schieberegister bestehenden Pseudozufallsgenerators die bistabile
Kippschaltung FF1 schaltet.
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Der Empfänger El weist einen Eingangsverstärker Ve auf, dem eine seinen
Eingang kurzschließende Schalteinrichtung s1 vorgeschaltet ist. Hinter dem Eingangsverstärker
Ve wird das ankommende Signal in einem die Bandspreizung aufhebenden Demodulator
DS von der Pseudozufallsfolge befreit. Hierzu wird dem Demodulator DS die vom Pseudozufallsgenerator
PZG 1e erzeugte Pseudozufallsfolge zugeführt, die mit der Pseudozufallsfolge im
ankommenden Signal identisch ist. Hinter dem Demodulator DS folgt der Bandpaß BP,
dem sich der eigentliche Signaldemodulator De anschließt. Der Pseudozufallsgenerator
PZG 1e des Empfängers Ei wird vom Takt des in der Phase synchronisierten Oszillators
VCO gesteuert.
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Für die Phasensynchronisation ist die Synchronisierschaltung SS vorgesehen.
Wie der sendeseitige Pseudozufallsgenerator ist auch der empfangsseitige Pseudozufallsgenerator
mit einem Worttakterzeuger WT verbunden. Die Synchronisierschaltung SS weist den
Anschluß 19 für den Steuereingang des Oszillators VCO,.den Anschluß 18 für die Zuführung
des empfangenen Signals vom Ausgang des Eingangsverstärkers Ve, die Anschlüsse 16,und
17 für die Zuführung der vom Pseudozufallsgenerator PZG le erzeugten Folge mit einer.vorgegebenen
gegenseitigen zeitlichen Verschiebung und den Anschluß 20 für die Abgabe einer Meldung
bei erkanntem Synchronisationsverlust auf.
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Die Entfernungsmeßeinrichtung EM weist den Anschluß 5 für die Zuführung
des Wortaktsignals vom Ausgang des Worttakterzeugers WT des Senders S1, den Anschluß
7 für die Zuführung des Worttaktsignals vom Ausgang des Worttaktgebers WT des Empfängers
El, den Anschluß 6 für die Abgabe der der ermittelten Entfernung entsprechenden
Bezugsgröße, den Anschluß 8 für die Abgabe eines Steuersignals an die Schalteinrichtung
s1 des Empfängers E1, den Anschluß 9 für die Zuführung der Schwingung des Grundtaktgenerators
TG des Senders S1 oder bei erhöhter Anforderung an die Meßgenauigkeit für die Zuführung
einer Schwingung aus einem Frequer.znormal mit einer gegenüber der Grundtaktfrequenz
höheren Frequenz und den Anschluß 10 für die Zuführung eines von der Schwingung
des Grundtaktgenerators TG abgeleiteten Übergabepulses TU auf.
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Die Einrichtung WS zur schnellen Wiedersynchronisation weist de Anschluß
11 für die Zuführung des Worttaktsignals am Ausgang des Worttakterzeugers WT des
Senders S1, den Anschluß 12 für die Zuführung eines Signals von der Synchronisiereinrichtung
SS des Empfängers El, das einen Synchronisationsverlust anzeigt, den Anschluß 13
für die Abgabe eines Setzimpulses für den Pseudozufallsgenerator des Empfängers
El, den Anschluß 14 für die Zuführung der invertierten Schwingung des Oszillators
VCO und den Anschluß 15 für die Zuführung der am Ausgang (Anschluß 6) der Entfernungsmeßeinrichtung
anstehenden Entfernungsbezugsgröße auf. Die Invers ion der Schwingung des Oszillators
VCO des Empfängers am Anschluß 14 der Einrichtung WS wird durch den in der Zuleitung
auf Seiten des Empfängers vorgesehenen Inverter In herbeigeführt.
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Bei einer ersten Ausführungsform der Modulationseinrichtung MG nach
Fig. 2 wird die Pseudozufallsfolge mit dem zu übertragenden Signal im Mischer IIU
vereinigt, beispielsweise in Form einer Modulo-2-Addition und anschließend im Umsetzer
UM in
die gewünschte Radiofrequenzlage umgesetzt. Der Unsetzoszillator
US ist dabei ein vom Grundtaktoszillator über den Anschluß 4 injektionssynchronisierter
Impait-Oszillator.
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Die in Fig. 3 dargestellte weitere Ausführung der Modulationseinrichtung
NO des Senders S1 nach Fig. 1 besteht eingangsseitig aus dem Varaktor-Modulator
t, über den die Schwingung des Umsetzoszillators US vom Signal in der Frequenz moduliert
wird. Anschließend wird das frequenzmodulierte Signal im Breitbandmoduiator SM mit
der einem zweiten Eingang zugeführten Pseudozufallsfolge im Frequenzband gespreizt.
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Die Synchronisiereinrichtung SS stellt, wie Fig. 4 zeigt, einen DLL-Kreis
(Delay-Locked-Loop-Kreis) dar, wie er beispielsweise durch die Literaturstelle "IEBE
Transactions on Communication Technology" Vol, COM-15, No. 1, Feb. 1967, S. 69 bis
78 bekannt ist. Das elngangsseitige Signal wird über den Anschluß 18 jeweils einem
Eingang der drei Mischer M1, M2 und M3 zugeführt. Die eigentliche Phasenschleife
wird durch die beiden parallelen Zweige mit den Mischern Ml und M2 dem Addierer
su und dem Schleifenfilter LF gebildet. Jeder der beiden parallelen Zweige besteht
neben dem Mischer Ml bzw. M2 aus einem Bandpaß BP1 bzw. BP2 und einem Gleichrichter
GL1 bzw. GL2. Der dritte Zweig, der der Überwachung des Zustandes der Synchronisierschaltung
dient, besteht aus der Hintereinanderschaltung des Mischers M3 des Bandpasses BP3,
des Gleichrichters GL3 und des Detektors Ke. Dem Mischer N3 ist die Pseudozufallsfolge
am Anschluß 17, die der Pseudozufallsfolge am Anschluß 18 voreilt, über das Verzögerungsglied
T1 zugeführt, dessen Verzögerung gleich der halben Zeitdifferenz zwischen den beiden
an den Anschlüssen 17 und 18 anstehenden Pseudozufallsfolgen gewählt ist. Der Detektor
Ke weist neben dem Ausgang mit dem Anschluß 20 für die Meldung eines Synchronisationsverlustes
einen weiteren Ausgang auf, der mit dem Steuereingang des in der Zuleitung vom Schleifenfilter
LF
zum Anschluß 19 angeordneten Schalteinrichtung s2 verbunden
ist. Im synchronisierten Zustand weist die Schalteinrichtung s2 die in Fig. 4 dargestellte
Schaltstellung auf. Am zweiten Anschluß der einen Umschalter darstellenden Schalteinrichtung
s2 liegt eine Gleichspannung uo an. Geht die Synchronisation verloren, dann schaltet
der Detektor Ke die Schalteinrichtung s2 um und meldet zugleich den Synchronisationsverlust
zum Anschluß 20. Die nurmehr- am Steuereingang des Oszillators VCO nach Fig. 1 anliegende
Gleichspannung uo bewirkt eine Frequenzdrift des Oszillators in einer bestimmten
Richtung, die im Zusammenwirken mit der noch zu beschreibenden und in ihrer Funktion
zu erläuternden Einrichtung WS nach Fig. 1 eine schnelle Wiedersynchronisation herbeiführt.
Sobald der Detektor Ke die wiedererlangte Synchronisation erkemlt, schaltet er die
Schalteinrichtung s2 in die in Fig. 4 angegebene Lage wieder zurück.
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.Die in Fig. 5 dargestellte zweite Station St2 besteht aus dem Empfänger
E2 mit dem Ausgang a2, dem Sender S2 mit dem Eingang e2 für die Signalquelle, der
Sender und Empfänger gemeinsamen Schaltungsanordnung GE und der Weiche W2, über
die der Ausgang des Senders und der Eingang des Empfängers mit der Antenne A2 verbunden
sind. Die Baugruppen von Sender und Empfänger der zweiten Station St2, die den Baugruppen
von Sender und Empfänger der ersten Station 5t1 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.
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Die gemeinsame Schaltungsanordnung GE umfaßt hier neben der Synchronisiereinrichtung
SS' den Oszillator VCO und den empfangsseitigen Pseudozufallsgenerators PZG 2e,
die bei der ersten Station 5t1 ausschließlich dem Empfänger El zugeordnet sind,
den sendeseitigen Pseudozufallsgenerator PZG 2s, die beiden Pseudozufallsgeneratoren
gemeinsame Setzeinrichtung Se und den Inverter In. Die Synchronisier-
einrichtung
SS' unterscheidet sich vorder Synchronisiereinrichtung SS nach der Fig. 4 lediglich
darin, daß der Detektors Ke hier einen zum Anschluß 20 führenden Ausgang für die
Meldung eines Synchronisationsverlustes aufweist. Die Setzeinrichtung Se weist den
Anschluß 21 für die Zuführung eines die Setzeinrichtung betätigenden Startimpulses
is, den Anschluß 22 für den Setzeingang, des dem Empfänger zugeordneten Pseudozufallsgenerators
PZG 2e, den Anschluß 23 für den Setzeingang des dem Sender zugeordneten Pseudozufallsgenerators
PZG 2s und den Anschluß 24 für die Zuführung der Taktschwingung des Oszillators
VCO über den Inverter In auf.
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Beide Pseudozufallsgeneratoren haben die gleiche Folgenlänge.
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Die erzeugten Folgen können jedoch verschieden sein. In diesem Falle
sind dann die Pseudozufallsgeneratoren für möglichst kreuzkorrelationsfreie Folgen
zu bemessen, um eine gute gegenseitige Entkopplung von Sender und -Empfänger zu
gewährleisten. Bei Verwendung kreuzkorrelationsfreier Codes kann die in Fig. 1 auf
Seiten des Empfängereingangs vorgesehene Schalteinrichtung s1 entfallen. Die Setzeinrichtung
Se gewährleistet, daß beide Pseudozufallsgeneratoren gleichzeitig und definiert
gestartet werden. Weitere Maßnahmeii für ihre gegenseitige Synchronisation sind
nicht erforderlich, da sie beide mit der gleichen Taktschwingung versorgt werden.
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Einer der beiden Pseudozufallsgeneratoren der gemeinsamen Schaltanordnung
GE kann entfallen, wenn für beide Ubertragungsrichtungen von der gleichen Pseudozufallsfolge
Gebrauch gemacht wird. Die entsprechende Variante der gemeinsamen Schaltungsanordnung
GE' ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei kann auch auf eine besqndere Setzeinrichtung
Se verzichtet werden. Dem Sender und Empfänger gemeinsamen Pseudozufallsgenerator
PZG 2 wird der ihn definiert setzende Puls is unmittelbar zugeführt.
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Die Setzeinrichtung Se nach Fig. 7 besteht aus der bistabilen Kippstufe
FF2 und der monostabilen Kippstufe MF. Die bistabile Kippstufe FF2 hat den Setzeingang
Set, der mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe MF verbunden ist. Dem Eingang
der monostabilen Kippstufe wird über den Anschluß 21 der Startimpuis is zugeführt.
Die bistabile Kippstufe FF2 ist am Ausgang Q zu den beiden Eingängen R und S rückgekoppelt
und erhält an ihrem Takteingang über den Anschluß 24 den invertierten Takt des Oszillators
VCO nach Fig. 5. Der Ausgang Q der bistabilen Kippstufe ist mit den Anschlüssen
22 und 23 verbunden.
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Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Setzschaltung Se nach
Fig. 7 dienen die in Fig. 8 dargestellten, mit kleinen Buchstaben bezeichneten Zeitdiagramme.
Die.kleinen Buchstaben finden sich in der Schaltung nach Fig. 7 wieder und markieren
die Stellen, an denen die in den Diagrammen mit der Amplitude A über der Zeit t
dargestellten Spannungen auftreten. Bei den noch zu erläuternden zusammengehörigen
Figuren 9 und 10 sowie 14 und 15 ist die Zuordnung der Zeitdiagramme der Figuren
10 und 15 zu bestimmten Stellen der.Schaltungen der Fig. 9 und 14 in entsprechender
Weise vorgenommen.
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Bei Auftreten des Startimpulses is entsprechend dem Diagramm b wird
die monostabile Kppstufe MF vom "Null" -Zustand in den "Eins'-Zustand entsprechend
Diagramm c umgeschaltet und damit die bistabile Kippstufe FF2 am Ausgang Q vom '!Eins"-Zustand
in den sNull"-Zustand umgeschaltet. In Übereinstimmung mit der inneren Zeitkonstante
der monostabilen Kippstufe fällt diese nach der Zeit t1 in ihre ursprüngliche Ausgangslage
zurück. Der Schaltzustand der bistabilen Kippstufe am Ausgang Q bleibt jedoch aufgrund
der Rückkopplung bis zum Auftreten einer abfallenden Flanke des gegenüber dem den
Pseudozufallsgenerator ansteuernden Taktes invertierten Taktes entsprechend dem
Diagramm d erhalten. Während der Zeit des Setz-
impulses von der
Dauer t2 entsprechend dem Diagramm f werden die Pseudozufallsgeneratoren gesetzt
und mit der aufsteigenden Flanke dieses Setzimpulses gestartet.
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Schieberegistern bestehenden Pseudozufallsgeneratoren werden jeweils
mit der absteigenden Flanke des ihnen vom Oszillator VCO zugeführten Taktes weitergeschaltet.
Die Setzschaltung Se startet die Pseudozufallsgeneratoren nach einem Setzvorgang
definiert mit der absteigenden Flanke des invertierten Taktes, so daß eine unkontrollierbare
Beeinflussung des Startvorganges durch den Fortschaltetakt mit Sicherheit vermieden
ist.
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Die Ausführungsform für. eine Entfernungsmeßeinrichtung EM nach Fig.
9 weist einen Start-Stop-Zähler Z1 auf, dessen Start-und dessen Stoppeingang eine
Differenzierschaltung Di vorgeschaltet ist. Die Differenzierschaltung leitet aus
den an den Anschlüssen 5 und 7 anstehenden Worttaktsignalen die Start- bzw. Stoppimpulse
für den Start-Stop-Zähler Z1 ab.
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Dem Start-Stop-Zähler ist das Register Rg1 nachgeschaltet, das im
Rhythmus des am Anschluß 10 zugeführten Ubergabepulses Tü das Ergebnis des Zählers
übernieat und über den Analoge Digitalwandler AD1 in die der ermittelten Entfernung
entsprechende analoge Bezugsgröße umwandelt. Die Ausgänge des Registers Rg1 stehen
weiterhin mit der logischen Schaltung Ls in Verbindung, die so ausgelegt ist, daß
sie bei vorgegebenen Registerständen, die der Zeitverschiebung einer oder einem
Vielfachen einer Folgeperiode entsprechen, an den Anschluß 8 ein Steuersignal für
die Schalteinrichtung s1 des Empfängers El nach Fig. 1 abgibt.
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In Fig. 10 zeigen die Zeitdiagramme g und h die Worttaktsignale des
sende- und des empfangsseitigen Pseudozufallsgenerators.Sie sind gegeneinander um
die Zeit to verschoben.
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Diese Zeitverschiebung beruht im wesentlichen auf der zweifachen Signallaufzeit.
Ein geringer Anteil ist durch den Zeitversatz der Pseudozufallsfolgen für Sender
und Empfänger
auf der zweiten Station St2 und einem durch die Summe
der Laufzeiten in den einzelnen Komponenten vorgegebenen Betrag vergrößert. Ein
Zeitversatz zwischen der sende- und der empfangsseitigen Pseudozufallsfolge auf
der zweiten Station St2 ist, wie bereits erläutert worden ist, bei identischen Pseudozufallsfolgen
mit Rücksicht auf eine ausreichende Entkopplung zwischen Sender und Empfänger erforderlich.
Da sowohl die Größe des zeitlichen Versatzes als auch die Summe der Laufzeiten in
den einzelnen Komponenten bekannt ist, kann dieser Betrag beispielsweise durch eine
entsprechende Voreinstellung des Registers R21 eliminiert werden. Wqe die Diagramme
g' und h' in Verbindung mit den Diagrammen g und h erkennen lassen, leitet die Differenzierschaltung
Di nach Fig. 9 von den Worttaktsignalen aus den abfallenden Flanken der Worttaktsignale
Impulse ab-, von denen die abgeleiteten Impulse des Worttaktsignals am Anschluß
5 den Start-Stop-Zähler startet und die des Worttaktsignals am Anschluß 7 den Start-Stop-Zähler
wieder stoppen. Der Rückstellimpuls für den Start-Stop-Zähler wird vom Ubergabepuls
Tü dadurch abgeleitet, daß er dem Zähler über das Verzögerungsglied T2 zugeführt
wird.
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Die Entferungsmeßeinrichtung EM kann, wie Fig. 11 zeigt, zu einer
Geschwindigkeitsmeßeinrichtung dadurch erweitert werden, daß dem Register Rg1 ein
weiteres, vom gleichen Übergabepuls Tü gesteuertes zweites Register Rg2 nachgeschaltet
ist. Beide Register sind hier so auszulegen, daß bei der gleichzeitigen Ubergabe
des Zählerstandes des Start-Stop-Zählers Z1 an das Register Rgl und des Zählerstandes
des Registers Rg1 an das Register Rg2 keine Störungen auftreten. Die Ausgänge der
beiden Register sind zwei entsprechenden Gruppen von Eingängen des Subtrahierers
Su' zugeordnet, dessen digitalem Ausgang der Analog-Digitalwandler AD2 nachgeschaltet
ist. Die der Geschwindigkeit proportionale analoge Ausgangsgröße des Analog-Digitalwandlers
AD2 wird der Anzeigeschaltung AS zugeführt. Zur Anzeige der Entfernung
ist
der Ausgang des Amalog-Digitalvrandlers AD1 ebenfalls mit der Anzeige.chaltung AS
verbunden. Die Anzeige kann auch digital erfolgen.
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Die Entfernungsmeßeinrichtung EM kann auch in analoger Technik ausgeführt
sein. Hierzu ist anstelle des Start-Stop-Zählers Z1 nach den Fig. 9 und 11 ein Start-Stop-Integrator
I vorgesehen, dessen analoge Ausgangsgröße im Anschluß an den Stopimpul's mittels
des Übergabepulses Tü auf einen Abtasthaltekreis AG übertragen wird. Der Ubergabepuls
Tü wird über das Verzögerungsglied T2 dem Start-Stop-Integrator I als Rückstellimpuls
zugeführt. Der im Abtastbaltekreis AH gespeicherte Analogwert muß nunmehr noch mindestens
um den Anteil vermindert werden, der durch die Summe der Laufzeiten in den einzelnen
Komponeunten bedingt ist. Hierzu ist dem Abtasthaltekreis AH der Addierer Ad nachgeschaltet,
an dessen zweiten Eingang die die Korrekturgröße darstellende Gleichspannung ur
anliegt.
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Fig. 13 zeigt eine weiter Möglichkeit der Geschwindigkeitsmessung
auf der ersten Station St1. Sie besteht eingangsseitig aus dem Mischer Mi, dessen
ersten Eingang die Schwingung des Grundtaktgenerators TG mit der Frequenz fcs und
dessen zweiten Eingang die Taktschwingung des empfangsseitigen Oszillators VOC mit
der Frequenz fce zugeführt wird. Die am Ausgang des Mischers auftretende Differenzfrequenz
wird mittels des Tiefpasses TP ausgesiebt und'dem Zähler Z2 zugeführt und der Zählerstand
zur Anzeige gebracht. Mittels des Rückstellpulses Tr, der mit dem Ubergabepuls TU
nach den Fig. 9 bis 12 identisch sein kann, wird der Zähler im Rhythmus der Periode
des Worttaktsignals für einen neuen Zählvorgang in seiner Nullstellung zurückgestellt.
Die hier beschriebene Anordnung mißt nur den Betrag der Geschwindigkeit.
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Durch die auf der ersten Station St1 vorgesehene Entfernungsmeßeinrichtung
ist zugleich gewährleistet, daß in jedem Augenblick
die gegenseitige
Zeitverschiebung der sende- und der e,mpfangsseitigen Folgen der Pseudozufallsgeneratoren
bekannt ist. Bei Ausfall der Synchronisation ist somit auch die Zeitverschiebung
bekannt, die die beiden Folgen kurz vor Synchronisationsausfall hatten. Diese Kenntnis
kann für die Realisierung einer Einrichtung WS zur schnellen Wiedersynchronisation
ausgenutzt werden, wobei die Synchronisationszeit unabhängig von der Folgenlänge
wird.
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Die in Fig. 14 dargestellte Einrichtung WS besteht eingangsseitig
aus dem Netzwerk N, das bei Meldung eines Synchroniw sationsausfalls den Startimpuls
für den Start-Stop-Integrator lt liefert. Der Stopimpuis für den Start-Stcp-Integrator
I' wird durch Vergleich der Ausgangsgröße des Start-Stop-Integrators mit dem zuletzt
ermittelten Entfernungswert in Form einer analogen Bezugsgröße abgeleitet. Hierzu
ist die analoge Bezugsgröße für die Entfernung am Ausgang des Entferungsmessers
EM über den Anschluß 15 dem Schwellvertspeicher SP zugeführt. Der Schwellwertvergleicher
SD kann in einfacher Weise- aus einem Differenzverstärker OV mit nachgeschaltetem
Schmitt-Trigger Tri bestehen. Der am Ausgang des Schæfellwertvergleichers SD in
Abhängigkeit der miteinander zu vergleichen Bezugsgrößen abgeleitete Stopimpuls
wird gleichzeitig dem g35-Eingang der bistabilen Kippstufe FF2 der Setzeinrichtung
Se' und dem Start-Stop-Integrator I' zugeführt. Die Setzeinrichtung Se' unterscheidet
sicn von der Setzeinrichtung nach Fig. 7 lediglich dadurch, daß hier die Ansteuerung
des ret-Eingangs über die mono stabile Kipp stufe MF entfällt. Das'Netswerk N besteht
aus der bistabilen Kippstufe FF3 und dem UND-Gatter U2, dessen Ausgang den Ausgang
des Netzwerks N bildet. Das UND-Gatter U2 ist mit seinem einen Eingang mit dem Ausgang
der bistabilen Kippstufe FF3 und mit seinem anderen Eingang mit dem Anschluß 11
verbunden. Der Anschluß 12 bildet den Eingang für die bistabilde Kippstufe FF3.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung vrs nach Fig. 14 soll nunmehr noch
anhand der Zeitdiagramme der Fig. 15 näher erläutert werden. Bei Auftreten eines
Synchronisationsverlustes meldet die Synehronisierschaltung SS nach Fig. 1 diesen
an den Anschluß 12 durch einen Pegelsprung entsprechend Diagramm k.
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Die bistabile Kippstufe FF3 wird damit entsprechend Diagramm l in
den "Eins"-Zustand umgeschaltet, so daß mit der folgenden aufsteigenden Flanke des
Worttaktsignals des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators am Anschluß 11 nach Diagramm
j der Start-Stop-Integrator I' gestartet wird. Der am Ausgang des UND-Gatters entsprechend
Diagramm m auftretende Puls ist nur von kurzer Dauer, da der Ausgang des UND-Gatters
auf den Rückstelleingang der bistabilen Kippstufe FF3 zurückmrirkt. Die Spannung
im Start-Stop-Integrator I' steigt solange an, bis der im Schwellwertvergleicher
durchgeführte Amplitudenvergleich mit dem im SchT.fellwertspeicher SP gespeicherten
Wert bei - Überschreiten dieses Wertes am Ausgang des Scilvellwertvergleichers durch
einen Impuls angezeigt wird. Der Spannungsverlauf vom Ausgang des Start-Stop-Integrators
I' ist im Diagramm n und der Impuls am Ausgang des Schwellwertvergleichers im Diagramm
o angegeben. Der Ausgangsimpuls des Schwellwertvergleichers setzt den Start-Stop-Integrator
I-in seine Nullstellung zurück und schaltet gleichzeitig den Q-Ausgang der bistabilen
Kippstufe FF2 in den "Eins"-Zustand.
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Dieser t'Eins"-Zustand bleibt, wie der Vergleich der Diagramme o,
p und r zeigt, bis zum Auftreten der nächsten abfallenden Flanke des invertierten
Taktes des Oszillators VCO nach Fig. 1 erhalten. Es handelt sich dabei um den gleichen
Vorgang, wie er bereits im Zusammenhang mit den Fig. 7 und 8 beschrieben worden
ist.
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11 Patentansprüche 15 Figuren