DE2645545B2 - Schaltung zur Messung der zeitlichen Verzögerung zwischen zwei Signalen durch elektronische Korrelation - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltung zur Messung der zeitlichen Verzögerung zwischen zwei zeitlich veränderlichen Signalen durch elektronische Korrelation entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Korrelation gestattet die Messung des Ähnlichkeits- oder Annäherungsgrades zwischen zwei Funktionen, die einen gemeinsamen Parameter besitzen, wobei der hier betrachtete Parameter die Zeitveränderliche t ist. Das Meßergebnis oder der Korrelationsfaktor charakterisiert Punkt für Punkt die Ähnlichkeit der zwei Funktionen in einem zeitlich relativ festliegenden Zustand; dieser Faktor wird durch Errechnung des Produkts der zwei Funktionen, gefolgt von einer Integration über einen bestimmten Integrationsbereich und der Normierung des Ergebnisses entsprechend dem Produktmittelwert erhalten. Die Änderung dieses Faktors drückt die Änderung des Ähnlichkeitsgrades aus; sie wird dadurch erhalten, daß mar. die zeitliche Verschiebung zwischen den Funktionen verändert und

so bildet die Korrelationsfunktion.

Werden die zu korrelierenden Funktionen oder Signale mit A(t) und B(t) bezeichnet, so ist der Korrelationsfaktor gleich

A(t)-B(t);

wenn Θ1 die für A(t) vorgesehene Verzögerung in bezug auf einen bestimmten, gleich Null gesetzten, zeitlichen Ursprung ist und wenn weiter θ die zunächst unbekannte Verzögerung von B(t) in bezug auf diesen Ursprung ist, wird der Korrelationsfaktor zu

Aft+ΘΙ)- B(t+B).

Zur Messung der Verzögerung oder des zeitlichen Abstandes von zwei Signalen stellt man im allgemeinen Autokorrelationsbedingungen her, d. h., daß das der ersten Funktion, der sogenannten Bezugsfunktion A(t+S\) entsprechende Signal übereinstimmt oder zumindest vorhanden ist in dem die zweite Funktion, die

sogenannte zu korrelierende Funktion B(t+ Θ) bildenden Signal, wenn die Werte der zeitlichen Verschiebungen Θ1 und θ verschieden sind (vgl. zum Beispiel den Aufsatz »Qu'est ce que la correlation?« in EMI, 1972, Nr. 155, S. 45 ff.).

Die Korrelation erfolgt vorzugsweise mit impulsförmigen Signalen, die derart kodiert sind, daß eine ideale Autokorrelationsfunktion erzeugt wird, die eine dreieckförmige Spitze großer Amplitude enthält und praktisch keine Nebenmaxima aufweist Eine solche Funktion wird insbesondere durch Autokorrelation eines periodischen pseudozufälligen Kodes erhalten.

Schaltungen, die nach diesem Verfahren arbeiten, werden insbesondere innerhalb elektromagnetischer Meßsysteme zur Ermittlung der Ablage oder Entfernung eines Objekts verwendet, wobei das Signal A(t) der von einem Radargerät oder einem optischen Telemetriegerät gesendeten Welle entspricht, während das von dem Objekt reflektierte, empfangene Echosignal das Signal B(t+B) bildet Das empfangene Signal enthält das zeitlich verschobene Signal A(t), vermischt mit Rauschen und wird mit einem Bezugssignal A(t+B\) korreliert, das im allgemeinen durch Verzögerung des Sendesignals A(t) erzeugt wird.

Das von dem Korrelator abgegebene Signal, der Korrelationsfaktor, muß unter Berücksichtigung der Rausch-Störsignale und zutreffendenfalls der in der Korrelationsfunktion vorhandenen Nebenmaximasignale detektiert werden. Fehldetektierungen oder die entsprechenden Fehlalarme werden im allgemeinen mittels eines Vergleichs mit einer Schwelle mit einem bestimmten Niveau ausgeschaltet. Die Gesamtanorcinung aus Korrelator und Schwellwertvergleicher erlaubt eine Verzögerungsmessung in einem begrenzten Bereich.

In Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung und/oder der geforderten Genauigkeit der Messung nach Betrag und Vorzeichen wurden verschiedene Korrelationstechnücen bereits angewendet. So kann beispielsweise der Forderung nach Messung über einen großen Zeitbereich durch Verwendung einer Vielzahl von Korrelatoren entsprochen werden.

Bei einigen dieser Techniken wird eine Diskriminatoranordnung benutzt, die sich aus zwei Korrelationskanälen zusammensetzt, die zeitverschoben arbeiten, so daß die Korrelationsfunktionen sich in einem Bereich überlagern oder überlappen, der für die Messung herangezogen wird; die Korrelationsausgangssignale werden einer Subtraktionsschaltung zugeführt, die ein Differenzsignal erzeugt, dessen Änderung innerhalb des fraglichen Bereiches im wesentlichen linear verläuft und das in der Mitte dieses Bereiches den Wert Null besitzt. Eine Schaltung mit diesen Merkmalen ist aus der FR-PS 15 17 817 bekannt. Weitere elektronische Korrelationsschaltungen sind auch aus den FR-PS 15 04 656,20 73 232 und 20 41 579 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung dieser Art entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die eine genaue Verzögerungsmessung durch ein hohes Signal/Rauschen-Verhältnis ermöglicht bzw. auch bei schlechtem Signal/Rausch-Abstand noch exakt mißt und sich insbesondere für die Durchführung der Verfolgung eines beweglichen Ziels mittels radioelektrischer oder optischer Telemetrie eignet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen.

In der Zeichnung ist die Schaltung nach der Erfindung anhand einer beispielsweise gewählten Ausführungsform schematisch vereinfacht zusammen mit erläuternden Diagrammen dargestellt Es zeigt

F i g, 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Verzögerungsmeßschaltung,
F i g. 2 und 3 Signaldiagramme,
Fig.4 bis 8 Blockschaltbilder, Schaltbilder und

ίο erläuternde Diagramme zu einem Ausführungsbeispiel der Meßschaltung und

F i g. 9 ein Teilblockschaltbild einer anderen Ausführungsform.
F i g. 1 zeigt im Blockschaltbild die wesentlichen Baugruppen der Meßschaltung und dient der Erläuterung des Arbeitsprinzips unter Zuhilfenahme der Diagramme entsprechend den F i g. 2 und 3.

Die Meßschaltung umfaßt Sendeeinrichtungen für ein digital kodiertes Signal, Empfangseinrichtungen, die nach dem Korrelationsprinzip arbeiten, und Meßeinrichtungen für die Messung der zeitlichen Verschiebung zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal, wobei diese zeitliche Verschiebung zurückzuführen ist auf die Übertragung des Sendesignals über ein verzögerndes Element, das im allgemeinen das Fortpflanzungsmedium ist.

Das Sendesignal ist vorzugsweise nach einem pseudozufälligen, sich periodisch wiederholenden Binärkode kodiert, da diese Art der Kodierung für die Verarbeitung durch Korrelation deutliche Vorteile hat; dies bedeutet jedoch keineswegs, daß das Sendesignal nicht auch anders aufgebaut sein könnte. Die Diagramme 3b, 3d, 3e, 3f in Fig.3 geben als Beispiel eine pseudozufällige Kodierung mit einer Länge von 15 Bit wieder.

Die Sendeeinrichtungen sind durch einen Kodegenerator 1 angedeutet, der von einer Synchronisierschaltung 2 synchronisiert wird, die ein Taktsignal HE (Diagramm 3a) mit der konstanten Pt riode TE liefert, das die Dauer eines Bits des Kodes und die Breite der Autokorrelationsspitze in deren halben Höhe festlegt. Das kodierte Sendesignal 51 (Diagramm 3b) pflanzt sich in einem Fortpflanzungs- oder Übertragungsmedium 3 fort, in welchem es eine Verzögerung θ erfährt, die die gesuchte Meßgröße ist.

Das von dem Übertragungsmedium 3 abgegebene Empfangssignal 52 (Diagramm 3f) wird einem Diskriminator zugeführt, der aus zwei Korrelatoren 4 und 5 sowie einer Differenzschaltung 6 besteht. Ein erster Korrelator 4 erhält ein erstes Bezugssignal S3 (Diagramm 3d), das um einen Betrag θ 1 in bezug auf das Sendesignal 51 verzögert ist, und der zweite Korrelator 5 erhält ein zweites Bezugssignal 54 (F i g. 3e), das um einen Betrag θ 2 in bezug auf das Signal 51 verzögert ist, wobei der Wert θ 2 gleich θ 1 zuzüglich einer Periode des Bittaktes TE ist. Die sich aus einer solchen Schaltung ergebende Autokorrelationsfunktion ist aus F i g. 2 zu erkennen, die die lineare Änderung zeigt, die man in dem Verzögerungsbereich von θ 1 bis θ 2 erhält; das von der Differenz- oder Subtraktionsschaltung 6 abgegebene Differenzsignal 55 besitzt in der Mitte dieses Bereiches entsprechend dem Wert θ 3 den Wert Null.

Die Bezugssignale 53 und 54 werden mittels eines zweiten Kodegenerators 7 erhalten, der durch eine zweite Synchronisierschaltung 8 synchronisiert wird, die ein Taktsignal ///?(Diagramm 3c) liefert, dessen Periode von der Amplitude des Differenzsignals 55 gesteuert

wird. Der Generator 7 erzeugt dieselbe Art von Kode wie er für das Senden verwendet wird, also einem pseudozufälligen Kode zu 15 Bit im dargestellten Beispiel. Die auf diese Weise hergestellte Verfolgungsoder Nachführschleife gestattet eine automatische Verschiebung in den stabilen Betriebspunkt θ 3 dadurch, daß dieser Punkt zur Koinzidenz mit dem Verzögerungswert Θ, den das Empfangssignal 52 repräsentiert, gebracht wird. In diesem Augenblick ist die Bitperiode HR synchron mit derjenigen des Empfangssignals S 2. Wenn man berücksichtigt, daß die Fortpflanzung in dem Medium 3 den Parameter TE nicht ändert, entspricht die Bitperiode in diesem Augenblick der sendeseitigen Bitperiode TE. F i g. 2 zeigt, daß das selbsttätige Halten oder Rasten eintritt, sobald der zu messende Verzögerungswert θ in dem linearen Änderungsbereich von θ 1 bis θ 2 enthalten ist. Solange der zu messende Wert θ sich von θ 3 um einen größeren Betrag als ± TEiI unterscheidet, jedoch innerhalb des Gesamtbereiches der Autokorrelation, der zwischen dem Minimalwert θ m (Fig. 2) liegt, bleibt, kann das Nachstellen durch die Nachführschleife noch durchgeführt werden, ist jedoch abhängig vom Rauschpegel; das Nachstellen oder Nachführen erfolgt gewöhnlich für Ablagen, die sehr nahe den den mittleren Bereich begrenzenden Werten θ 1 und θ 2 liegen, d. h., wenn das Signal 55 eine ausreichende Amplitude besitzt. Wenn schließlich der Wert θ außerhalb des Gesamtbereiches θ m bis θ M liegt, ist die Nachführschleife unwirksam. Es ist folglich notwendig, eine Such- oder Fangphase vorzuschalten, wenn die Verschiebung zwischen dem zu messenden Wert θ und dem mittleren Bereich θ 1 bis θ 2 sich als zu groß erweist, um die automatische Nachführung zuzulassen. Der Such- oder Fangvorgang wird durch Verschiebung der S-förmigen Autokorrelationskurve längs der Achse der Verzögerungen erreicht, wobei diese Kurvenverschiebung so lange andauert, bis die Zeitverschiebung hinreichend verringert ist, um das Arbeiten der Nachführschleife zuzulassen, die den Wert θ 3 zur Koinzidenz mit dem zu messenden Wert θ bringt. Die Synchronisierschaltung 8 ist so ausgelegt, daß sie erforderlichenfalls die vorherige Such- oder Fangphase erzeugt.

Die Messung der Verzögerung θ erfolgt über Messung des Zeitintervalls, das den Sendezeitpunkt eines beliebigen Bits des kodierten Signals 51 von dem Empfangszeitpunkt desselben Bits des kodierten Signals

52 trennt. Es versteht sich von selbst, daß bei dem Konzept sich wiederholender Kodes der maximale Verzögerungsbereich die Dauer TC des Kodes (Diagramm 3b) nicht überschreiten darf. Die Verzögerungsmeßschaltung umfaßt zwei Dekoder 9 und 10 und eine Meßschaltung 11. Ein erster Dekoder 9 erzeugt aus dem kodierten Signal 51 ein Signal 56 (Diagramm 3g), das aus einem Impuls besteht, der jedesmal dann auftritt, wenn der Sendekode einen bestimmten Zustand besitzt, dem ein bestimmtes, gesendetes Bit entspricht. Der zweite Dekoder 10 _rzeugt ebenso ausgehend von dem Signal 53 ein Signal 57 (Diagramm 3h), das aus einem Impuls besteht, der jedesmal dann auftritt, wenn das kodierte Signal 53 diesen selben Zustand besitzt, dem nach dem Rasten der Nachführschleife der Empfang desselben Bits im Signal 52 entspricht. Dies ist exakt bis auf die Verschiebung von TEI2, die zwischen dem Signal

53 und dem Signal 52 besteht, sobald die Nachführung b5 arbeitet. Um dieser Verschiebung Rechnung zu tragen, wird eine Verzögerung TE/2 mittels beispielsweise eines Verzögerungselements 12 erzeugt, das dem Ausgang des Dekoders 10 nachgeschaltet wird. Die Meßschaltung 11 mißt das die jeweiligen Impulse dei Signale 56 und 58 (Diagramm 3i) trennende Zeitintervall, wobei das letztere Signal sich aus der durch die Verzögerungsschaltung 12 bewirkten Verzögerung ergibt. Die genaue Messung erfolgt durch Zählen dei Impulse eines Taktsignals Hm (Diagramm 3j) mit dei Periode TE/m, die in einem ganzzahligen Teilerverhältnis zu der Periode TE steht. Dieses Taktsignal Hm wird wie das Taktsignal HE von der Synchronisierschaltung 1 geliefert. Die Meßinformation S9 am Ausgang dei Meßschaltung 11 bildet das für eine nachfolgende, durch den Block 13 symbolisierte Auswerteschaltung bestimmte Nutzsignal. Das Signal 59 wird dort ir Abhängigkeit von der vorgesehenen Auswertung verwendet, beispielsweise zur Sichtbarmachung odei zur Verarbeitung mittels eines Rechners.

Fig.4 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Meßschaltung.

Die Generatoren 1 und 2 zur Erzeugung dei Pseudozufallskodes sind in bekannter Weise mittel! eines Schieberegisters mit einer Gegenkopplungsschleife und einem EXKLUSIV-ODER-Glied realisiert. Die Stufenzahl η des Registers bestimmt die maximale Länge /V= 2"-1 des Kodes. Für das der Fig.3b zugrunde gelegte Beispiel umfaßt der Kode N = 15 Bit; und das Register η = 4 Stufen. Die Signale 53 und 54 entsprechen den zu korrelierenden Bezugskodes werden an den jeweiligen Ausgängen von zwei aufeinanderfolgenden Stufen des Registers 7 erhalten.

Der Sender umfaßt eine Pilotschaltung 20, die eine hochfrequente Trägerwelle erzeugt, welche einei Modulations- und Sendeschaltung 21 zugeführt wird, die als modulierendes Signal das kodierte Sendesignal 51 erhält. Die Pilotschaltung kann mittels eines Taktgebersignals Hp mit der Periode TE/p als ganzzahligem Teilet derjenigen des Taktgebersignals HE im Falle einei kohärenten Modulation synchronisiert werden. Die Synchronisierschaltung 2 umfaßt einen Oszillator mil der Frequenz p/TE, Frequenzteilerschaltungen und Signaiformerschaltungen zur Lieferung der die Signale Hp, Hm und He bildenden Impulszüge. Ein Strahler 22 strahlt die modulierte Trägerwelle ab.

Der Empfänger umfaßt umgekehrt eine Empfangsantenne 25 und Empfangs- und Demodulationsschaltungen 26 zur Rückgewinnung des kodierten Empfangssignals 52. Die Korrelatoren bestehen aus zwei Multiplizierschaltungen 27 und 28, die der Differenzoder Subtrahierschaltung 6 vorgeschaltet sind; weiterhin ist noch eine Integrierschaltung 29, beispielsweise ein Filter, am Ausgang der Differenzschaltung 6 vorgesehen. Das Signal 55 wird am Ausgang dei Filterschaltung 29 abgenommen, deren Bandbreite unter Berücksichtigung der Dauer TC und dei Bitkodebreite TE, der benötigten Genauigkeit und dei maximalen Rastzeit der Schleife festgelegt ist. Die Schaltung 6 kann ein Differenzverstärker sein.

Die Synchronisierschaltung 8 umfaßt einen Oszillator 30 des spannungsgesteuerten Typs (Voltage Controlled Oscillator oder VCO), dessen Frequenz innerhalb eines bestimmten Bereiches mit dem Mittenwert MTE der Sendefrequenz regelbar ist. Ein Impulsformer 31 erzeugt aus dem Sinusausgangssignal des Oszillators 30 einen Impulszug, der das Synchronisiersignal HR bildet, das während der Nachführphase dem Generator 7 zugeführt wird. Eine etwaige Such- oder Fangphase wird mittels Schaltungen 32 erzeugt, die noch anhand der F i g. 5 und 6 beschrieben werden.

Die Dekoder 9 und 10 erhalten die zu dekodierenden Signale 51 bzw. 53 von den Parallelausgängen der Register 1 bzw. 7 und können jeweils aus einem logischen Zustandsdekoder bestehen, der einen Impuls liefert, sobald der festgelegte Binärzustand vorliegt.

F i g. 6 zeigt Signaldiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der in F i g. 5 wiedergegebenen Such- oder Fangschaltung. In einem Vergleicher 33 wird das Differenzsignal 55 mit zwei bestimmten Schwellwerten + V5 und — V5 verglichen, um der positiven oder negativen Polarität des Signals 55 (Fig.2) sowie des Mittelwertes des Rauschens Rechnung tragen. Sofern der zu messende Verzögerungswert θ außerhalb des Bereiches θ 4 bis θ 5 (F i g. 2) liegt, was durch diesen Schwellwertvergleich bestimmt wird, wird die Suchphase auf folgendem Weg erzeugt: Das von dem Impulsformer 31 abgegebene Signal HR (Diagramm 6a) wird einem Teiler 35 mit dem Teilerfaktor MK zugeführt, der nach jeweils K Impulsen HR einen Impuls 510 (Diagramm 6c) liefert. Der Teiler 35 kann aus einer logischen Schaltung oder aus einem Vorwärtszähler, der bis K zählt, in Verbindung mit einem ebensolchen Rückwärtszähler, der den Vorwärtszähler auf Null stellt, bestehen. Das Signal 510 gelangt nach Invertierung in einem Inverter 36 zusammen mit dem Signal HR auf ein UND-Glied 37, dessen Ausgangssignal 511 (Diagramm 6d) daher dem Signal HR, jedoch mit Unterdrückung jeweils eines Impulses nach K impulsen, entspricht. Dieses Signal 511 wird zur Führung des Kodegenerators 7, dem es über ein UND-Glied 38 und ein ODER-Glied 39 zugeführt wird, benutzt. Diese Impulsunterdrückung bewirkt jedesmal eine Verschiebung der Kodierung um ein Bit. In dem in Diagramm 6f dargestellten Beispiel ist der Wert K gleich dem Wert N = 15 des Kodes gewählt; die zunehmende Verschiebung des Kodes ergibt sich anhand des Diagramms 6g, das denselben, sich wiederholenden Kode ohne Verschiebung wiedergibt. Dies führt zu einer Verschiebung der Autokorrelationsfunktion 55 längs der Achse der Verzögerungen und zur vollständigen Abtastung des größtmöglichen Meßbereiches TC nach Ablauf von N Perioden TC. Sobald der zu messende Wert θ sich innerhalb des Detektionsbereiches θ 4 bis θ 5 findet, hört die Abtastung in Folge Änderung des Wertes am Ausgang des Vergleichers 33 auf. Das Vergleicherausgangssignal bildet nach Normierung in einer Triggerschaltung 40 das Signal 512 (Diagramm 6b), das bei Anliegen an dem UND-Glied 38 die Unterbrechung der Übertragung des Synchronisiersignals 511 bewirkt. Andererseits wird das Signal 512 nach Invertierung in einem Inverter 41 und einem UND-Glied 42 zugeführt, das auch das Signal HR erhält und dessen Ausgang mit einem ODER-Glied 39 verbunden ist und somit das Synchronisiersignal HR auf den Kodegenerator 7 gelangen läßt, um die automatische Nachführung und das Rasten der Schleife auszulösen. Das Diagramm 6e gibt die aufeinanderfolgenden Synchronisiersignale am Ausgang des ODER-Gliedes 39 wieder.

Fig.7 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel der Meßschaltung 11 der F i g. 1 und F i g. 8 gibt deren Arbeitsweise veranschaulichende Signaldiagramme wieder. Zwei monostabile Kippschaltungen 50 und 51 erzeugen jeweils aus den Signalen 56 (Diagramm 8b) und 58 (Diagramm 8g), die von der Zustandsdekodierung stammen, kurze Impulse 515 (Diagramm 8c) bzw. 518 (Diagramm 8h), von denen jeder dazu dient, mittels eines UND-Gliedes 52 bzw. 53 einen Impuls aus dem Signal Hm (Diagramm 8d) abzutrennen. Das die abgetrennten WM-Impulse 516 (Diagramm 8e) bzw. 519 (Diagramm 8i) trennende Zeitintervall entspricht bis auf eine Periode TE/m der zu messenden Verzögerungsdauer Θ. Diese Messung geschieht durch

ίο Zählung der Impulse Hm in einem Zähler 56 während dieser Dauer mittels eines UND-Gliedes 55, das das Signal Hm und das Ausgangssignal 517 (Diagramm 8f) einer Kippschaltung erhält, die durch den Impuls 516 gekippt wird und durch den Impuls 519 zurückgesetzt wird. Dieser letztere Impuls steuert auch das Nullstellen des Zählers 56.

Bei dem anhand der Fig.4 bis 8 beschriebenen Beispiel kann die Modulation eine Amplituden-, Frequenz- oder Phasenmodulation sein und kohärent oder inkohärent durchgeführt werden, wozu ein entsprechend angepaßtes Modulationsverfahren gewählt wird. Das modulierte Signal wird für die Übertragung verstärkt, und das Videoempfangssignal, das den mit Rauschen vermischten Kode enthält, wird verstärkt und in einem Begrenzerverstärker vor Demodulation geschnitten.

Die Nachführschleife ermöglicht die Wiederherstellung einer pseudozufälligen Kodierung, die synchron mit derjenigen des demodulierten Signals ist und einen hohen Rauschabstand besitzt.

Die Verwendung in Verbindung mit einem elektromagnetischen Detektionssystem, das mit Funkstrahlung oder Lichtstrahlung (beispielsweise Laserstrahlung) arbeiten kann, ermöglicht eine sehr genaue Messung der zwei feste oder bewegliche Punkte trennenden Entfernung, da der kleinste Meßschritt gleich dem festgelegten Bruchteil Mm der Bitdauer TE lsi. Die Wahl des Kodes (mit den Parametern Bitzahl N und Bitbreite TE) erfolgt unter Berücksichtigung der Größe bzw. Breite des zu messenden Verzögerungsbereiches und der gewünschten Genauigkeit.

Die Suchphase kann auch anders als im beschriebenen Beispiel erhalten werden, beispielsweise durch Erzeugung einer kontinuierlichen Regelabweichung oder Ablage durch Betrieb mit offener Schleife, wobei das Differenzsignal 55 an dem Schwellwertvergleicher 33 anliegt und der spannungsgesteuerte Oszillator 30 an seinem Steuereingang eine Festspannung Vb über eine Schalteinrichtung 60 erhält, wie sie in dem Teilschaltbild

so der Fig.9 angedeutet ist. Sobald das Fehler- oder Differenzsignal 55 den vorgesehenen Schwellwert erreicht, löst dieser das Kippen des Schalters 60 und den weiteren Betrieb der Nachführschleife wie vorher beschrieben aus. Der Schalter 60 kann beispielsweise aus einem Feldeffekttransistor oder einer Diodenanordnung bestehen.

Die beschriebene Schaltung ermöglicht eine sehr genaue Messung der Verzögerung durch Wahl des Parameters m und läßt sich besonders vorteilhaft für optische oder radioelektrische Telemetriesysteme zur Messung der Ablage oder Entfernung eines beweglichen Ziels verwenden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Messung der zeitlichen Verzögerung zwischen zwei zeitlich veränderlichen Signalen durch elektronische Korrelation, mit einem ersten Generator für ein digital kodiertes Signal, mit einer Einrichtung zum Senden dieses Signals in ein Übertragungsmedium, einer Empfangseinrichtung für das in dem Übertragungsmedium übertragene, kodierte Signal, einem Diskriminator mit zwei Korrelationsschaltungen zum Korrelieren des kodierten Empfangssignals mit jeweils einem von zwei entsprechend dem Sendekode kodierten Bezugssignalen, die zeitlich derart verschoben sind, daß ihre jeweiligen Autokorrelationsfunktionen sich in einem gemeinsamen Meßbereich teilweise überlagern, einer Differenzschaltung zur Cewinnung eines Differenzsignals aus den Korrelatorausgangssignalen und einer ersten Synchronisierschaltung zur Synchronisierung des ersten Generators, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Generator (7) die Bezugssignale (53, 54) erzeugt, daß eine zweite Synchronisierschaltung (8) den zweiten Generator (7) durch ein Synchronisiersignal (HR) synchronisiert, dessen Frequenz der Amplitude des Differenzsignals (55) nachgeführt wird, und Verzögerungsmeßschaltungen mit zwei Zustandsdekodern (9,10) vorgesehen sind, die an ihren mit einer Meßschaltung (11) verbundenen Ausgängen jedesmal dann einen Impuls liefern, wenn an ihren jeweils mit den Generatoren (1,7) verbundenen Eingängen ein festgelegter Binärzustand vorhanden ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoren einen sich wiederholenden Zufallskode erzeugen und die erste Synchronisierschaltung (2) ein erstes Bit-Taktgebersignal (HE) zur Führung des ersten Generators (1) und ein zweites Meß-Taktgebersignal (Hm) mit einer Periode, die in einem ganzzahligen Teilerverhältnis zu derjenigen des Bit-Taktes (TE) steht, erzeugt, um die Impulse in der Meßschaltung zu zählen und daß die zweite Synchronisierschaltung einen durch das Differenzsignal frequenzgeregelten Oszillator (30) umfaßt, dessen Mittenfrequenz derjenigen des ersten Taktgebersignals entspricht und daß der gemeinsame Korrelationsbereich eine Erstreckung entsprechend der Bitperiode der Bezugssignale besitzt.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelatoren zwei Multiplizierschaltungen (27, 28) enthalten, die gleichzeitig das kodierte Empfangssignal (S 2) und jeweils eines der Bezugssignale (53,54) erhalten und deren Ausgänge mit der Differenzschaltung (6) verbunden sind, auf die eine Filterschaltung (29) erfolgt, deren Ausgahgssignal (55) den Oszillator (30) frequenzsteuert

4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Synchronisierschaltung eine Such- oder Fangschaltung (32) umfaßt, die das Differenzsignal und einen Impulszug entsprechend dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators (30) nach Durchlaufen eines Impulsformers (31) erhält und deren Ausgang mit dem zweiten Generator (7) verbunden ist und die eine Nachstellung der zeitlichen Verschiebung zwischen dem kodierten Empfangssignal und den Bezugssignalen vornimmt, bis die Amplitude des Differenzsignals einen bestimmten Schwellwert erreicht, der die Frequenzregelung bzw. -steuerung zuläßt und die Fangschaltung einen Schwellwertvergleicher (33) für das Differenzsignal enthält

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangschaltung einen Teiler (35) für ein Teilerverhältnis K und eine Anordnung aus UND-ODER-Gliedern umfaßt, die während der Suchphase ein Synchronisiersignal (511) erzeugen,

ίο bestehend aus dem Impulszug, bei dem alle K Impulse ein Impuls unterdrückt ist

6. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangschaltung einen Schalter (60) umfaßt, der während der Suchphase den Steuerspannungseingang des Oszillators auf eine bestimmte Festspannung (Vo) umschaltet

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung (11) eine Schaltungsanordnung (12,50 bis 55) umfaßt, die, ausgehend von den Ausgangssignalen (56, 57) der Zustandsdekoder, einen Rechteckimpuls mit einer Impulsdauer entsprechend der zu messenden Verzögerung erzeugt und daß während der Dauer dieses Impulses ein Zähler (56) das zweite Taktsignal (Hm) erhält.