DE2612061C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Entfernung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Das Gebiet der elektronischen Präzisionsentfernungsmessung wird seit langem durch Mikrowellenanlagen beherrscht. Diese Einrichtungen sind jedoch meist auf den Betrieb in Sichtlinienbereich beschränkt. Dies ist weiter keine Schwierigkeit bei Messungen auf dem Festland, doch stellt es eine schwere Begrenzung außerhalb des Küstengebietes dar. Elektronische Überhorizontvermessung in Küsten- und Seegebieten ist eine Anwendung, die sich für Anlagen mit Bodenwellenausbreitung eignet. Für die Navigation werden gegenwärtig mehrere mit Bodenwellen arbeitende Einrichtungen wie Loran A, Loran C, Decca, Omega, Consolan und DF verwandt. Jedoch keine dieser Einrichtungen mit der möglichen Ausnahme von Loran C ist für Vermessungszwecke genügend genau. Für Vermessungszwecke wurden Spezialeinrichtungen wie Toran, Raydist und Lorac entwickelt. Diese Einrichtungen sind jedoch anfällig für Raumwellen und haben Schwierigkeiten bei der Auflösung von Unbestimmtheiten um 180°. Außerdem reicht ihre Genauigkeit für bestimmte Anwendungen teilweise nicht aus, besonders bei der Erdölvermessung in Küstengebieten und auf See. Ferner brauchen diese Anlagen oft ein ziemlich großes Frequenzband, das häufig nicht zur Verfügung steht, und es fehlt ihnen eine gewisse Anpassungsfähigkeit bei der Änderung der Signalfrequenz für den Betrieb, die in der Praxis oft von diesen Anlagen verlangt wird. Weiter lassen sie meist keinen "Schmalbandbetrieb" zweier eng benachbarter Frequenzen zu, und brauchen damit häufig ein vorgegebenes festes Frequenzband zum Betrieb, das an dem bestimmten Einsatzort der Anlage nicht zur Verfügung steht.

Bei einer bekannten Einrichtung (US-PS 28 90 449) zur Entfernungsmessung werden vom Sender des Abfragegerätes übertragene amplitudenmodulierte Signale im Antwortgerät mit Referenzsignalen versehen und an das Abfragegerät zurückgegeben. Die Entfernungsmessung erfolgt durch Ermittlung der zeitlichen Abhängigkeit zwischen den Abfrage- und Antwortpulsen ohne Feststellung der Phasenlage, die zur Ermittlung der Pfeilrichtung ermittelt wird. Bei einer anderen bekannten Entfernungsmeßeinrichtung (GB-PS 11 93 932) wird die Laufzeit der Signale zwischen dem Abfragegerät und den Antwortgeräten berechnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Entfernungsmessung mit hoher Genauigkeit und geringer Störanfälligkeit durchzuführen.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Vorteil liegt darin, daß zwischen dem Abfrage- und Antwortgerät nur eine einzige HF-Trägerwelle einer Frequenz ausgetauscht wird, und die gegenseitige Phasenverschiebung der Trägerwellen die Information für die Entfernung beinhaltet. Die Entfernungsmessung kann der Phase nach sehr genau erfolgen, so daß die Geräte sehr schmalbandig ausgelegt werden können, nicht störanfällig gegen sehr nahe an der Betriebsfrequenz liegende Frequenzen sind und eine große Zuverlässigkeit besitzen.

Im einzelnen ist das Abfragegerät ortsbeweglich und fragt eine Anzahl von ortsfesten Antwortgeräten ab, um seine Lage durch Messung der Entfernung zu jeweils zwei ortsfesten Antwortgeräten mit bekannten Standorten zu ermitteln. Während dieser Messungen verfügt das Abfragegerät allein über das Antwortgerät und sendet einen amplitudenmodulierten Impuls einer Hochfrequenzträgerwelle. Das Antwortgerät mißt die empfangene Trägerfrequenzphase des Impulses und sendet dann einen Antwortimpuls mit dieser Trägerfrequenz und Phase. Das Abfragegerät ermittelt dann aus der Phasendifferenz zwischen seinem eigenen Abfrageimpuls und dem Antwortimpuls des Abfragegerätes die Entfernung.

Damit arbeiten Abfrage- und Antwortgeräte mit der gleichen Trägerfrequenz, und das Senden erfolgt in der Form von Zeitmultiplexübertragungen. Das Abfragegerät leitet den Meßzyklus durch Übertragung des Abfrageimpulses mit der Trägerfrequenz während eines gegebenen Zeitraums ein. Das Antwortgerät empfängt dieses Signal und, vorausgesetzt, daß es über einem gegebenen Schwellwert bleibt, antwortet es mit einer trägerfrequenten Übertragung, das gegenüber dem Ende des Abfragesignals Zeit verzögert, jedoch phasencohärent ist. Dann wird die Hin- und Rückwegentfernung aus der Phasenverzögerung des Hin- und Rückweges des einfrequenten Trägersignals im amplitudenmodulierten Impuls ermittelt. Da das Antwortgerät die gleiche Phase sendet, die es vom Abfragegerät empfängt, kann die Phasenverzögerung des Hin- und Rückwegsignals am Abfragegerät ausgenützt werden. Dann muß das Abfragegerät seine gesendete Phase mit der vom Antwortgerät empfangenen Phase vergleichen, um die Phasenverzögerung zu messen.

Beim Antwortgerät wird die Phasenrückmeldung durchgeführt, indem der Empfänger das übertragene Signal zur Ermittlung einer Differenz zwischen der vom Antwortgerät übertragenen und der von ihm empfangenen Phase abtastet. Diese Abtastung erfolgt mit einem Richtkopplungs- und einem geeichten Dämpfungsglied. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Dämpfungsglied so eingestellt, daß dem Empfänger im wesentlichen gleiche Amplituden des empfangenen und übertragenen Signals eingespeist werden. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Verstärkung des Empfängers gesteuert, um verhältnismäßig gleiche Amplituden zu erzielen. Dies erfordert, daß die Phasenverzögerung des Empfängers im wesentlichen unabhängig von seinem Verstärkungsgrad ist. Eine Phasendifferenz zwischen dem empfangenen und den übertragenen Signalen wird durch Steuerung der Phase des Trägers des vom Antwortgerät übertragenen Signals aufgehoben.

Insbesondere wird die Phase der Trägerfrequenz des vom Antwortgerät empfangenen Impulses mit der eines hochstabilen örtlichen Normaloszillators im Antwortgerät verglichen, dessen Frequenz im wesentlichen der Trägerfrequenz entspricht. Nach Empfang und Messung des Abfrageimpulses überträgt das Antwortgerät einen Erwiderungsimpuls an das Abfragegerät. Die Phase des Hochfrequenzträgers dieses Antwortimpulses wird verschoben, um die vorher empfangene Phase zu erwidern. Die im Antwortgerät erforderliche Phasenverschiebung auf das interne normalfrequente Trägersignal ergibt sich aus der Summe einer gespeicherten phasenversetzten Konstante und der gemessenen Phase des empfangenen Signals. Die zusätzliche phasenverschobene Konstante bewirkt bestimmte interne Phasenverzögerungen. Durch Vergleich der Phase des vom Antwortgerät übertragenen Signals mit der Phase des vom Antwortgerät empfangenen Signals in einem Phasenmesser des Antwortgerätes läßt sich ermitteln, ob das richtige Signal übertragen wurde. Wenn diese Phasen verschieden sind, wird die phasenversetzte Konstante fortgeschrieben, um die richtige Phase bei weiteren Übertragungen zu erzeugen.

Bei Entfernungsmessungen zwischen dem Abfragegerät und Antwortgeräten mit festen Standorten wird die bestimmte Wellenlänge der Trägerfrequenz so gewählt, daß viele Trägerperioden oder Nullhyperbeln (festgelegte Kurse) auf dem Hin- und Rückweg auftreten. Somit wird der vorgegebene Standort des das Abfragegerät tragenden Schiffes, Fahrzeugs und dergleichen bei dieser Einrichtung bestimmt und als Anfangsstandort aufgezeichnet, und Veränderungen der Nullhyperbeln (festgelegten Kurse) sowie Phasenverschiebungen zwischen Nullhyperbeln werden fortgeschrieben, um den Standort und die Meßentfernung zwischen dem Abfragegerät und den entsprechenden Antwortgeräten zu ergeben.

Bei der Einrichtung erfolgt der Zugriff zu den Antwortgeräten im parallelen Teilnehmerbetrieb zwischen den Abfragegeräten in einer bestimmten Ordnung, so daß jedes Abfragegerät periodisch Entfernungsmeßdaten sammeln kann. Dies erfordert eine genaue Taktgabe in der gesamten Anlage, die bei einem Ausführungsbeispiel dadurch erreicht wird, daß eines der Antwortgeräte als Hauptantwortgerät und als Taktgabenormal verwendet wird. Es übermittelt die Taktgabe an die Anlage durch periodische Übertragung eines erkennbaren langen Taktgabeimpulses. Dieser Impuls ist etwa doppelt so lang wie der gewöhnliche Abfrage- oder Antwortimpuls und füllt eine der Taktgabe vorbehaltene Zeitspanne, die nicht für die Abfrage oder die Antwort benützt wird.

Somit bestehen die Vorteile der Erfindung insbesondere darin, eine neue und verbesserte mit einer Frequenz arbeitende Funkentfernungsmeßeinrichtung geschaffen zu haben. Ferner ist erfindungsgemäß eine neue und verbesserte Funkentfernungsmeßeinrichtung geschaffen worden, welche einen Schmalbandbetrieb auf einer oder auf zwei eng benachbarten Frequenzen mit einem zeitfolgegesteuerten Mehrfachteilnehmer-Meßdienst und einer großen Vielseitigkeit des Signalformats und des Betriebs der Anlage bietet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend näher erläutert. Die Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bedeuten, zeigen:

Fig. 1 eine Schemazeichnung der gegenseitigen Standorte eines Abfrage- und zweiter Antwortgeräte sowie deren Relativbewegung bei Entfernungsmessungen,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Antwortgerätes,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Abfragegerätes,

Fig. 4 eine Darstellung der relativen Taktgabe für die Übertragungen des Abfrage- und Antwortgerätes sowie der Phasenbeziehung zwischen ihnen gegenüber der Trägerfrequenz,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Antwortgeräts,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des mit dem Antwortgerät der Fig. 5 zusammenarbeitenden Abfragegerätes,

Fig. 7 ein Blockschaltbild des Reglers, der bei dem in den Fig. 5 und 6 gezeigten Antwort- und Abfragegeräten eingesetzt ist,

Fig. 8 ein Schemabild der Phasenvergleichskurven des Phasendetektors im Antwortgerät der Fig. 2,

Fig. 9 eine Darstellung der Schalter und Anzeigen der Schalttafel der logischen Wahlschaltung des Reglers der Fig. 7,

Fig. 10 ein Kurvenbild der Impulsform der amplitudenmodulierten Trägerimpulse, die vom Antwortgerät der Fig. 5 übertragen und vom Abfragegerät der Fig. 6 empfangen werden, wobei die Phasenbeziehung zur Normalträgerfrequenz des Antwortgerätes der Fig. 5 gezeigt ist,

Fig. 11 ein Kurvenbild der Symmetrie für die Bestimmung der Meßfrequenz des Entfernungsmeßsignals in den Rechnern,

Fig. 12 ein Blockschaltbild der beim Phasenmesser des Abfragegerätes der Einrichtung der Fig. 3 verwendeten Nullhyperbelzähler,

Fig. 13 ein Blockschaltbild eines Sendermodulators zur Amplitudenmodulation einer Trägerfrequenz für die Erzeugung einer digitalgesteuerten Ausgangswellenform,

Fig. 14 eine Darstellung der normalerweise übertragenen amplitudenmodulierten Impulsform des übertragenen und empfangenen Trägerfrequenzimpulses zur Durchführung von Entfernungsmessungen, sowie der langen Hüllimpulsform des Taktgebersignals, das zwischen dem Tochterantwort- und Abfragegerät verwendet wird.

Die mit einer Frequenz arbeitende Entfernungsmeßeinrichtung der Fig. 1, 2 und 3 besitzt Abfrage- und Antwortgeräte. Normalerweise befinden sich die Antwortgeräte an feststehenden und gekennzeichneten Standorten wie an Land oder an feststehenden Positionen auf See. Die Abfragegeräte befinden sich auf Booten, Schiffen oder dergleichen, die sich beispielsweise gegenüber den Antwortgeräten im Wasser bewegen. Jedes Abfragegerät sendet eine Trägermeßfrequenz, die durch ein entsprechendes Antwortgerät empfangen wird. Jedes Antwortgerät sendet ein trägerfrequentes Antwortsignal auf einer einzigen Frequenz an das Abfragegerät zurück. Dieses Rücksignal besitzt die gleiche Trägerfrequenz wie das übertragene Abfragesignal. Dann sendet das Abfragegerät ein Signal an ein anderes Antwortgerät und empfängt ebenfalls ein Rücksignal. Die Entfernungsbestimmung, deren Verfahren nachstehend näher erläutert wird, zwischen einem Abfragegerät und zwei Antwortgeräten wird dann in bekannter Weise verwendet, um den Standort des Abfragegerätes oder des bewegten Schiffes zu ermitteln. Die Abfrage der entsprechenden Antwortgeräte durch ein gegebenes Abfragegerät erfolgt in entsprechender Weise, z. B. durch Multiplexverfahren oder dergleichen.

Bei der Anlage wird die Phasendifferenz zwischen der übertragenen und empfangenen Trägerfrequenz zur Bestimmung der Entfernung zwischen einem gegebenen Antwort- und einem Abfragegerät verwendet. Da die Signalfrequenz notwendigerweise von verhältnismäßig kurzer Wellenlänge ist, muß auch die Anzahl der Halbwellenlängenverschiebungen oder "Nullhyperbeln" bzw. "Teilkursabschnitte" zwischen entsprechenden Antwortgeräten und dem Abfragegerät verfolgt werden. In Fig. 1 kann ein Abfragegerät 1 beispielsweise ein Schiff oder dergleichen sein, daß mit entsprechenden Antwortgeräten 1 und 2 in Verbindung treten soll. Zuerst stellt das Abfragegerät 1 seine Position am Standort A in "Nullhyperbeln" oder "Teilkursabschnitten" gegenüber den Antwortgeräten fest. Dies erfolgt durch eine Vormessung. Dann verfolgt das Abfragegerät 1 den allgemein dargestellten Kurs, wobei es Meßwerte von den entsprechenden Antwortgeräten erhält, die jeweils mit einer vollständigen Sende- und Empfangsperiode von etwa 320 Mikrosekunden arbeiten. Während dieser Zeit sendet das Abfragegerät 1 und empfängt die einzige Trägerfrequenz eines Antwortgerätes, dessen Phasenverschiebung bestimmt ist. Wenn sich die Entfernung um eine "Nullhyperbel" oder einen "Teilkursabschnitt" bzw. eine halbe Wellenlänge des übertragenen Signals vergrößert hat, dann zeichnet das Anzeige- und Registrierwerk des Abfragegerätes den neuen "Teilkursabschnitt" numerisch auf, wobei die Standorte des Abfragegerätes 1 gegenüber den entsprechenden Antwortgeräten 1 und 2 festgestellt und in Wechselbeziehung gebracht werden. Das Abfragegerät 1 kann auch ein Signal an ein Antwortgerät senden, um die Einrichtung in einer Weise zu synchronisieren, die nachstehend näher erläutert wird. Es werden zwei Einrichtungen beschrieben, wobei die erste, in den Fig. 2 und 3 dargestellte, ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel und die in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellte Einrichtung eine vollständigere und kompliziertere Form der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist.

Mit Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 zeigt Fig. 3 ein Abfragegerät 21, welches ein trägerfrequentes Signal an ein in Fig. 2 dargestelltes Antwortgerät 20 sendet. Anschließend überträgt das Antwortgerät 20 das trägerfrequente Signal zurück zum Abfragegerät 21 der Fig. 3. Da viele Arbeitsgänge und Betriebsweisen beider Schaltungen gleich sind, sei bemerkt, daß viele gleichartige Bauteile in den Schaltungen des Antwortgerätes 20 und des Abfragegerätes 21 vorhanden sind. Zu Erläuterungszwecken wird das Abfragegerät 21 der Fig. 3 zuerst beschrieben, worauf die Unterschiede zwischen dem Antwortgerät 20 und dem Abfragegerät 21 näher erläutert werden.

In Fig. 3 gibt ein Frequenzgenerator 71 auf der Leitung 73 eine Präzisionstaktfrequenz fa an den Teiler 79 sowie an den Phasendetektor 119 ab; ferner gibt er eine Trägerfrequenz fc über eine Leitung 65 an einen Sender 61 und über eine Leitung 67 an eine Mischstufe 81 ab. Für die Zwecke der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels sei die Taktfrequenz fa mit 1 MHz und die Trägerfrequenz fc mit 1,6 bis 2,0 MHz angenommen. Die Trägerfrequenz ist eine festgelegte Frequenz, die innerhalb des gegebenen Bereiches allgemein verändert werden kann. Eine der Vorteile dieser Entfernungsmeßeinrichtung besteht darin, daß die Trägerfrequenz fc innerhalb eines gegebenen Frequenzbereiches schnell auf eine andere Trägerfrequenz umgeschaltet werden kann, ohne eine Änderung der Schaltbauteile zu erfordern. Diese Frequenzänderung erfolgt in bekannter Weise im Frequenzgenerator 70.

Die dem Sender 61 eingespeiste Trägerfrequenz fc ist nicht moduliert. Die Trägerfrequenz fc wird durch ein Signal eines Modulators 63 amplitudenmoduliert. Dies ergibt eine amplitudenmodulierte Trägerfrequenz 120 mit einer als Beispiel angenommenen trapezförmigen Hüllkurve 120 (siehe Fig. 4). Diese der Trägerfrequenz aufmodulierte Amplitude des Abfrageimpulses kann auch eine andere Form haben, wie nachstehend näher erläutert wird.

Die Trägerfrequenz 120 gelangt dann über eine Leitung 59 zu einem Richtkoppler 53 und über eine Leitung 41, einen Schaltkontakt 33 und ein Anpassungsnetzwerk 25 an die Sendeantenne 23. Der Teiler 79 speist einem Taktgeber 47 ein Taktsignal fg von 1 kHz ein. Der Taktgeber 47 gibt dann einen Impuls über eine Leitung 49 an einen Schalter 31 ab, wodurch dieser seine entsprechenden Kontakte 33, 35 und 37 auf entgegengesetzte Stellungen umschaltet. In den gezeigten Stellungen ist das Abfragegerät auf Empfang geschaltet. Umgeschaltet liegt der Schalter 31 auf Senden. Der Schalter 31 kann ein beliebiger Schnellschalter sein, und beispielsweise aus mehreren HF-Koaxialzungenschaltern bestehen. Diese Schalter werden nacheinander von der Steuerleitung beaufschlagt und können einen Wechsel von Senden auf Empfang in weniger als 5 Millisekunden durchführen.

Eine Antenne 22 des Antwortgerätes in Fig. 2 empfängt die vom Abfragegerät übertragene amplitudenmodulierte Trägerfrequenz und legt dieses Signal über ein Anpassungsnetzwerk 24 an einen Kontakt 32 des Schalters 30. Eine Verlängerungsspule 26 im Anpassungsnetzwerk 24 der Antenne wird gegenüber einem Transformator 28 zur richtigen Anpassung des Antennenkreises eingestellt, um im Richtkoppler 52 ein Sollstehwellenverhältnis von Null zu schaffen.

Das Eingangssignal gelangt über eine Leitung 38, die Schalter 34 und 36 sowie eine Leitung 42 an einen Empfänger 88. Der sowohl im Abfrage- als auch im Antwortgerät benutzte Empfänger 88 ist ein Überlagerungsempfänger mit einem Eingangsbandfilter und einem HF-Verstärker, welcher die gefilterte Trägerfrequenz einer Mischstufe zuführt. An der Mischstufe liegt ein Ortsoszillatorsignal von 1,145 bis 1,545 MHz der Mischstufe 80 an, das über eine Leitung 82, ein Ortsozsilllatorfilter 84 und eine Leitung 86 eingespeist wird. Dies ergibt eine Zwischenfrequenz von 455 kHz. Das ZF-Band von etwa 2 kHz wird durch ein mechanisches Filter eingestellt. Das Ausgangssignal des Empfängers wird in einem Mischfilter 96 mit einem Signal von 450 kHz gemischt, wobei es die Phasenverschiebung in einem Signal fe von 5 kHz über eine Leitung 98 einem Phasendetektor 100 zuführt.

Der Frequenzgenerator 70 besitzt einen spannungsgesteuerten Meßoszillator und gibt ein Taktsignal 72 von 1 MHz an einen Spannungsteiler 78 ab. Der Spannungsteiler 78 gibt ein Signal fe von 5 kHz über eine Leitung 106 an eine Multiplizierschaltung 104 ab, der seinerseits der Mischstufe 80 ein Signal fd von 455 kHz über eine Leitung 102 einspeist. Dieses Signal wird mit der Senderträgerfrequenz fc gemischt und an das Ortsoszillatorfilter 84 angelegt. Dieses besitzt ein auf die Trägerfrequenz fc abgestimmtes Unterdrückungsfilter zur Ausfilterung von Restträgerfrequenzen aus dem Ortsoszillatorsignal. Das über eine Multiplizierschaltung 92 anliegende Signal von 450 kHz beruht seinerseits auf einem Signal fb von 50 kHz, das über eine Leitung 108 vom Spannungsteiler 78 her anliegt. Der Spannungsteiler 78 gibt auch das Signal fe von 5 kHz über eine Leitung 112 an den Plasmadetektor 100 ab.

Der Frequenzgenerator 70 ist eine bekannte Schaltung, welche eine von einer internen Taktgeberfrequenz von 1 MHz abgeleitete wählbare Trägerfrequenz bis zu 2 MHz erzeugen kann. Ein Phasenschieber 110 ist ein von außen gesteuertes Präzisionspotentiometer, welches die Phase des spannungsgeregelten Meßquarzoszillators im Frequenzgenerator 70 in Abhängigkeit vom MHz-Taktsignal sowie einer Handregelung oder vom Phasendetektorregler 114 regelt. Beispielsweise kann das Präzisionspotentiometer wahlweise zur Anpassung der Spannung des spannungsgeregelten Oszillators auf der Leitung 76 so eingestellt werden, daß die Phase der vom Normalfrequenzgenerator 70 an den Sender 60 abgegebenen Trägerfrequenz fc verändert wird.

Wenn ein Schwellwertdetektor 75 ein Signal auf der Leitung 90 abtastet, das über einem gegebenen Schwellwert liegt, und dadurch anzeigt, daß der Empfänger 88 ein amplitudenmoduliertes Signal empfangen hat, gibt ein Taktgeber 46 nach einer entsprechenden Pause einen Schaltimpuls an den Schalter 30 ab. Dieses verstellt die entsprechenden Schalter 32, 34 und 36 für den Anschluß der Leitungen 40, 50 und 44.

Dann gelangt das Ausgangssignal des Senders 60 im Antwortgerät 20 über eine Leitung 58, ein Richtkopplungsglied 52, eine Leitung 40 und den Schaltkontakt 32 an die Sendeantenne 22. Gleichzeitig tastet das Richtkopplungsglied 52 das Senderausgangssignal ab und speist einen kleinen Anteil der entzogenen Spannung über eine Leitung 56 einem Dämpfungsglied 54 und über eine Leitung 44, den Schaltkontakt 36 und eine Leitung 42 dem Empfänger 88 ein. Das Dämpfungslied 54 ist eine Normalschaltung, welche die Zeichen- oder Nutzfeldstärke des entzogenen übertragenen Signals auf dem Pegel des von der Antenne 22 empfangenen Signals herabsetzt. Es ist wesentlich, daß die Amplituden der beiden vom Empfänger 88 über den Schaltkontakt 36 empfangenen Signale eine nahezu gleiche Größe besitzen, um mögliche amplitudenbezogene Phasenverschiebungen zu verringern, welche im Empfänger 88 auftreten können. Zur Vermeidung von Einstreuungsaufnahmen ist der Empfänger 88 gut abgeschirmt und auch für ein niedriges Verhältnis von Verstärkung zu Phasenverschiebung ausgelegt. Bei diesem getrennten Zeitrasterbetrieb verarbeitet jetzt der Empfänger 88 die vom Sender 60 gesendete und vom Modulator 62 amplitudenmodulierte Trägerfrequenz, die über das Mischfilter 96 und eine Leitung 98 an den Phasendetektor 100 gelangt. Somit zeigt der Phasendetektor 100 den Unterschied der Phasenverschiebung zwischen dem vom Antwortgerät empfangenen Signal des Abfragegerätes und dem vom Antwortgerät gesendeten Signal an, welches seinerseits die internen Zeitverzögerungen des Antwortgeräts 20 widerspiegelt. Es sei bemerkt, daß die Phasenverschiebung infolge interner Verzögerungen zwischen dem Schaltkontakt 36 und dem Phasendetektor 100 sowohl für das gesendete als auch für das empfangene Signal gleich sind. Somit entspricht die Phasenverschiebung aufgrund interner Verzögerungen der Phasenverschiebung, die sich aus Zeitverzögerungen durch die Handbedienung 114, den Phasenschieber 110, den Frequenzgenerator 70 sowie den Sender 60 ergibt.

Um die interne Phasenverschiebungsverzögerung zu beseitigen, gibt der Phasenschieber 110 eine spannungsgeregelte Oszillatorspannung über eine Leitung 76 an den Frequenzgenerator 70 ab, um die Phase der normalfrequenzgeregelten Trägerfrequenz fc zu ändern. Diese Phasenschieberregelung macht die gesendete Ausgangsfrequenz fc des Senders 60 phasenkohärent mit dem auf der Leitung 38 des Antwortgerätes 20 empfangenen Signal des Abfragegerätes.

Nach Fig. 4 ist das Sende-/Empfangssignal 122 des Abfragegerätes das Signal, welches vom Taktgeber 47 auf die Leitung 49 des Abfragegerätes 21, und das Sende-/Empfangssignal 126 des Antwortgerätes ist das Signal, welches über die Leitung 48 an den Schalter 30 im Abfragegerät 20 abgegeben wird. Jedes dieser Signale 122, 126 besitzt eine Zeitdauerhüllkurve die größer ist als die Länge der Hüllkurve der gesendeten Trägerfrequenz 120 des Abfragegerätes und der Trägerfrequenz 124 des Antwortgerätes. Jedoch der Zweck des Signals 126 des Antwortgerätes besteht darin, ein Übertragungssignal des Antwortgerätes auf der gleichen Trägerfrequenz wie das Sendesignal 122 des Abfragegerätes zu erzeugen, wobei das Übertragungssignal des Antwortgerätes die gleiche Phasenverschiebung wie das vom Antwortgerät empfangene Sendesignal des Abfragegerätes aufweist. Somit kennzeichnen die Bezugslinien 127 und 129 die Phasenbeziehung des Sende- und Empfangssignals zur Zwischenfrequenz 125 und ferner auch, daß die gewünschte Phase des Übertragungssignals des Antwortgerätes erreicht worden ist.

Um ein phasenkohärentes übertragenes Signal des Antwortgerätes 20 auf Normalfrequenz zu bringen, sind die folgenden Phasen zu beachten. P ist die Phase des empfangenen Signals des Abfragegerätes, C die Phasenverschiebung infolge interner Zeitverzögerungen im Antwortgerät und -X die vom Phasenschieber 110 gegebene Phasenversetzungskonstante. Daraus erklärt sich, daß die vom Antwortgerät 20 übertragene Trägerfrequenz die gleiche Phase besitzt wie die vom Antwortgerät empfangene Trägerfrequenz des Abfragegerätes, und daher werden Phasenverschiebungsverzögerungen im Antwortgerät vermieden, wenn:

P + C + -X - P = 0.

Somit wird eine gegebene vorausgesehene Phasenverschiebung von -X durch den Phasenschieber 110 eingestellt, um die Phase des Ausgangsträgersignals über den Frequenzgenerator 70 auf der Leitung 40 zu steuern. Durch Betätigung des Schalters 30 wird dieses Ausgangssignal mit den empfangenen Signalen des Abfragegerätes verglichen, und beide Signale können beispielsweise auf einem Oszillographenschirm dargestellt werden. Die beiden Phasen der entsprechenden Signale im Phasendetektor 100 sind in Fig. 8 gezeigt. Die Wellenform 400 entspricht dem durch die Antenne 22 empfangenen Signal des Abfragegerätes, und das Signal 402 entspricht dem über das Dämpfungsglied 54 empfangenen Sendesignal. Das durch eine gestrichelte Linie dargestellte Signal 404 entspricht der Trägerfrequenz, die vom Richtkopplungsglied 52 des Antwortgerätes dem Dämpfungsglied 54 zugeführt wird, bevor der Phasenschieber 110 rückgestellt wurde, um eine angepaßte spannungsgeregelte Oszillatorspannung zu erzeugen, so daß die Signale 402 und 400 am Punkt 406 die gleiche Phasenlage aufweisen.

Es sei bemerkt, daß die Anzeige im Phasendetektor 100 beobachtet werden kann, und daß die phasengeregelte Oszillatorausgangsspannung des Phasenschiebers 110 wahlweise durch diesen eingestellt werden kann; die Phasenverschiebung zwischen den entsprechenden Signalen im Phasendetektor 100 kann auch abgegriffen werden und, über eine bekannte Rückführungsregelung, zur Einstellung der spannungsgeregelten Oszillatorspannung des Phasenreglers 10 verwendet werden, um eine zeitliche Beziehung zwischen beiden Signalen herzustellen und damit die interne Verzögerung der Phasenverschiebung zu beseitigen.

Somit überträgt das Antwortgerät 20 ein trägerfrequentes Rücklaufsignal an das Abfragegerät 21, das jetzt auf Empfang des Signals (Fig. 3) über den Taktgeber 47 geschaltet ist. Das empfangene Signal des Abfragegerätes gelangt über einen Empfänger 89 und ein Mischfilter 97 zum Phasendetektor 119. Dort wird dieses Signal mit dem übertragenen und amplitudenmodulierten Signal des Senders 61 des Abfragegerätes 21 nach dem vorstehend anhand des Abfragegerätes beschriebenen Verfahren verglichen, um einen Phasenvergleich der Phasenverschiebung des Signals zu gewinnen, die sich aus der Übertragungszeit zum Antwortgerät 20 und von diesem zurück zum Abfragegerät 21 ergibt. Der Phasendetektor umfaßt vorzugsweise einen als Phasendetektor arbeitenden torgesteuerten Zähler mit einem Taktsignal von 1 MHz, so daß die Phasenmessung bei einer unterhalb der Empfänger-ZF liegenden Signalfrequenz durchgeführt wird. Hierfür dient eine Frequenz von 5 kHz, weil diese besonders leicht zu erzeugen ist und eine Auflösung von 200 Taktimpulsen pro Periode aufweist. In seiner einfachsten Ausführungsform kann der Zähler Taktimpulse zwischen zwei positiv verlaufenden Nulldurchgängen der Bezugssignal- und Zeichensignalwellen zählen, wobei die Anzahl der gezählten Impulse eine Proportionalanzeige der gegenüber dem Bezugssignal nacheilenden Phase des empfangenen Signals ist. Eine beliebtere Lösung besteht darin, eine Phasendifferenzmessung durchzuführen, wobei die Phase des übertragenen Signals von der Phase des empfangenen Signals subtrahiert wird. Dies erfolgt durch einen Plus-Minuszähler, welcher während der Übertragungen eine Minuszählung vornimmt. Es sei bemerkt, daß der Phasendetektor, wenn immer er einen Meßwert bei einem Nulldurchgang liefert, einen weiteren vom Abfragegerät überfahrenen Teilkursabschnitt anzeigt. Somit speist ein geeigneter Nulldurchgangsdetektor einen "Nullhyperbel-" oder "Teilkursabschnittszähler" 119, der jeden zwischen dem Abfragegerät 21 und den entsprechenden Antwortgeräten durchfahrenen "Teilkursabschnitt" zählt und diese Daten einem entsprechenden Streifenschreiber 121 eingibt (siehe Fig. 12).

In dem in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigten abgeänderten Ausführungsbeispiel ist eine Präzisionsfunkmeßanlage gezeigt, die beispielsweise in 1,7-MHz-Band arbeitet und eine genaue Standortabtastung für Überhorizontpeilungen in Küstennähe und auf See bietet. Es arbeitet im Schmalbandbetrieb mit einer oder mehreren eng benachbarten Frequenzen, die ein zeitfolgegeregeltes kommerzielles Band für Gruppenentfernungsmessung darstellen. Die Funkeinrichtung ermöglicht es, die Position eines ortsbeweglichen Abfragegerätes durch Messung der Entfernungen zu jeweils zwei ortsfesten Antwortgeräten zu bestimmen. Während einer Entfernungsmessung verfügt das Abfragegerät allein über das Antwortgerät und überträgt einen Impuls eines HF-Trägers. Das Antwortgerät mißt den empfangenen Trägerimpuls und sendet zu einem späteren Zeitpunkt einen Antwortimpuls, der diese Zeitphase anzeigt. Das Abfragegerät bestimmt die Entfernung zum Antwortgerät aus der Phasendifferenz zwischen seinem eigenen Abfrageimpuls und dem Erwiderungsimpuls des Antwortgerätes.

Der Zugriff zu den Antwortgeräten erfolgt unter den Abfragegeräten im Teilnehmerbetrieb in einer bestimmten Reihenfolge, so daß jedes Abfragegerät periodisch Entfernungsmeßdaten sammeln kann. Eine genaue Taktgabe der Gesamteinrichtung wird dadurch erreicht, daß eines der Antwortgeräte als Hauptantwortgerät bestimmt und als Bezugsgerät für die Taktgabe verwendet wird. Dieses Hauptantwortgerät überträgt den Takt an die Einrichtung durch periodisches Senden eines erkennbaren Taktimpulses. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel können acht Abfragegeräte alle zwei Sekunden zwei Entfernungen unter Verwendung einer einzigen Frequenz messen.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind wie bei dem vorstehend beschriebenen gleiche Merkmale zwischen Abfragegerät und Antwortgerät vorhanden. Jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Regler für jedes der Abfrage- und Antwortgeräte verwendet, um ihren entsprechenden Betrieb nach einer vorprogrammierten Ordnung zu steuern.

Im Regler der Fig. 7 gibt eine gesteuerte Zentraleinheit 304 aufeinander abgestimmte Rechensignale ab, welche Steuersignale für einen Speicher mit direktem Zugriff oder Randomspeicher 314 zu adressierten Steuerprozessen verarbeiten, die vorher einem Festwertspeicher 280 eingegeben worden sind. Zunächst wird die Einrichtung durch eine logische Ansteuerungs- und Wahlschaltung 234 an der Schalttafel gesteuert. Wie bereits anhand der Fig. 1 beschrieben, muß zur Bestimmung der Standorte eines Bordabfragegerätes Nr. 1 zuerst die Position vom Punkt A gegenüber den Antwortgeräten Nr. 1 und 2 bestimmt werden. Bei der Entfernungsmeßeinrichtung ist der Standort von A bekannt. Somit wird bei der Anschaltung der Einrichtung der spezielle Standort des Abfragegerätes Nr. 1 am Punkt A durch Wählscheibenanzeigen 410 (siehe Fig. 9) auf der Frontplatte der logischen Ansteuerungs- und Wahlschaltung 234 der Schalttafel eingestellt. Dann wird eine Betriebstaste an der logischen Ansteuerungs- und Wahlschaltung 334 der Schalttafel gedrückt, welche die entsprechenden Digitaldaten 15, 133, 215 für die Entfernungsmeßposition über Aufschaltwertleitungen 336 den Eingabetoren 302 einspeist. Die gesteuerte Zentraleinheit 304 arbeitet über eine Leitung 220 auf einem Taktsignal von 1 kHz und fragt die Eingabetore 102 alle zwei Sekunden ab, wobei sie ermittelt, daß Daten von der logischen Schaltung 334 her anliegen. Dann überträgt die gesteuerte Zentraleinheit 304 die Aufschaltwertdaten von den Eingabetoren 302 über Datensammelschienen 296 und 294, ferner über eine Festwertspeicherschnittstelle 284 sowie eine Datensammelschiene 316 zur gesteuerten Zentraleinheit 304 zurück. Dann gibt die gesteuerte Zentraleinheit 304 die Daten jeweils stellenweise an eine Zelle eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff 312, wie es durch die Adressen im Festwertspeicher 280 befohlen wurde. Wenn alle Stellen oder Ziffern in den Zellen des Speichers mit wahlfreiem Zugriff 312 eingegeben sind, werden diese Daten unter Steuerung der Zentraleinheit 304 über die Ausgabetore oder Stellen 314 des Speichers mit wahlfreiem Zugriff sowie über Leitungen 330 zur logischen Aussteuerungs- und Wahlschaltung 334 an der Schalttafel geleitet, wo die entsprechenden Ziffern auf einer Anzeige 412 erscheinen. Der Standort eines zweiten Antwortgerätes wird auch über die Einstellung eines Konsolschalters 414 eingegeben, und die Daten werden in der vorstehend beschriebenen Weise in die Zellen des Speichers mit wahlfreiem Zugriff 312 eingegeben und in der vorstehend beschriebenen Weise auf einer Anzeigetafel 416 dargestellt.

Die Entfernungsmeßeinrichtung wird unter Steuerung des Reglers nach einem Programm betrieben, das an der logischen Ansteuerungs- und Wahlschaltung 334 der Steuerkonsole in Abhängigkeit von den vorgegebenen Adreßsteuerschritten des Festwertspeichers 280 aufgestellt wird. Zuerst überträgt das Antwortgerät (siehe Fig. 5) ein in einem HF-Verstärker 156 erzeugtes HF-Signal über eine Leitung 154, ein Bandfilter 150, eine Leitung 152, ein Richtkopplungsglied 140, einen Schaltkontakt 134, eine Leitung 144 sowie über einen Antennenanpassungskreis 130 an eine Antenne 128. Ein Präzisionstaktgeber 210, der einen quarzgesteuerten Meßoszillator umfassen kann, gibt ein Taktsignal von beispielsweise (bei diesem Ausführungsbeispiel) 10 MHz über eine Leitung 214 an einen Spannungsteiler 212 ab. Dieser teilt das Eingangstaktsignal in ein Signal von 1 MHz auf einer Leitung 256, ein über eine Leitung 192 einem Mischfilter 194 zugeführtes Signal von 500 kHz, ein weiteres über eine Leitung 190 dem Mischfilter 194 eingespeistes Signal von 50 kHz sowie ein über eine Leitung 188 einem Phasenschieber 178 zugeführtes Signal von 1 MHz. Der Teilerkreis 212 gibt auch ein Signal von 4 kHz über die Leitungen 166 und 168 an einen Modulator 158 und über eine Leitung 170 an ein Mischfilter 174 ab. Das Mischfilter 194 mischt die Eingangssignale von 500 kHz und 50 kHz und speist die Differenzfrequenz von 450 kHz über eine Leitung 200 einem Empfänger 224 als zweites Oszillatorsignal und über eine Leitung 198 einem Mischfilter 176 ein. Das Mischfilter 174 mischt ein von einer Leitung 180 her anliegendes Signal von 1 kHz mit dem von einer Leitung 170 her anliegenden Signal von 4 kHz, um ein Signal von 5 kHz über eine Leitung 184 dem Mischfilter 176 zuzuführen. Das Mischfilter 176 addiert dann das von der Leitung 198 her anliegende Eingangssignal von 450 kHz zu dem von der Leitung 184 her anliegenden Signal von 5 kHz, um ein Signal von 455 kHz über eine Leitung 182 einem Mischfilter 172 zuzuführen. Das Mischfilter 172 addiert zu diesem das Eingangssignal von 1294 kHz eines Normalfrequenzgenerators 252 im Ortsoszillator, um ein Signal von 1749 kHz an den HF-Verstärker 156 abzugeben, welches seine Trägerfrequenz darstellt.

Der Normalfrequenzgenerator 252 des Ortsoszillators liefert die Trägerfrequenz der Senderfrequenz des Antwortgerätes und der Phasenschieber 178 bewirkt in Abhängigkeit von dem über eine Leitung 186 anliegenden Datensignalen des Reglers eine Phasenverschiebung der Trägerfrequenz über das Mischfilter 172. Der Modulator 158 schaltet dem trägerfrequenten Ausgangssignal des HF-Verstärkers 156 einen gesteuerten amplitudenmodulierten Impuls auf.

Das Abfragegerät der Fig. 6 bedient sich einer Schaltung mit gleichen Bauteilen wie dies des Antwortgerätes, wobei ein Taktgeber 211 ein Ausgangssignal von stabiler Frequenz abgibt, das über eine Leitung 215 einem Spannungsteiler 213 eingespeist wird, der ein Frequenzsignal an einen Normalfrequenzgenerator 253 im Ortsoszillator abgibt, welcher seinerseits ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von 1294 kHz über eine Leitung 210 einem Mischfilter 173 zuführt, welches das Signal mit einem über eine Leitung 183 von einem Mischfilter 177 her anliegenden Signal von 455 kHz mischt, um eine Trägerfrequenz von 1749 kHz an eine Leitung 261 abzugeben. Diese Trägerfrequenz wird durch einen Modulator 159 moduliert, der durch ein über eine Leitung 169 her anliegendes Signal von 4 kHz synchronisiert ist.

Beim Senden und Empfang der Signale mit impulsmodulierter Amplitude auf der Trägerfrequenz kann die Wirkung der Interferenz mit anderen Signalen Entfernungsmeßfehler erzeugen, deren Größe von der Stärke der Interferenz abhängt. Es ergab sich, daß eine im allgemeinen eiförmige Impulsform (siehe Fig. 10) ein Minimum an Interferenzstörungen in der Anlage hervorruft. Diese Impulsform wird im Modulator 159 und HF-Verstärker 157 des Abfragegerätes sowie im HF-Verstärker 155 und Modulator 158 der Antwortgeräteschaltung erzeugt. Die Impulsform wird durch intern programmierte Daten im Modulator festgelegt und kann durch Einrichtungen zur Verwendung in einem Taktgeber nach einem Verfahren verlängert werden, das nachstehend näher erläutert wird.

Der Modulator der Fig. 13 erzeugt auf Befehl eine Impulsamplitude von bestimmter Länge und Form, die zur Modulierung der HF-Trägerfrequenz dient. Der Modulator besitzt einen programmierbaren Festwertspeicher 510, in welchem die Digitaldaten für die gewünschte Impulsform oder Modulationshüllkurve als Binärstellenwerte an bestimmten Adressenstellen gespeichert sind. Auf Befehl gibt der programmierte Festwertspeicher 510 die gespeicherten Daten an einen Digital-Analogumsetzer 508 ab, der die Stellenwertdaten in eine analoge Wellenform umsetzt, die als Modulationshüllkurve dem HF-Verstärker 157 eingespeist wird. Ein addierender Adreßzähler 512 gibt dem programmierbaren Festwertspeicher 8 bitparallele Binäradressen mit einer bestimmten Taktgeschwindigkeit ein, die von einer Taktfrequenzschaltung 500 eingestellt wird.

Bei Anliegen eines Modulationsaufschaltbefehls auf der Leitung Tx gibt die Taktfrequenzschaltung 500 eine Frequenz f an den Adressenzähler 500 ab, welcher der Reihe nach die 256 Adressenstellen des programmierbaren Festwertspeichers 510 zu addieren beginnt. Wenn jede Adressenstelle erkannt wird, gibt der Inhalt der bestimmten Festwertspeicherzelle an der Stelle ein Ausgangssignal an den Digital-Analogumsetzer ab, welcher das Ausgangssignal in ein Analogsignal umwandelt. Wenn von der Taktfrequenzschaltung 500 kein Befehl mit Ausnahme der Modulationsaufschaltung abgetastet wird, gibt der programmierbare Festwertspeicher 510 die gesamten gespeicherten Daten über ein Adressenregister 256 ab. Da das Adressenregister durch den Adreßzähler 512 angesteuert wird, gelangt ein Signal über eine Leitung 534 an einen Löschkreis 514, das diesen ansteuert, um den addierenden Adressenzähler 512, die Taktfrequenzschaltung 500, einen zweistelligen Nulldetektor 502, einen FF-Detektor 504 sowie einen Vorspannungsaufschaltkreis 506 zu löschen. Dadurch wird der Modulator 159 stabil, um einen anderen Modulationsbefehl zu empfangen.

Das Ausgangssignal des Digital-Analogumsetzers 508 gelangt über eine Leitung 538 an einen Rechenverstärker 444. Der Rechenverstärker 444 gibt sein Ausgangssignal über eine Leitung 446 an einen Modulatorschalter 448 ab, der die Amplitude eines auf einer Leitung 261 vom Mischfilter 173 her anliegenden HF-Eingangssignals moduliert und dieses Signal über den HF-Verstärker 157 an eine Ausgangsleitung 155 abgibt. Der Rechenverstärker 444 gibt über eine Rückführungskreisleitung 440 und ein Rückführungsnetzwerk 442 ein negatives Rückführungssignal an eine Eingangsleitung 538 ab, wobei das Rückführungsnetzwerk 442 die einzelnen Stufenintegrationen ausfiltert. Eine Leitung 452, ein Gleichrichter 454, ein Netzwerk 456 und eine Leitung 458 geben von der Ausgangsleitung 155 ein Rückführungssignal an die Eingangsleitung 538 des Rechenverstärkers 444 ab, welches die durch den HF-Verstärker bewirkte Amplituden-Phasen- und Frequenzverzerrung der Modulationshüllkurve korrigiert. Um dies zu erreichen, führt der Verstärker 444 eine Strom-Spannungsumsetzung proportional zu dem vom Digital-Analogumsetzer 508 aufgenommenen Strom durch, der eine Funktion der stellenbewerteten Ausgabedaten des programmierten Festwertspeichers 510 ist. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 444 beaufschlagt den Modulatorschalter 448, der die Trägerfrequenz proportional zur Spannung weiterleitet. Das Ausgangssignal des Modulatorschalters 448 wird durch den HF-Verstärker 157 auf den Sollpegel verstärkt. Die Korrektur der Modulationshüllkurve wird durch Abtastung der Ausgangswellenform auf der Leitung 155 über eine Leitung 452 sowie durch Additionseingabe eines Korrektursignals der entsprechenden Polarität in den Digital-Analogumsetzer am negativen Eingang des Verstärkers 444 durchgeführt. Dies ergibt die Hüllkurvenform 424 und 248 der Fig. 10 sowie 560 der Fig. 14. Wenn von der Taktfrequenzschaltung 500 ein Dehnungsbefehl in der PP-Schaltung abgetastet wird, ändert sich die dem Adressenzähler eingegebene Tastsignalfrequenz von f in f/8, da die mit 00 bewerteten Daten, welche die Impulsmitte darstellen, am Ausgang des programmierten Festwertspeichers 510 sowie an den Leitungen 526 und 530 anliegen. Die Herabsetzung der Taktsignalfrequenz bewirkt eine Dehnung eines bestimmten Teils des Analogimpulses, wodurch sich ein längerer Impuls 562 der Fig. 14 ergibt. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis Daten die keine Nullen sind, am Ausgang des programmierbaren Festwertspeichers 510 abgegriffen werden, wobei die Taktsignalfrequenz auf f zurückkehrt. Der Adressenzähler 512 addiert weiter über den programmierbaren Festwertspeicher 510 Adressen, bis der Registerausgang FF erreicht ist und gelöscht wird. Das Ausgangssignal FF oder alle Einer erscheint am programmierbaren Festwertspeicher 510 an der Zähleradressenstelle 00. Dieser Zustand wird durch den FF-Detektor 504 abgegriffen, der das Gleichstromvormagnetisierungssignal 506 für den Vorspannungskreis des Senderverstärkers löscht. Der Gleichstromvormagnetisierungskreis wird von jedem Ausgangssignal des programmierbaren Festwertspeichers 510 beaufschlagt, das nicht den Wert FF besitzt. Wenn ein Ausgangssignal 00 des programmierbaren Festwertspeichers 510 am Detektor 502 anliegt, gibt dieser ein Signal über eine Leitung 524 ab, welches die Taktfrequenzschaltung auf f/8 umschaltet, wenn ein Eingangssignal von der Leitung T _p anliegt.

Somit steuern die Modulatoren 158 und 159 in den Schaltungen der Antwort- und Abfragegeräte die übertragene Signalhüllkurve. Diese in den Fig. 10 und 14 gezeigte Wellenform wird aus im programmierbaren Festwertspeicher gespeicherten Digitalwerten erzeugt. Die in Zeitspannen von 0,25 ms gewonnenen Abtastwerte der Hüllkurvenamplituden werden digital in 8-Bitwörter umgesetzt und gespeichert. Die Wellenform wird einfach durch eine Ausgangsgleichlaufsteuerung der Werte mit einer Frequenz von 4 kHz erzeugt, die dann in einem Digital-Analogumsetzer in Analogwerte umgewandelt werden. Das gefilterte Ausgangssignal dient dann zur Modulierung der Trägerfrequenz mit einer kleinen Signalamplitude im HF-Verstärker.

Somit schaltet der HF-Verstärker 157 des Abfragegerätes (siehe Fig. 6) über die Leitung 155 der HF-Trägerfrequenz einen amplitudenmodulierten Ausgangsimpuls auf, der durch das Bandfilter 151 gefiltert wird, dann dem Richtkopplungsglied 141 eingespeist und über den Schaltkontakt 135, die Leitung 145, den Antennenanpassungskreis 131 der Antenne 129 zugeführt wird, die ihn an das Antwortgerät abstrahlt (siehe Fig. 5).

Die Antenne 128 des Antwortgerätes der Fig. 5 empfängt das Entfernungsmeßsignal und leitet es über einen Antennenanpassungskreis 130, eine Leitung 144, einen Schaltkontakt 134, eine Leitung 142 sowie einen geschlossenen Schaltkontakt 138 zu einem Empfänger 224.

Im Überlagerungsempfänger wird das Signal mit den ersten, zweiten und dritten Signalen des Ortsoszillators gemischt, die über entsprechende Eingangsleitungen 204, 200 und 202 anliegen. Dies ergibt ein auf einer Leitung 232 anliegendes abgetastetes Ausgangssignal von 1 kHz. Ein 1-kHz-Schmalbandfilter 234 verwendet beispielsweise 5 aktive Filterstufen, um eine Pol/Nullstellenverteilung von 5 : 2 zu ergeben. Zur Steuerung des Abwerfens bzw. Filterkippens dienen digital gesteuerte Tore für die Analogsignalübertragung in den Rückführungsschleifen der aktiven Filterstufen. Wenn im gekippten Zustand ein Signal von der Kippleitung anliegt, wird der Gütefaktor der normalfrequenzgeregelten Pole erheblich herabgesetzt, wodurch Signalenergieverluste erheblich beschleunigt werden. Nach der Schmalbandfilterung im Filter 234 wird das Signal auf eine Leitung 558, welche das Signal einem Phasenmesser 256 einspeist, und eine zu einem Hüllkurvengleichrichter 462 führenden Leitung 460 aufgeschaltet. Der Hüllkurvengleichrichter 462 und ein Schwellwertdetektor 248 dienen zur Gleichrichtung der Signalamplitude. Wenn diese beispielsweise größer ist als 0,5 V, wird ein niederpegeliges logisches Signal auf einer niederpegeligen Leitung hochpegelig, und wenn dieses Signal größer ist als 1 V, wird das logische Ausgangssignal auf der hochpegeligen Leitung hochpegelig.

Die Schwellwertdetektoren 248 können beispielsweise einen Rechenverstärker umfassen, dessen Bezugsgleichspannung an die negative und dessen Eingangssignal an die positive Seite des Verstärkers geführt ist. Wenn der Spitzenwert des Eingangssignals über der Bezugsgleichspannung liegt, nimmt das Ausgangssignal des Verstärkers den größten Positivwert und wenn es unter dem Wert der Bezugsgleichspannung liegt, nimmt das Ausgangssignal des Verstärkers den größten Negativwert an. Die Ausgangssignale der Schwellwertdetektoren werden vom Regler zur Kennzeichnung des Anliegens, der Stellung und Amplitude von ankommenden Signalen verwandt.

Der Phasenmesser ist ein dreiteiliger Digitalphasenmesser mit einem Nulldurchgangsdetektor, einem Impulsteiler sowie einem phasenspeichernden BCD-Plus-Minus-Zähler. Der Nulldurchgangsdetektor macht aus der ankommenden Sinuswelle eine Rechteckform und erzeugt im allgemeinen eine Impulswelle, deren Tastverhältnis sich in Abhängigkeit von der Signalamplitude ändert. Die Symmetrielinie zwischen den Anstiegs- und Abstiegsflanken bleibt jedoch verhältnismäßig von einer Veränderung der Signalamplitude unbeeinflußt, und dies wird durch den Impulsteiler festgestellt. Dies ist allgemein in Fig. 5 gezeigt. Der Speicherzähler mißt und mittelt die Zeitdifferenz zwischen den Anstiegsflanken einer Rechteckbezeugsspannung von 1 kHz, die über eine Leitung 222 vom Spannungsteiler 212 her anliegt, und dem Ausgangsimpuls des Impulsteilers. Der Speicherzähler addiert das Ergebnis von beispielsweise zehn aufeinanderfolgenden Phasenmessungen, wobei nur die drei oberen BCD-Stellen als Durchschnittsphase verwendet werden. Drei Eingangsleitungen steuern einen Phasenmesser 238. Der erste Löscheingang löscht den Inhalt des Speicherzählers. Der zweite Plus-Minus-Eingang steuert die Zählrichtung zur Umstellung einer nacheilenden Phase von einer positiven auf eine negative Phasenrichtung, und die Startleitung löst einen Phasenmeßgang aus. Das Ausgangssignal gelangt auf die Leitungen 246 in 12 logischen Leitungen von 3 BCD-Stellen.

Das Ausgangssignal des Hüllkurvengleichrichters 462 gelangt über die Leitungen 254 und 258 an einen Abtast- und Speicherkreis 260. Der Abtast- und Speicherkreis dient der Abtastung der Impulsamplitude während des Antennenabstimmungsvorgangs. Der von ihm in Abhängigkeit von einem Speicher-Abtastimpuls entwickelte Gleichspannungspegel ist den Spitzenamplituden des Signals proportional und wird in Form eines Gleichspannungssignals der Abstimmanzeige im Antennenanpassungskreis über das Koaxialkabel der HF-Antenne zugeleitet.

Ein erster Ortsoszillator 252 gibt ein Ausgangsfrequenzsignal ab, das durch Digitalverfahren auf Normalfrequenz gebracht wird und für jede Frequenz zwischen 1234 kHz und 1355 kHz in Stufen von 20 Hz erzeugt werden kann. Anschließend kann die Frequenz sofort schrittweise auf 80 Hz unter Verwendung des Haupt-Nebensteuereingangssignals erhöht werden, um auf der Frequenz des Nebenantwortgerätes zu arbeiten, wodurch der Zugriff zum Nebenantwortgerät in einer mit zwei Frequenzen arbeitenden Anlage erfolgen kann.

Das Antwortgerät der Fig. 5 unterscheidet sich vom Abfragegerät der Fig. 6 durch Zuschaltung eines 1-kHz-Phasenschiebers 178 sowie eines 5-MHz-Mischfilters 174 zur Erzeugung eines steuerbaren Phasenträgers. Diese Schaltungsanordnung erzeugt ein Trägerausgangssignal des Antwortgerätes, das mit dem empfangenen Signal am Ausgang des Richtkopplungsgliedes 140 phasenkohärent ist, und da der Empfänger 224 sowie das Schmalbandfilter 234 weiterhin Signale sowohl empfangen als auch senden, wird ihre Phasenverschiebung aufgehoben. Der Zweck des Phasenschiebers 178 und des Mischfilters 174 besteht darin, die übertragene Phase um die nötige Größe zu verschieben. Der Phasenschieber 178 ist eine bekannte Digitalschaltung mit einer Komplementärfunktion zum Phasenmesser 238. Im wesentlichen ist er eine Zählerschaltung mit einem dreistufigen BCD-Zähler, an dem ein Eingangssignal von 1 MHz anliegt. Seine Auflösung beträgt 1 : 1000, sein Umlauf erfolgt bei einer Frequenz von 1 kHz und ferner ist er so synchronisiert, daß er seine Zählung mit der Anstiegsflanke einer Eingangsbezugsspannung von 1 kHz beginnt. Das Ausgangssignal ist eine Welle von 1 kHz, deren Anstiegskante durch das gleichzeitige Auftreten des Zählerinhalts und der statischen dreistelligen BCD-Eingabe auf den Eingabeleitungen S 1-S 12 erzeugt wird. Die Ausgangsabstiegsflanke entsteht, wenn der Zählerinhalt der um 500 vermehrten statischen Eingabe gleich ist. Das sich daraus ergebende Ausgangssignal ist eine Rechteckwelle von 1 kHz, welche der Eingangsbezugsspanne um die dreistellige BCD-Eingabe auf den Leitungen S 1-S 12 nacheilt. Wenn beispielsweise die BCD-Eingabe 245 ist, dann beträgt die Phasennacheilung 0,245 Perioden.

Der Zweck dieser Schaltung besteht darin, interne Phasennacheilungen im Antwortgerät zu beseitigen, sowie das von diesem übertragene Ausgangssignal mit der Phase des gleichen vom Abfragegerät empfangenen trägerfrequenten Eingangssignals zu synchronisieren. Nach Fig. 10 ist in der modulierten Eingangswellenform 424 die Trägerfrequenz 426 enthalten. Dieses Signal des Abfragegerätes wird vom Antwortgerät empfangen. Darauf erzeugt dieses über den Modulator 158 und den HF-Verstärker 156 ein Ausgangssendesignal 428 mit der gleichen Trägerfrequenz 430, das innerhalb der Hüllkurve die gleiche Phasenrichtung gegenüber der Trägerfrequenz 436 des Mischfilters 172 wie die empfangene Trägerfrequenz 426 besitzt. Wenn somit das Signal vom Abfragegerät empfangen wird, mißt dieses die Phase des vom Antwortgerät zurücklaufenden Signals, bei welchem das Rücksignal nur eine Phasenverzögerung aufweist, die sich aus der Übertragungszeit vom Abfragegerät zum Antwortgerät und von diesem zum Abfragegerät ergibt. Dies alles wird mit nur einer Trägerfrequenz erreicht.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild des Reglers. Ein Festwertspeicher 280, eine Festwertspeicherschnittstelle 284, eine Zentraleinheit 304 sowie ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff 213 sind auf dem Markt erhältliche Mikrorechnerbauteile. Diese Anordnung führt eine im Festwertspeicher 280 gespeicherte Befehlsfolge durch, und die vorhandene Setzanweisung sorgt für eine Steuerung der an den Ausgangsklemmen 324 anliegenden Signale und ermöglicht das Einlesen der Signale in den Mikrorechner von den Eingabeklemmen 302. Die Befehlsfolge steuert die HF-Bausteine für den Empfang, die Übertragung und Verarbeitung der Signale, um die gewünschten Entfernungsdaten in der beschriebenen Weise zu erhalten. Die Satzanweisung umfaßt einen bedingten Sprungbefehl, dessen Wirkung von dem am Meßeingang der Zentraleinheit 304 anliegenden Signal abhängt. Dies wird über eine Drahtleitung einem Bezugssignal von 1 kHz aufgeschaltet und stellt die Grundlage für die Taktgabe der Durchführung der Befehlsfolgen dar.

Als Spezialbeschreibung gibt es beispielsweise vierzig Befehle mit einer Länge von 8 Bits und 5 Zweiwortbefehle mit einer Länge von 16 Bits. Die meisten 8-Bit-Befehle werden in 11,2 ms und alle 16-Bit-Befehle in der doppelten Zeit ausgeführt. Die Befehle werden zu je 8 Bits pro Wort und bis 2048 Wörtern im Festwertspeicher 280 gespeichert. Die Daten werden in einem speicherartigen Datenfluß um die Zentraleinheit 304 herumgeleitet. Die Nabe ist ein 4-Bit-Sammelspeicher, welcher die Daten von oder an jedes der 16 Register oder jede Zelle des Speichers 312 mit wahlfreiem Zugriff, an jede den 8 Festwertspeichern zugeordnete Ausgabestelle 324, an jede den 4 Speichern mit wahlfreiem Zugriff zugeordnete Ausgabestelle 324 übertragen kann oder Daten von jeder der 8 Eingabestellen 302 auslesen kann. Alle Eingabe- und Ausgabestellen, Zellen der Speicher mit wahlfreiem Zugriff und Register besitzen eine Breite von 4 Bits. Der Speicher mit wahlfreiem Zugriff 312 umfaßt insgesamt 320 Zellen, die in 16 Zeilen von 16 allgemeinen Zellen und 4 Statuszellen angeordnet sind. Die in Fig. 7 dargestellten Anzeige- und Ausgabeeinrichtungen sind nur am Abfragegerät vorhanden (siehe Fig. 6). Beispielsweise gibt es 14 Anzeigestellen (Fig. 9), welche alle Ziffern von 0 bis 9 anzeigen oder auch leer sein können. Die Daten werden in die Anzeige eingeschrieben, indem ein 4-Bit-BCD-Stellenwert den Leitungen 318 und ein 4-Bit-Code für die Anzeigestelle den Leitungen 320 aufgeschaltet wird, worauf sie impulsförmig über eine Anstoßleitung 322 in einen Anzeigespeicher 328 eingegeben werden. Wenn die gleichen Daten in die Datenausgabeklinke eingeschrieben werden sollen, wird ein Anstoß- oder Klemmimpuls anschließend über eine Leitung 348 zur Datenausgabeschnittstelle 342 übertragen. Wenn dies für jede Stelle wiederholt wird, können Anzeige und Ausgabe mit Daten beschickt werden. Wenn von den Ausgabeklemmen 324 ein Fehlerkennzeichen an die Datenausgabeschnittstelle 342 übertragen wird, wird eine der Ausgabeleitungen zur Anzeige dafür beaufschlagt, ob die Ausgabe Daten des Entfernungsbereiches 1 oder 2 darstellen, und eine andere Leitung wird impulsgesteuert, um dem externen Gerät anzuzeigen, daß Daten abgelesen werden können. Die Daten für die Ausgangsentfernung besitzen einen dreistelligen Bruchteilabschnitt, der in einer Schnittstelle 340 des Blattschreibers in Analogform umgesetzt und in einem Abtast- und Speicherkreis gespeichert wird, um einen externen Streifenschreiber zu steuern. Dieser gibt eine Aufzeichnung einer Peilkursabschnittsquerung, die im Falle von Signalverlusten oder anderen Vorkommnissen für die Bestimmung der Peilkursabschnitte nützlich ist.

Eine Handsteuerung der Einrichtung ist durch Einstellung an den Schaltern auf der Frontplatte 334 vorgesehen. Diese mit der Programmsteuerung verbundenen Schalter werden über die Eingangsklemmen 302 vom Mikrorechner ausgelesen. Die meisten dieser Schalter sind mehr Stellenschalter mit einer 4-Bit-Kodierung ihrer Stellen. Zur Auslesung eines Schalters wird die Schalteradresse in den der Ausgabestelle 314 zugeordneten Speicher mit wahlfreiem Zugriff 312 eingeschrieben. Diese Adresse wird in der logischen Wahlschaltung 334 der Schalttafel dekodiert, und ein Datenselektor stellt einen Leitweg für die gewählte Schalterleitung zu einer Eingabestelle her, wo der Stellencode ausgelesen werden kann.

Wenn die Einrichtung für den Betrieb eingeschaltet wird, führt die Zentraleinheit 304 ein kurzes Einleitungsprogramm durch. Alle Hauptprogramme sind einem zweiten Zeitraster aufgetastet, und im Abfragegerät 304 liegen Programme für die Taktsignalerfassung, das Abfragen, die Antennenabstimmung, die Bereitschaft sowie die Eingabe der Steuer- und Entfernungsmeßdaten. Im Antwortgerät liegen die Programme für die Antwort des Hauptgerätes, Taktsignalerfassung des Nebengerätes, Antwort des Nebengerätes, Antennenabstimmung, Bereitschaft und Handeinstellung der internen Taktgabe.

Wie bereits bemerkt, erfolgt die Handwahl eines Programmes durch den Betriebsartenschalter und die Eingabetaste auf der Frontplatte des Schaltbrettes. Der Betriebsartenschalter wird zur Anzeige des gewünschten Programmes in Stellung gebracht, und die Eingabetaste wird gedrückt, wodurch ein Anzeige-Flip-Flop beaufschlagt wird. Alle 2 Sekunden wird in der ersten Millisekunde des Taktgeberrasters der Schaltzustand des Anzeige-Flip-Flops auf eine Eingabe von Hand gedrückt. Wenn er angesteuert ist, wird er durch den Mikrorechner gelöscht, der den Betriebsartenschalter ausliest und mit der Durchführung eines neuen Programmes beginnt. Unterprogramme wie das Programm für die Erfassung der Taktgebersignale bei Beendigung, werden automatisch dem Abfrage- oder Antwortprogramm zugeführt.

Das vom Regler benützte Taktgeberbezugssignal ist die über die Leitung 220 der Zentraleinheit 304 zugeführte 1-kHz-Rechteckspannung. Die Abstiegsflanke dieses Signals bildet den Anfang einer 1-ms-Periode. Im Hauptantwortgerät sind bei 5 ms im zweiten Zeitraster die Leitungen T/R und TP der Ausgabestellen 324 hochpegelig, wobei vom Speicher mit wahlfreiem Zugriff 312 ein Verstärkungswert den Leitungen G 1-G 8 des Verstärkungsreglers im Digital-Analogumsetzer 226 aufgeschaltet wird. Die Abwurfleitung ist niederpegelig, und die zum Normalfrequenzgenerator 252 führende Leitung des Hauptantwortgerätes ist für die Hauptantwortfrequenz hochpegelig eingestellt. Nach einer Zeitspanne von 15 ms wird die Leitung TK hochpegelig impulsbeaufschlagt, um eine Übertragung im Abfragegerät auszulösen. Da die Leitung TP bereits hochpegelig ist, wird im Modulator 159 ein Taktimpuls erzeugt. Nach einer Pause von 47 ms (67 ms im Zeitraster) wird das hochpegelige logische Signal des Schwellwertsdetektors 249 geprüft. Wenn diese Leitung hochpegelig ist, zeigt sie an, daß der Verstärkungsgrad des entsprechenden Empfängers 225 oder 224 so hoch ist, worauf der auf die Leitung G 1-G 8 geschaltete Verstärkungswert im Speicher mit wahlfreiem Zugriff 312 herabgesetzt wird. Wenn die Leitung niederpegelig ist, wird der Verstärkungswert schrittweise erhöht. Nach einer Zeitspanne von 63 ms (130 ms im Zeitraster) wird die Abwurfleitung hochpegelig, und eine Schlußpause von 14 ms vervollständigt das Taktimpulssegment von 144 ms des Zeitrasters. Dann folgt eine Wiederholung des Antwortprogramms von 166 ms, welche den Zeitraster vervollständigt.

Jedem Abfragegerät einer Mehrfachanlage sind zwei verschiedene "Zeitfenster" zugeordnet, in welchen es das Haupt- und Nebenantwortgerät abfragen kann. Die "Zeitfenster" sind von 0-15 numeriert, und die zugeordneten Zeitfenster werden im Speicher mit wahlfreiem Zugriff 312 gespeichert. Diese Werte werden entweder durch die Handeingaben oder aus Unterlassungsstandardwerten (default values) ermittelt, die während des einleitenden Programmladens beim Einschalten vom Festwertspeicher 280 zum Speicher 312 mit wahlfreiem Zugriff übertragen werden.

Zum Zeitpunkt von 5 ms im zugewiesenen Zeitfenster löst das Abfragegerät einen Abfrageimpuls aus. Der Phasenmesser 239 wird gelöscht, und die Verstärkung des Empfängers 225 wird über die Verstärkungsregelung 227 für das Eigensignal des Abfragegerätes eingestellt, das durch das Richtkopplungsglied 141 über die Leitung 149, die Schaltkontakte 137 und 139 abgetastet wird. Zur Vorbereitung der Überwachung des Ausgangssignals wird der Abwurf des Schmalbandfilters 235 gelöscht. Zum Zeitpunkt von 45 ms im Zeitfenster wird der Phasenmesser 239 in negativer Richtung beaufschlagt. Zum Zeitpunkt von 52 ms wird das hochpegelige Signal des Schwellwertdetektors 249 geprüft, und der gespeicherte Verstärkungswert wird fortgeschrieben. Die Phasenmessung im Abfragegerät ist zum Zeitpunkt 55 ms beendet, worauf der Schalter T/R auf Empfang umgeschaltet wird, der Schmalbandfilter wird abgeworfen, und der Verstärkungsgrad des Empfängers 225 wird durch den Verstärkungsregler 227 auf das Signal des Abfragegerätes abgestimmt. Zum Zeitpunkt von 63 ms wird der Abwurf des Schmalbandfilters 235 gelöscht, und zum Zeitpunkt 303 ms wird der Phasenmesser 239 in positiver Richtung angesteuert. Die Verstärkung des Empfängers 225 wird zum Zeitpunkt 110 ms geprüft, und die Phasenmessung des Signals des Antwortgerätes ist zum Zeitpunkt 113 ms beendet. Die im Phasenmesser 239 gespeicherte Phasenmessung ist die Differenz zwischen der am Eingang des Empfängers 225 abgetasteten Empfangssignal- und Sendesignalphase. Somit werden die im Normalfrequenzgenerator 253, HF-Verstärker 157, Bandfilter 151 und im 1-kHz-Schmalbandfilter 235 erzeugten Phasenverschiebungen der Trägerfrequenz gelöst, und die Phasenverschiebung des Empfängers wird nach einer Kurve aufgehoben, welche eine kleine Phase gegenüber der Empfängerverstärkung zeigt.

Im Antwortgerät (Fig. 5) läuft während der Dauer des Zeitfensters ein gleicher Arbeitsgang ab. Ein eigener Empfängerverstärkungswert wird für jedes Zeitfenster im Speicher mit wahlfreiem Zugriff 312 gespeichert, und zu Beginn des Zeitfensters wird der Verstärkungsgrad des Empfängers 224 über die zum Verstärkungsregler 226 führenden Leitungen G 1-G 8 auf den entsprechenden Wert eingestellt. Zum Zeitpunkt von 5 ms im Zeitfenster wird der Phasenmesser 238 gelöscht, und der Abwurf des Schmalbandfilters 234 wird aufgehoben. In den nächsten 40 ms wird die Signalstärke zur Ermittlung eines übermäßigen Verstärkungsgrades des Empfängers 224 mehrmals geprüft. Dies erfolgt über den Hüllkurvengleichrichter 426 und den Schwellwertdetektor 248 sowie über hochpegelige und niederpegelige Ausgänge. Zum Zeitpunkt von 45 ms wird der Phasenmesser 238 in positiver Richtung angesteuert, und während der Phasenmessung, in welcher das Signal seinen Spitzenwert erreicht haben sollte, wird eine Reihe von Signalstärkeprüfungen vorgenommen, um zu ermitteln, ob ein unverfälschtes Abfragesignal anliegt, das eine Antwort erfordert. Beim Abtasten des richtigen Signals wird der Schalter T/R zum Zeitpunkt von 55 ms auf Senden umgeschaltet, das Schmalbandfilter 234 wird zum Zeitpunkt 58 ms abgeworfen, und der Verstärkungsgrad des Empfängers 224 wird auf den Wert für die Eigensignalverarbeitung eingestellt. Ehe eine Übertragung beginnen kann, wird der Phasenschieber 178 auf einen Wert eingestellt, der eine richtige Phasenübertragung gewährleistet. Dieser Wert wird dadurch ermittelt, daß ein im Speicher mit wahlfreiem Zugriff 312 gespeicherter Phasenversetzungswert zum laufenden Meßwert des Phasenmessers 238 addiert wird. Zunächst wird der Phasenversetzungswert willkürlich und möglicherweise falsch eingestellt, doch wird er schrittweise nach jeder Antwort auf ein Abfragesignal korrigiert.

Das Antwortgerät beginnt seine Übertragung und löscht den Abwurf des Schmalbandfilters 234 zum Zeitpunkt 63 ms im Zeitfenster. Bei 103 ms wird der Phasenmesser 238 in negativer Richtung angesteuert, die Verstärkungskraft des Empfängers 224 wird bei 110 ms geprüft, und die Phasenmessung ist bei 113 ms beendet. Wenn die richtige Phase vom Antwortgerät übertragen wurde, muß der Endwert im Phasenmesser 238 die Differenz zweier gleicher Größen sein, nämlich N 0. Wenn kein Nullwert im Phasenmesser 238 bleibt, wird der im Speicher mit wahlfreiem Zugriff 312 gespeicherte Phasenversetzungswert auf den neuesten Stand gebracht. Wie beim Abfragegerät erfolgt der Phasenvergleich zwischen dem empfangenen und dem gesendeten Signal am Empfängereingang. Beim Antwortgerät ist das gewünschte Vergleichsergebnis die Gleichheit, und dieser Zustand wird durch Änderung des internen Phasenversetzungswertes erzwungen. Beim Abfragegerät ergibt der Phasenvergleich die Entfernungsmessung.

Da Abfrage und Antwort seriell mit einer Zeitverzögerung von 58 ms bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgen, kann sich während der Messung eine kleine Standortänderung des Abfragegerätes ergeben. Die sich ergebende Entfernung stellt einen Mittelwert dieser Zeitspanne dar und ist annähernd gleich der Entfernung zum Zeitpunkt von 79 ms im Zeitfenster. Bewegt sich das Schiff mit konstanter Geschwindigkeit und in konstanter Richtung, dann differieren aufeinanderfolgende Entfernungsmessungen meist um einen verhältnismäßig konstanten Betrag. Im Abfragegerät wird ein laufender Mittelwert dieser Differenz erhalten, der zur Voraussage des nächsten Meßwertes dient. Der laufende Mittelwert der Differenzen wird Voraussagewert genannt und hängt von einer auf Richtungs- oder Geschwindigkeitsänderungen des Schiffes beruhenden Änderung ab. Ist eine fehlerhafte Anzeige bzw. ein fehlerhafter Meßwert vorhanden oder ändert das Schiff seine Richtung oder Geschwindigkeit, dann ist auch die Vorhersage eines richtigen Meßwertes des Voraussagewertes falsch. Wenn ein Voraussagewert keine richtige Vorhersage liefert, muß er auf seinen richtigen Wert erhöht oder vermindert werden. Normalerweise beträgt die Änderung jedoch nur ein Zehntel der Differenz des vergrößerten oder verkleinerten Differenzwinkels, so daß die Änderung des Voraussagewertes nicht in besonderem Maße von einem falschen Meßwert abhängt. Die Ermittlung des Voraussagewertes und die Änderungsgeschwindigkeit erfolgt durch die Zentraleinheit 304 in Abhängigkeit von dem den Eingabestellen 302 über die Leitungen P 1-P 12 hingeführten Ausgangssignal des Phasenmessers.

Somit dient jede neue Messung zur Fortschreibung eines laufenden Durchschnittswertes von Entfernungsdifferenzen sowie auch eines laufenden Durchschnittswertes der Entfernung. Zunächst wird dem neuen Meßwert des Phasenmessers eine von Hand eingegebene und im Speicher mit wahlfreiem Zugriff 312 gespeicherte Eichkonstante aufaddiert. Nur der Bruchteil der Summe bleibt zurück und zeigt, mit der richtigen Eichkonstante, den Bruchteil der Entfernung zwischen den Antennen an. Diese mit R bezeichnete Phasensumme wird dann mit einem vorausgesagten Wert verglichen, wobei nach Bedarf die Differenz gekürzt wird. Außer dem laufenden Mittelwert ϕ für die Entfernung bleibt auch ein laufender Mittelwert ψ für die Entfernungsdifferenzen erhalten. Bildet man die Summe aus diesen und kürzt den ganzzahligen Teil, so erhält man eine Voraussage für den nächsten Wert von R. Die durch Δ bezeichnete Differenz zwischen dem Istwert und dem vorausgesagten Wert von R wird nach Bedarf gekürzt. Der Grund dafür besteht darin, daß eine Messung mit stark differierenden Werten möglicherweise fehlerhaft ist, jedoch nicht vollständig außer acht gelassen werden kann. Der neue Wert von ϕ wird durch Addition von ψ und zum alten Wert gebildet. Der neue Wert von ψ wird dann durch Addition von zum alten Wert gebildet. Dies ergibt:

d _n = ϕ _n -1 + ψ _n -1 +
ψ _n = ψ _n -1 +

Die Entfernungsmessungen werden intern in "Zeilen" ausgedrückt. Ein Peilkursabschnitt ist eine Entfernung gleich der halben Trägerwellenlänge. Der Phasenmesser mißt in Dezimalbrüchen einer Periode, und eine Radialbewegung eines Teilkursabschnittes vergrößert den Hin- und Rückweg zum und vom Antwortgerät um eine Wellenlänge oder eine Periode. Die Breite des Peilkursabschnittes kann in bekannter Weise aus der bekannten Trägerfrequenz und der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle errechnet werden.

Die größere Länge der Signalhüllkurve 562 (Fig. 14) des Hauptantwortgerätes wird durch den Regler des speziellen Abfragegerätes wie das Abfragegerätes Nr. 1 ermittelt, um ein vom Speicher mit wahlfreiem Zugriff 312 abgetastetes Eingangssignal zu ergeben, damit die Taktsynchronisierung der Meßsignale des Modulators 158 über den Ausgang TX der Ausgangsstellen 324 ermöglicht wird.

Claims (15)

1. Einrichtung zur Messung der Entfernung zwischen einem Abfragegerät an einem ersten Standpunkt und einem Antwortgerät an einem zweiten Standpunkt, bestehend aus

• a) Sendevorrichtungen im Abfragegerät, die Pulse eines amplitudenmodulierten HF-Trägers erzeugen und an das Antwortgerät übertragen,
• b) Empfangsvorrichtungen im Antwortgerät, die die vom Abfragegerät gesendeten Pulse empfangen,
• c) eine Sendevorrichtung im Antwortgerät, die Pulse eines amplitudenmodulierten HF-Trägers erzeugt und an das Abfragegerät überträgt, wobei der vom Antwortgerät erzeugte Träger die gleiche Frequenz besitzt wie der vom Abfragegerät erzeugte Träger,
• d) einen Empfänger im Abfragegerät, der die vom Antwortgerät übertragenen Pulse empfängt und
• e) eine Vergleichseinrichtung im Abfragegerät, die abhängig von den empfangenen und gesendeten Pulsen die Entfernung ermittelt,

dadurch gekennzeichnet,

• f) die pulserzeugende Vorrichtung (70) im Antwortgerät (20) weist einen Phasenschieber (110) auf, der die Phase der vom Antwortgerät erzeugten Trägerfrequenz (124) mit der Phase der vom Abfragegerät erzeugten und von den Empfangsvorrichtungen (82, 88) des Antwortgerätes empfangenen und der Phase nach abgetasteten Trägerfrequenz (120) kohärent macht, und
• g) einen Phasendetektor (119, 238), der die Phasenverschiebung zwischen der vom Abfragegerät erzeugten und an das Antwortgerät übertragenen Trägerfreqeunz (120) und der Trägerfrequenz (124) in den vom Antwortgerät empfangenen Pulse ermittelt, durch welche Phasenverschiebung die Entfernung zwischen dem Abfragegerät und dem Antwortgerät bestimmt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pulserzeugende Vorrichtung (70) in dem Antwortgerät (20) eine Synchronisierungseinrichtung mit einem Oszillator zum Erzeugen der Trägerfrequenz (124) des Antwortgeräts aufweist und daß der Phasendetektor (100, 238) der Phasendifferenz proportionale Eingangssignale für den Phasenschieber (110, 178) erzeugt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zentraleinheit (304) zum Eingeben eines vorbestimmten Phasenschiebersignals in den Phasenschieber (178) vorgesehen ist, um die Phase der Trägerfrequenz (124) des Antwortgeräts zu verändern, daß der Phasendetektor (238) die Phasenverschiebung zwischen der vom Antwortgerät empfangenen Trägerfrequenz (120) des Abfragegeräts und der Trägerfrequenz (124) des Antwortgeräts mit der Phasenverschiebung des Phasenverschiebers (178) und des vorbestimmten Phasenschiebersignals vergleicht und hieraus ein Korrektursignal ermittelt und daß die Zentraleinheit (304) abhängig vom Korrektursignal des Phasendetektors (238) das vorbestimmte Phasenschiebersignal verändert.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Trägerfrequenz (120) des Abfragegerätes (21) als pulserzeugende Vorrichtung ein Frequenzgenerator (71) vorgesehen ist, daß ein Modulator (63) zur Amplitudenmodulierung der Trägerfrequenz vorgesehen ist, daß ein Sender zum Übertragen der modulierten Trägerfrequenz vorgesehen ist, daß ein Richtkoppler (53) zum Übertragen der modulierten Trägerfrequenz an die Antenne (23) sowie zum Abzweigen der Trägerfrequenz des Abfragegerätes zum Empfänger (89) des Abfragegerätes vorgesehen ist und daß ein Dämpfungsglied (55) zum Dämpfen der Amplitude der abgezweigten Trägerfrequenz auf eine Amplitude vorgesehen ist, die im wesentlichen gleich der Amplitude der empfangenen Trägerfrequenz ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als pulserzeugende Vorrichtung (70) im Antwortgerät (20) ein Frequenzgenerator (252) vorgesehen ist, daß ein Modulator (62, 158) zur Amplitudenmodulation der Trägerfrequenz (124) vorgesehen ist, daß ein Sender (60) zum Übertragen der modulierten Trägerfrequenz vorgesehen ist und daß ein Richtkoppler (52, 140) zum Übertragen der modulierten Trägerfrequenz an die Antenne (22) und zum Abzweigen der Trägerfrequenz für den Empfänger (88) im Antwortgerät (20) vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (20) ein Dämpfungsglied (54) zum Dämpfen der abgezweigten Trägerfrequenz auf eine Amplitude vorgesehen ist, die im wesentlichen gleich der empfangenen Trägerfreqeunz (120) des Abfragegerätes ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (20) einen Verstärker (156) zum Verstärken der Trägerfrequenz und der Sendeimpulse aufweist, daß Schalter (136, 138) zum Umschalten des Empfängers (224) zwischen Trägerfrequenz und Impulsen des Abfragegerätes sowie des Antwortgerätes vorgesehen ist, und daß ein Verstärkungsregler (226) zum Vergrößern des Verstärkungsfaktors des Antwortgerätes vorgesehen ist, wenn die Trägerfrequenz und Impulse vom Abfragegerät empfangen werden.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (224) des Antwortgerätes einen Schwellwertdetektor (75, 248) aufweist, von dem die Amplitude oberhalb eines Schwellwertes der Amplitude der Trägerfrequenz des Abfragegerätes ermittelt wird und der ein Ausgangssignal erzeugt, daß an den Schwellwertdetektor ein Taktgeber (46) angeschlossen ist, der abhängig von dem Ausgangssignal des Schwellwertdetektors Schalter (32, 34, 36, 136, 138) betätigt, von denen das Antwortgerät zwischen Senden und Empfang umschaltbar ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Antwortgerät in einer bestimmten festen Entfernung von dem ersten Antwortgerät vorgesehen ist (Fig. 1) und daß das Abfragegerät zu beiden Antwortgeräten Pulse einer amplitudenmodulierten Trägerfrequenz sendet.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antwortgerät einen Empfänger (224) zum Empfang der vom Abfragegerät gesendeten amplitudenmodulierten Trägerfrequenz und zum Erzeugen und Senden von einer amplitudenmodulierten Trägerfrequenz aufweist, deren Frequenz gleich der Trägerfrequenz des Abfragegerätes ist, daß Phasendetektoren (238) für den Phasenvergleich zwischen den beiden Trägerfrequenzen des Abfragegerätes und der Antwortgeräte vorgesehen sind, daß im Abfragegerät ein Phasendetektor (239) vorgesehen ist, der die Phasenlage der von jedem der Antwortgeräte gesendeten Trägerfrequenzen ermittelt und die Phasenverschiebung jeweils zwischen der empfangenen Trägerfrequenz und der Trägerfrequenz des Abfragegerätes ermittelt, um die Entfernung zwischen dem Abfragegerät und jedem der Antwortgeräte zu bestimmen, daß eine Zentraleinheit (304) für den Multiplex-Empfang der Trägerfrequenzen beider Antwortgeräte im Abfragegerät vorgesehen ist und daß die relative Entfernung zwischen dem Abfragegerät und den Antwortgeräten angezeigt wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragegerät und die beiden Antwortgeräte Modulatoren (158, 159) aufweisen, von denen jede Trägerfrequenz mit einem Impuls von einer vorbestimmten Hüllkurvenform (424, 428) moduliert wird und daß die Hüllkurvenform von einer digitalen Schaltung (Fig. 13) im Abfragegerät und jedem Antwortgerät bestimmbar ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (224, 225) in jedem Antwortgerät und im Abfragegerät jeweils die Trägerfrequenz und die Phasenlage der Trägerfrequenz innerhalb der Hüllkurvenform (424, 428) des Abfragegerätes bzw. der Antwortgeräte ermittelt.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die pulserzeugende Vorrichtung (70) einen Spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) aufweist und der Phasenschieber (110) eine Spannungsquelle zur Abgabe einer Spannung an den Oszillator proportional zu der Höhe der Eingangssignale aufweist.

14. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertdetektor (248) in dem Antwortgerät abhängig von der Stärke des Abfragesignals Ausgangsimpulse erzeugt, von denen der Verstärkungsfaktor des Empfängers wahlweise vergrößert oder verringert wird.