DE2649117A1

DE2649117A1 - Analog-digital-umsetzer

Info

Publication number: DE2649117A1
Application number: DE19762649117
Authority: DE
Inventors: Jan Bruin Tammes; Marinus Toebes
Original assignee: Thales Nederland BV
Current assignee: Thales Nederland BV
Priority date: 1975-11-04
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1977-05-12
Also published as: AU1891776A; NL7512886A; US4143361A; FR2331208A1; GB1567923A; CA1074018A; IT1075779B; AU507861B2

Description

Patentanwälte Dipl.- Ing. W. Scherrmann Dr.- Ing. R. Roger

7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach 348

28. Oktober 1976

PA 171 f* a Telefon

-- · ^x-^y-^{L χα}· Stuttgart (0711) 356539

Telex 07256610 smru

• ψ · Telegramme Patentschutz

Esslingenneckar

HOLLANBSE SIGNAALAPPARATEN B.V., Zuidelijke Havenweg 40« HBNGELO (θ), Niederlande

Analog-Digital-Umsetzer

Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Umsetzer (A-D-Umsetzer), versehen mit einer Messverstärkerkette, einem Komparator, einer Zähleinheit und einem Digital-Analog-Umsetzer (D-A-Umsetzer)* welche Einheiten nur während der Mode "Digitalisieren¹¹ von einer der Messverstärkerkette zuzuführenden Messspannung in der angegebenen Reihenfolge miteinander verbunden sind, und wobei eine vom D-A-Umsetzer erhaltene Spannung - zum Vergleich mit der Ausgangsspannung der Messverstärkerkette dem Komparator zugeführt wird.

A-D-Umsetzer eines derartigen Type sind bekannt. Zur Gewährleistung einer zuverlässigen Wirkungsweise müssen diese A-D-Umsetzer regelmäseig entsprechend den gestellten Forderungen überprüft und nachgeregelt werden* welches aber für A-D-Umsetser, die in nahezu unzugänglichen Anlagen· wie Raumkapseln« untergebracht sind* unmöglich ist.

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Die Erfindung beabsichtigt daher für genanntes Problem eine Lösung zu schaffen, die darin besteht, dass die erforderlichen Prüfarbeiten vollkommen automatisch durchgeführt werden. Entsprechend der Erfindung ist der A-D-Umsetzer des vorgenannten Typs dafür mit einer ersten Fehlerspannungskette versehen für das - während einer der vorgenannten Mode vorangehenden zweiten Mode - Nachsteuern der, mit einer Referenzspannung als Messspannung zu speisenden Messverstärkerkette auf den während dieser Mode auf einen ersten digitalen Wert voreingestellten D-AUmsetzer mittels einer Fehlerspannung, die von der Ausgangsspannung der Messverstärkerkette und der Ausgangsspannung des D-A-Umsetzers abgeleitet worden ist, und dass der D-A-Umeetzer weiter mit einer zweiten Fehlerspannungskette für das - während einer zwischen beiden vorgenannten Moden gelegenen dritten Mode -Beiregeln einer, dem Komparator zuzuführenden Spannung, die de* auf einen zweiten digitalen Wert voreingestellten D-ArUmsetzer entnommen wird, auf die während dieser Mode, bei abgeschaltetem Eingang, funktionierende Messverstärkerkette mittels einer Fehlerspannung, die von einem mit dieser Messverstarkerkette verbundenen Komparator erhalten wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von beigefügten Zeichnungen näher erkl&rt.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeiepieles eines A-D-Umeetzers entsprechend der Erfindung.

Fig. 2A - 2G zeigen Zeitfolgediagramme eines kombinierten Test- und Messprogrammes, mit dem ein geostationärer Satellit im Raum in eine gewünschte Stellung gebracht und gehalten wird,

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in welchem Satellit ein A-D-Umsetzer entsprechend der Erfindung angebracht ist.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines A-D-Umsetzers entsprechend der Erfindung, der mit einer Messverstärkerkette 1, einem Komparator 2, einer Zähleinheit 3 und einem D-A-Umsetzer 4 versehen ist, woran entsprechend der Erfindung eine erste und eine zweite Fehlerspannungekette 5 bzw. 6, zugefugt ist. Die genannten Teile des A-D-Uasetzers werden jetzt nacheinander näher besprochen.

Die Me8sverstärkerkette 1, der die zu digitalisierende MessSpannungen über Eingang X zugeführt wird, erzeugt eine Ausgangsspannung für den Komparator 2. Neben dieser Ausgangsspannung wird dem Komparator 2 ebenfalls eine Vergleichsspannung zugeführt, die von einer Kette erhalten wird, worin die Zähleinheit 3 t der D-A-Umsetzer 4 und ein Spannungsverstärker 7 in Reihenschaltung und der angegebenen Reihenfolge aufgenommen sind; dabei ist die Zähleinheit 3 mit dem Komparator 2 verbunden, welcher von einem solchen Typ ist, der eine polaritätsabhängige Fehlerspannung als Ausgangsspannung erzeugt. Di« Zähleinheit 3 let von einem Typ, der abhängig von der Polarität der anzubietenden Fehlerspannung vorwärts oder rückwärts zählt, bis der mit der analogen Messspannung übereinstimmende digitale Wert erhalten wird.

Das Nachregeln des A-D-Urasetzers muss hinsichtlich einer guten Reproduzierbarkeit bei Messungen stets mit grosser Sorgfalt durchgeführt werden. Eine gute Reproduzierbarkeit von Messungen mit diesem A-D-Umsetzer ist abhängig von einer genauen Einstellung dieses Umsetzers sowohl hinsichtlich seines

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Verstärkungsfaktors, als auch bzgl. seiner Off-Set-Spannung, die beide daher auch zusammen nachgeregelt werden müssen. Bezüglich der Einstellung des genannten Verstärkungsfaktors sei bemerkt, dass der Spannungsbereich der Messverstärkerkette 1 und der Spannungsbereich des durch den D-A-Umsetzer 4 gesteuerten Spannungsverstärkerβ 7 nicht fortwährend aufeinander abgestimmt sind, was bedeutet, dass eine Eingangespannung von der Messverstärkerkette 1 mit einer bestimmten relativen Grosse, gemessen nach dem Spannungsbereich dieser Kette, und eine Eingangsspannung am D-A-Umeetzer 4 mit derselben relativen Stärke, gemessen nach dem Spannungsbereich dieses Umsetzers, ungleiche Eingangsspannungen für den Komparator 2 liefern würden. Indem jetzt einerseits der Verstärkungsfaktor der Messverstärkerkette 1 nachgeregelt wird und andererseits - beim Vorhandensein einer Off-Set-Ausgangsspannung von Kette 1 - der Spannungsverstärker 7 eine Korrekturspannung erzeugt, ist es somit möglich dem Komparator 2 gleiche Eingangsspannungen zu verschaffen. Das Erzeugen der Korrekturspannung bedeutet, dass das Nullniveau der vom Spannungsverstärker 7 an den Komparator 2 abzugebenden Vergleichsspannung dem Niveau der Off-Set-Auegangsspannung von Kette 1 angepasst wird. Für das Nachregeln des genannten Verstärkungsfaktors ist die erste Fehlerspannungskette 5» und für das Generieren der genannten Korrekturspannung die zweite Fehlerspannungskette 6 erforderlich.

Bei dem Nachregeln des Verstärkungsfaktor der Meesverstärkerkette 1 wird eine Referenzspannung benutzt, die über Eingang T erhalten wird. Einen dementsprechenden digitalisierten

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SpannungBwert empfängt der D-A-Umsetzer 4 von einem hierfür voreingestellten Register 12; natürlich muss dann die Zähleinheit 5 abgeschaltet sein. Venn die erhaltenen Ausgangsspannungen Ton Kette 1 und Verstärker 7 unterschiedlich sind, muss der Verstärkungsfaktor von Kette 1 naohgeregelt werden. Dazu ist die erste Fehlerspannungskette 5 zumindest mit einem Differentialverstärker 8 und einem Schalter 9 versehen, welche in der angegebenen Reihenfolge in Serie geschaltet sind. In der bevorzugten Ausführungsform eines A-D-Umsetzers entsprechend der Erfindung empfängt der Differentialveretärker θ beide, für den Komparator 2 bestimmte Eingangsspannungen. Es besteht jedoch die Möglichkeit, um auf den einen Eingang des DifferentialVerstärkers 8 die Ausgangsspannung des Komparators 2 zu legen, und den anderen Eingang mit Erde zu verbinden. Die Ausgangespannung des Differentialverstärkere 8 fungiert dann als Fehlerspannung für die Nachregelung des Verstärkungsfaktors der Messverstärkerkette 1.

Das Ändern des Verstärkungsfaktors der Kette 1 geschieht solange, bis die Ausgangs spannung von Kette 1 mit der vom Verstärker 7 übereinstimmt. In der hier beschriebenen Ausführungsform besteht dafür ein fester Zeitabschnitt worin die Anpassung des Verstärkungsfaktors ausreichend erfolgen kann.

Da die erhaltene Fehlerspannung für die Einstellung des Verstärkungsfaktors für die Messverstärkerkette 1 auch noch während des Digitalieierens einer Messspannung vorhanden sein muss, um die Kette 1 auf die so erhaltene Einstellung halten zu können, ist es wünschenswert diese Fehlerspannung in einer

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Speicherschaltung festzuhalten; hierzu ist die Fehlerepannungskette 5 mit einem kapazitiven Speicher 10 und einen durch Speicher 10 zu steuernden Emitterfolger 11 versehen, wobei die Ausgangsspannung des letzteren für das Nachregeln und Halten der Einstellung der Messverstärkerkette 1 bzgl. seines Verstärkungsfaktors beetiamt ist,

Sie zweite Fehlerspannungekette selbst nuss die genannte Korrekturspannung erzeugen um das Nullniveau der Vergleichsspannung für den Komparator 2 auf das Niveau der durch die Messverstärkerkette 1 gelieferten Off-Set-Spannung zu bringen. Während der dafür zur Verfügung stehenden Zeit ist die Zähleinheit 3 abgeschaltet; anstelle dieser Zähleinheit verschafft das Register 12 dann dem D-A-Umsetzer 4 einen festen digitalen Spannungswert; dieser Spannungewert stimmt mit der Hälfte des digitalen Spannungsbereiches des Umsetzers 4 überein, welcher dabei eine analoge Spannung von 0 V erzeugt. Weiter ist die zweite Fehlerspannungskette 6 mit zwei Sohaltern 13 und 14t einer kapazitiven Speicherschaltung 15 und einem Emitterfolger versehen, die in der angegebenen Reihenfolg· in Serie geschaltet sind. Während der Periode, in der das Nullniveau der Vergleichsspannung auf das Niveau der vorhandenen Off-Set-Spannung eingestellt werden muss, befindet eich der Schalter 13 in Durchlasezustand. Beim Beginn dieser Periode wird die Speicherschaltung mit Hilfe eineβ dort aufgenommenen Schalters kurzzeitig rückgestellt, wonach die Speicherschaltung 15 mit Hilfe einer Spannungequelle V aufgeladen wird; hierbei läuft ein Strom vom Spannungsverstärker 7 zum Emitterfolger 16, wodurch sich der Wert'

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der für Komparator 2 bestimmten Vergleiehsspannung ändert. Dieses setzt eich solange fort, bis die beiden Eingangsspannungen für den Komparator 2 einander gleich sind, welches zum Abschalten des Schalters 14 durch Komparator 2 führt. Die Speicherschaltung 15 hat dann ihre richtige Eineteilung erhalten.

Wenn keine Off-Set-Spannung in der Meesverstärkerkette vorhanden ist, kann das Abschalten der Speicherschaltung 15 von der Spannungsquelle V zu dem Zeitpunkt erwartet werden, wo der mit der Speicherschaltung 15 zu steuernde Emitterfolger 16 einen Strom von -£l zieht, wobei I der maximal vom D-A-Uraeetzer 4 zu liefernde Strom I ist. über dem Spannungsverstärker 7 steht dann - beim Vorhandensein eines Rückkoppelwiderstandes R in diesem Verstärker - eine Spannung gleich an - \ IR, wodurch der Spannungsbereich des Spannungsverstärkers 7 zwischen - \ IR und + \ IR festliegt.

Bei einer iterativen Nachregelung dee A-D-Umsetzers mit Hilfe der ersten und zweiten Fehlerspannungskette 5 und 6, wird eine korrekte Einstellung des A-D-TJmsetzers bzgl. seines Verstärkungsfaktors und seiner Off-Set-Spannung erhalten. Das genannte Ausführungsbeispiel eines A-D-Umsetzers ist besonders für die Aufnahme in einem Messsystem eines geostationären Satelliten geeignet, der sich gegenüber der Erdoberfläche auf einer festgewählten Position im Raum befinden muss. Dabei wird die Position des Satelliten, die eich u.a. auch auf seinen Schiefstand bezieht, mit Hilfe zweier Erdstationen dauernd bestimmt und erforderlichenfalls korrigiert.

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Hierzu sind sowohl der Satellit als auch beide Grundetationen mit einer CW-Radaranlage ausgerüstet, wobei die Radaranlage des Satelliten mit zwei Monopulsantennen versehen ist, die wechselweise mit Hilfe eines Schalters ait dem Detektioneteil der Radaranlage im Satelliten verbunden werden. Diese Antennen sind so an der Kapsel des Satelliten befestigt, dass, wenn der Satellit im Raum seine genaue Position gegenüber den beiden Grundetationen eingenommen hat, die zentrale Achse ,jeder Antenne genau in die Richtung der zugehörigen Grundetation veist. Wenn dieses nicht der Fall ist, erzeugt der Detektionsteil der Radaranlage Fehlerwinkel spannungen ΔΕ und/oder ΔΒ, die wiederum in die Spannungen AE₁ und/oder AB₁ (bestimmt gegenüber der einen Grundstation) und die Spannungen ΔΕ» und/oder AB. (bestimmt gegenüber der anderen Grundstation) unterteilt werden. Diese Fehlerwinkelspannungen werden in digitaler Form zur Grundstation gesandt, wo daraus Steuerdaten für das Positionieren des Satelliten mit Hilfe des Rechners abgeleitet und wieder zum Satelliten gesandt werden.

Die für diesen Satelliten bestimmte Vorzugaueführungsform eines A-D-Umsetzers muss also in der Lage sein, nacheinander mehrere Fehlerwinkelspannungen, die als Mesespannungen dem A-D-Umsetzer zugeführt werden, zu digitalisieren.

Bei der vorgenannten Verwendung eines A-D-Umeetzers wird die Möglichkeit benutzt, dass - Tor dem Digitalisieren einer jeden Fehlerwinkelspannung - eine Hachregelung des Verstärkungsfaktors und eine Feststellung der geeigneten Korrekturepannung durch das Digitalieierungeprogramm des

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A-D-Umsetzere erfolgt, welches tn der nachfolgend angegebenen Reihenfolge geschieht.

Die Nachregelung dee Verstärkungsfaktors der Mesaverstärkerkette 1 auss st&tß anhand des Summen«ignals (Σ bzw, Σ ) geschehen, welches zusammen mit der danach zu digitalisierenden Fehlerwinkelepannung £&., δΒ. bzw« &E , äS« vorhanden ist. Daher umfasst ein vollständiger Zyklus für das Digitalisieren aller Fehlerwinke!spannungen folgende Phasen:

a. Nachregelung des Verstärkungsfaktors beim Vorhandensein des Summensignals Σ .

b. Feststellung der Korrekturspannung.

e. Digitale Bestimmung der Fehlerwinkel spannung ΔΕ.,-

d. tiachregelung des Verstärkungsfaktors "beim Vorhandensein des Summensignale T.f siehe ebenfalls Pkt a.

e. Feststellung der Korrekturspannung des A-D-Ümsetzere (siehe ebenfalls Pkt b).

f. Digitale Bestimmung der Fehlerwinke!spannung AB₁.

g. Nachregelung des Verstärkungsfaktors beim Vorhandensein des Summensignals Σ .

h. Feststellung der Korrekturapannung des A-D-Umsetzere (siehe ebenfalle Pkt b).

i. Digitale Bestimmung der Fehlerwinkelspannung ΔΕ_. j. Nachregelung des Verstärkungsfaktors beim Vorhandensein des

Summensignale Σ (siehe ebenfalls Pkt g). k. Feststellung der Korrekturspannung des A-D-Umsetsers (siehe

ebenfalls Pkt b).
1. Digitale Bestimmung der Fehlerwinkelspannung ΔΒ_.

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Die Phasenbezeichnung gibt ebenfalls an, welches Schaltsignal für eine solche bestimmte Phase erforderlich ist.

Die Weise wie die genannten Pehlerwinkelspannungen in digitaler Form erhalten werden, soll je zt weiter anhand von Fig. 1 erklärt werden, wobei ebenfalls Fig. 2 benutzt wird.

Für den Erhalt der genannten Fehlerwinkelspannungen in digitaler Form ist der in Fig. 1 angegebene A-D-Umsetzer mit einer ersten Eingangsschalteinheit 17 und einer zweiten Eingangsschalteinheit 18 versehen und ist die Messverstärkerkette 1 mit einer Verteilerschaltung 19» einer Schalteinheit 20, einer ersten und zweiten Mischverstärkereinheit 21 bzw. 22, einem Überlagerungsoszillator 23» einem ersten und einem zweiten Bandfilter 24 bzw. 25» einer Detektorschaltung 26, einem Integrator 27. einer Schalteinheit 28, einem phasenempfindlichen Demodulator 29» einem Spannungsverstärker 30 und einer Rauschfilterschaltung 51 versehen. Die erste, bzw. zweite Eingangsschalteinheit 17 bzw. 18 sind dabei mit den Eingängen Y bzw, X der Messverstärkerkette 1 verbunden.

Über die erste Eingangsschalteinheit 17 und Verteilerschaltung 19 werden die vom Detektionsteil der Radaranlage gebildeten SummenSignaIe Σ und Σ mit den entsprechenden Frequenzen f und f+ Af wechselweise der ersten Mischverstärkereinheit 21 mit Hilfe von Schaltsignalen a-f bzw. g-1 zugeführt (siehe Fig. 2A und 2B). Mit den hier als erste Gruppe bezeichneten Schaltsignalen a-f ist die Signalserie a, b, c, d, e und f gemeint, welche in einer nicht angegebenen Zeitsteuereinheit erzeugt wird; die zweite Gruppe Schaltsignale muss auf

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entsprechende Weise aufgefasst werden.

In dieser ersten Kischverstärkereinheit 11 werden die Hochfrequenzeignale Σ und Σ. mit Hilfe des ttberlagerungsoszillatore 25 in Signale des ZF-Bereiches umgewandelt. Der Überlagerungsoszillator 25 ist in Duplexform ausgeführt und kann abwechselnd Signale mit Frequenzen f bzw. f + Af erzeugen. Diese Frequenzen zeigen somit denselben Unterschied Af wie er zwischen den Frequenzen der Hoehfrequenz-Summensignale Σ und Σ vorhanden sind. Das wechselweise Aussenden der genannten Ausgangssignale des überlagerungsoszillator 25 geschieht in einer solchen Zeitfolge, dass während der Zeit, in der die erste Eingangsschalteinheit 17 das Summensignal Σ, mit der niedrigen Frequenz f durchlässt, der überlagerungsoszillator 25 ebenfalls auf die niedrigere Frequenz f„ eingestellt ist (Phasen a-f, siehe Fig. 21 und 2B), während der Überlagerungsoszillator 25 wShrend der Zeit, wo die erste Eingangsschalteinheit 17 das andere Summensignal Σ_ mit der höheren Frequenz f+ Af durchlässt, der Überlagerungsoszillator auf die höhere Frequenz f + Af eingestellt ist (siehe Fig. 2A und 2B). Hierdurch wird erreicht, dass das Ausgangssignal der ersten Mischverstärkereinheit 21 stets dieselbe Frequenz f-f besitzt.

Da eventuell die Möglichkeit besteht, dass ein Summen-Signal, obwohl es mittels der ersten Eingangsschalteinheit 17 abgeschaltet ist, doch noch zur Miechverstärkereinheit 21 durchstrahlt, ist am Ausgang dieser Einheit 21 genannter erster Bandfilter 24 angeschlossen, der eine ZF-Frequenz von f - f und eine sehr schmale Bandbreite besitzt. Somit wird verhindert,

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dass infolge Durehstrahlung erhaltene Signale mit den ZF-Frequenzen f- f + äf durchgelassen werden und den weiteren Messprozess nachteilig beeinflussen. Das vom Bandfilter 24 durchgelassene Signal ist als Referenzsignal für den phasenempfindlichen Demodulator 29 bestimmt; ein dergleichee Signal erfordert ebenfalls eine konstante Amplitude. Hierfür ist in Kette 1 eine AVR-Schaltung aufgenommen, die folgende Einheiten enthSlt; Detektorschaltung 26, Integrator 271 eine erste Misahverstärkereinheit 21 und den ersten Bandfilter 24. Das Ausgangssignal des Bandfilters 24 wird der Detektorschaltung zugeführt, welche zwei Ausgangssignale erzeugt. Das eine Signal, ein unipolares Signal, wird dem Integrator 27 angeboten, mit dem dann die Einstellung des zur Mischverstärkereinheit 21 gehörenden Verstärkerkreises so nachgeregelt wird, dass die Amplitude des Ausgangssignals der Mischverstärkereinheit 21 konstant bleibt. Das andere Ausgangssignal ist für den phasenempfindlichen Demodulator 29 bestimmt und ist ein bipolares Ausgangssignal, welches selbstverständlich eine konstante Amplitude besitzt.

Der zweiten Eingangsschalteinheit 18 werden die Fehlerwinkel spannungen ΔΕ., AB₁, ΔΕ- und δΒ- der beiden Monopuls- ' antennen zugeführt. Diese Fehlerwinkelspannungen werden nacheinander mit den Schaltsignalen a-c, d-f, g-i und j-1 (siehe Fig. 2A und 2C) durch die zweite Eingangsschaltung 18 durchgelassen und über Schalteinheit 20 der zweiten Mischverstärkereinheit 22 zugeführt. Wie es auch bei der ersten Mischverstärkereinheit 21 mit den Hochfrequenz-Summensignalen Σ und Σ der Fall war, werden ebenfalls in der zweiten Mischverstärkereinheit

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die Hochfrequenz- Fehlerwinke !.spannungen AE₁* ΔΒ-, δΚ- und ΔΒ_ mit Hilfe des Überlagerungsoszillator 23 in Spannungen, die im ZF-Bereich liegen, umgewandelt; dabei werden - mittels der Schaltsignale a-c bzw. d-f - nacheinander die Signale δΕ. bzw. ΔΒ., dem ersten Uberlagerungsoszillatorsignal (mit Frequenz f ) gemischt, während danach - mittels der Schaltsignale g-i bzw. o-l - die Fehlerwinkelsignale ΔΕ« bzw. ΔΒ-mit dem zweiten Signal des Überlagerungsoszillatore (Frequenz f +Af) gemischt werden (siehe Figur 2A, 2B und 2C).

Da extreme Fehlerwinkelspannungen unnötige Phasenverschiebungen hervorrufen, und diese wegen der durchzuführenden phasenempfindliehen Detektion der Fehlerwinkelspannungen nicht erwünscht sind, wird die Einstellung der zweiten Mischverstärkereinheit 22, wie es ebenfalls bei der ersten Mischverstärke reinheit 21 der Fall ist, mit Hilfe des Integrators der genannten AVB-Kette beigeregelt.

Das Ausgangesignal der zweiten Mischverstärkereinheit wird über Filter 25» der vom gleichen Typ wie Filter 24 ist,und danach über Schalteinheit 28, die sich jetzt im Durehlaeszustand befindet, dem phasenempfindlichen Demodulator 29 zugeführt. Dieser Demodulator erzeugt bei Zufuhr des Referenzsignals A sin ujt von Detektorschaltung 26 und der als Messsignal fungierenden Fehlerwinkelspannung C sin (tut+ φ) von Schalteinheit 28 ein Ausgangssignal A cos φ.

über Spannungsverstärker 30 wird das Ausgangssignal des phasenempfindlichen Detektors 29 der Rauschfilterschaltung zum Erhalt eines gefilterten Signalee für den Komparator 2 angeboten.

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•41.

Von dem Ausgangssignal der Rauschfilterschaltung wird während der Phasen c, f, i und 1 mittels Zähleinheit 3 der zugehörige digitale Spannungswert aufgebaut (siehe Fig. 2A- 2F); genannter Spannungswert ist dann solange Veränderungen unterworfen, bis die Vergleichsspannung, die über Spannungsverstärker 7 von dem mit der Zähleinheit 3 zu steuernden D-AUmsetzer 4 erhalten wird, gleich der analogen Messspannung für den Komparator 2 geworden ist. Daher sind nur die am Ende dieser Phasen c, f, i und 1 zur Verfügung stehenden digitalen Spannungswerte brauchbar um daraus Steuerdaten für den Satelliten abzuleiten (siehe Fig. 2G).

Als Besonderheit muss noch angegeben' werden, dass in dieser Vorzugsausführungsform eines A-D-Umsetzers der Ausgang des Radardetektionsteiles, welches die Summensignale Σ. und Σ_ liefert - während der Nachregelung des Verstärkungsfaktors der Kette 1 - d.h. während der Phasen a, d, g und j (siehe Fig. 2A und 2D) nur bis zu 10$ belastet werden darf, so dass die Eingangsechalteinheit 17 eine Eingangsspannung erhält, die nur 10 Jt des gesamten Eingangsbereiche β der Kette beträgt. Dieses bedeutet, dass der D-A-Umsetzer 4 dann ebenfalls einen digitalen Spannungswert empfängt, der nur 10$ des digitalen Bereiches von Umsetzer 4 beträgt; diesen digitalen Spannungswert empfängt der D-A-Umsetzer 4 von dem dafür voreingestellten Register 12. Natürlich ist die Zähleinheit 3 hierbei abgeschaltet.

Wenn jetzt die so erhaltenen Ausgangsspannungen der Kette i und des Verstärkers 7 unterschiedlich sind, muss eine

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Anpassung dee Verstärkungsfaktors durchgeführt werden, was in dieser Vorzugsausführungsform bedeutet, dass eine Nachregelung des Verstärkungsfaktors der zweiten Messverstärkereinheit 22 erfolgen muss, wozu während der Phasen a, d, g und j (siehe Fig. 2A und 2D) beiden Mischverstärkereinheiten 21 und 22 das gleiche Signal zugeführt werden muss. Eierfür muss während der Phasen a und d, bzw. g und j das von der ersten Eingangsschalteinheit 17 stammende und der Verteilerschaltung 19 zugeführte Summensignal Σ.. bzw. Σ , sowohl der ersten Mischverstärkereinheit 21 als auch der zweiten Mischverstärkereinheit 22 angeboten werden. Die zweite Mischverstärkereinheit 22 wird dann mit Hilfe der Schalteinheit 20 während der Phasen a, d, g und J anstelle mit der zweiten Eingangsschaltung 18 mit der Verteilerschaltung 19 verbunden. Dabei wird die für die Nachregelung des Verstärkungsfaktors der zweiten Mischverstärkereinheit 22 bestimmte Fehlerspannung von den dem Komparator zuzuführenden Signalen abgeleitet, wobei der Eingang der Rauschfilterschaltung 31 schwebend ist. Während der Phasen b, e, h und k, für die Bildung der Korrekturspannung beim Vorhandensein einer Off-Set-Spannung in der Messverstärkerkette 1 (siehe Fig. 2A und 2E), bleibt der phasenempfindliche Demodulator 29 mit der Detektorschaltung 26 zum Erhalt eines Referenzsignales verbunden? die Verbindung zwischen dem zweiten Bandfilter 25 und dem phasenempfindlichen Demodulator 29 wird dann jedoch mit Hilfe von Schalteinheit 28 unterbrochen, wodurch der betreffende Eingang des Demodulators 29 schwebend wird. Der Schalter 9 befindet sich dann im Sperrzustand, während die Rauschfilter-

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- Vf.

schaltung 51 eich im schwebenden Zustand befindet. Das Register liefert dem D-A-TTmsetzer 4 einen digitalen Spannungewert, der der Hälfte des digitalen Eingangsbereiches des D-A-Umsetzers entspricht. Mit Hilfe der Schalter 15 und 14, der kapazitiven Speicherschaltung 15 und des Emitterfolgers 16 kann dann das Nullniveau der für den Komparator 2 bestimmten Vergleichsspannung auf das Niveau der vorhandenen Off-Set-Spannung eingestellt werden.

Ebenfalls ergibt sich bei der vorliegenden Vorzugsausführungsform eines A-D-Umsetzers noch folgendes Problem: die EC-Zeit der Rauschfilterschaltung 51 ist um einen Faktor dreissig grosser als der Zeitraum, worin eine Fehlerwinkelspannung ununterbrochen von der zweiten Eingangeschaltung 18 durchgelassen wird, und - wie noch näher angegeben wird - selbst gut fünfzigmal grosser als der Zeitraum, worin eine solche Fehlerwinkelspannung dem phasenempfindlichen Detektor 29 ununterbrochen angeboten wird. In einem solchen Fall würden der Rauschfilterschaltung 51 die nacheinander von verschiedenen Fehlerwinkelspannungen abgeleiteten phasenempfindlich detektierten Fehlerwinkelspannungen zu schnell angeboten werden, so dass das Rauschfilter nicht in der Lage ist sich auf eine angebotene Spannung einzustellen und daher eine Filterwirkung nicht erfolgt.

Eine sehr vorteilige und günstig arbeitende Ausführungsform eines A-D-Umsetzers wird daher auch erhalten, wenn für jede Fehlerwinkelspannung AE₁, bzw. δΒ.., ΔΕ_ und δΒ- ein getrennt abschaltbarer kapazitiver Speicher 351, bzw. 55 > 54 und 55 in

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der Hauschfilterschaltung 51 aufgenommen wird. Nur während der Zeit wo eine Fehlerwinkelspannung dem phasenempfindlichen Demodulator angeboten wird (siehe Fig. 2A und 2F), muss der betreffende kapazitive Speicher eingeschaltet sein. Sonit wird erreicht, dass solch ein kapazitiver Speicher 32, bzw. 33_f 34 und 35 nach einigen Zyklen, worin die phassnempfindlich detektierten Fehlerspannungen periodinch dem betreffenden kapazitiven Speicher angeboten werden, seine Einstellung erreicht und während der darauf folgenden Phasen c, bzw. f, i und 1 seine Filterfunktion aueüben kann.

Ein weiterer Vorteil der in der Figur gezeigten Ausführung eines abschaltbaren kapazitiven Speiehers ist, dass nur ein Schalter pro Speicher benötigt wird, welcher dann in der Erdverbindung des betreffenden kapazitiven Speichers aufgenommen wird. Das gefilterte Signal von der Rauschfilterschaltung 31 wird dann dem Komparator 2 angeboten.

Genanntes Problem bzgl. der RG-Seit einer kapazitiven Speicherschaltung tritt ebenfalls beim Speieher 10 auf; dieser Speicher ist daher auch aus zwei gleichen kapazitiven Speicherschaltungen % und 37 aufgebaut, von denen jede während eines halben Mesazyklus, nämlich Phasen a-f bzw. g-1, wirksam ist (siehe Fig. 2ä). Die Speicherschaltungen 36 und 37 sind identisch der Rauschfilterschaltung 31 aufgebaut. Wenn während der ersten Hälfte eines vollständigen Messzyklus (Phasen a-f) die Speicherschaltung 36 wirksam ist, muss diese Schaltung während der Phasen a und d mit Hilfe der zu erhaltenden Fehlerwinkelspannungen mittels des sich dann im Durchlasszustand

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befindlichen Schalters 9 eingestellt werden. Während der übrigen Phasen b, e, e und f des halben Messzyklus wird der Emitterfolger 11 mit Hilfe der eingestellten kapazitiven Speicherschaltung 36 gesteuert. Der Schalter 9 befindet sich dann im Sperrzustand. Während der zweiten Hälfte dieses Messzyklus ist die Speicherschaltung 37 auf ähnliche Weise wirksam.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Analog-Digital-Umsetzer (A-D-Umeetzer), versehen mit einer Meesverstärkerkette, einem Komparator, einer Zähleinheit und einem Digital-Analog-Umsetzer (D-A-Umsetzer), welche Einheiten nur während der Mode "Digitalisieren" von einer der Messverstärkerkette zuzuführenden Messspannung in der angegebenen Reihenfolge miteinander verbunden sind, und wobei eine vom D-A-Umsetzer erhaltene Spannung - zum Vergleich mit der Ausgangsspannung der Messverstärkerkette - dem Komparator zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der A-D-Umsetzer des vorgenannten Typs weiter mit einer ersten Fehlerspannungskette versehen ist für das - während einer der vorgenannten Mode vorangehenden zweiten Mode - Nachsteuern der, mit einer Referenzspannung als Messspannung zu speisenden Messverstärkerkette auf den während dieser Mode auf einen ersten digitalen Wert voreingestellten D-A-Umsetzer mittels einer Fehlerspannung, die von der Ausgangsspannung der Meesverstärkerkette und der Ausgangsspannung des D-A-Umsetzers abgeleitet worden ist, und dass der D-A-Umsetzer noch mit einer zweiten Fehlerspannungskette für das - während einer zwischen beiden vorgenannten Moden gelegenen dritten Mode - Beiregeln einer, dem Komparator zuzuführenden Spannung, die dem auf einen zweiten digitalen Wert voreingestellten D-A-Umsetzer entnommen wird, auf die während dieser Mode, bei abgeschaltetem Eingang, funktionierende Messverstärkerkette mittels einer Fehlerspannung, die von einem mit dieser Meesverstärkerkette verbundenen Komparator erhalten wird.

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2. A-D-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fehlerspannungskette mit einem Differentialverstärker und einer Speicherschaltung versehen ist, worin die rom Differentialveratärker während der zweiten Mode zu erzeugende und für die Nachsteuerung der Messverstärkerkette bestimmte Fehlerspannung in der Speicherschaltung aufbewahrt wird.

3. A-DrUmeetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jede einzelne, dem Messverstärker zuzuführende Referenzspannung, die Speicherschaltung mit einem kapazitiven Speicher versehen ist.

4. A-D-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fehlerspannungskette mit einer Speicherschaltung versehen ist, worin die durch den Komparator während der ersten Mode erhaltene Fehlerspannung aufbewahrt wird.

5. A-D-Umsetzer nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass genannte Speicherschaltung mit einem kapazitiven Speicher versehen ist, der beim Beginn der dritten Mode in den entladenen Zustand gebracht wird und danach über einen vom Komparator gesteuerten Schalter mit einer Stromquelle verbunden wird.

6. A-D-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messverstärkerkette mit einer ersten und zweiten Mischverstärkereinheit, einem Integrator, einer Detektorschaltung und einem phasenempfindlichen Demodulator, welchem

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phaeenempflii&lichen Demodulator einerseits über der zweiten» durch die erste Fehlerspannungskette gesteuerte Mischverstärkereinheit eine erste Signalspannung zugeführt wird, und andererseits über nacheinander der ersten Hischrerstärkereinheit und der Detektorschaltung eine zweite Signalspannung zugeführt wird, und wobei sowohl die erste als auch zweite Mischveretärkereinheit mit Hilfe des mit der Detektorschaltung verbundenen Integrators eingestellt werden.

7· A-D-Umsetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messverstärkerkette mit einem Überlagerungsoszillator versehen ist, mit dem die erste und zweite Mischverstärkereinheit verbunden sind.

8. A-D-Umsetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dasβ die Hessverstärkerkette mit einer ersten Gruppe von Schaltmitteln und SignalVerteilungsmitteln versehen ist, mit deren Hilfe die zweite, der ersten Hischverstärkereinheit zuzuführende Signalspannung während der zweiten Mode ebenfalls der zweiten MIeehverstärkereinheit als Ersatz für die erste Signalspannung zugeführt wird.

9· A-D-Umsetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messverstärkerkette mit einer zweiten Gruppe von Schaltmitteln versehen ist, mit deren Hilfe während der zweiten Mode die Verbindung zwischen der »weiten Mischverstärkereinheit und dem phasenempfindlichen Demodulator unterbrochen wird.

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10. A-D-Umsetzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messverstärkerkette mit einer dritten Gruppe von Schaltmitteln versehen ist, mit deren Hilfe η Signalgeneratoren wechselweise mit der ersten Mischverstärkereinheit verbunden werden, und dass die Messverstärkerkette weiter mit einer vierten Gruppe von Schaltmitteln versehen ist, mit deren Hilfe 2n Signalgeneratoren wechselweise mit der zweiten Mischverstärkereinheit verbunden werden, wobei die ununterbrochene Periode, worin zwei mit der zweiten Mischverstärkereinheit verbundene Signalgeneratoren nacheinander wirksam sind, mit der wirksamen Periode eines der mit der ersten Mischverstärkereinheit verbundenen Signalgeneratoren zusammenfällt.

11. A-D-Umsetzer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Periode, worin ein Signalgenerator mit der ersten Mischverstärkereinheit verbunden ist, die genannten drei Modi umfasst.

12. A-D-Umsetzer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messverstärkerkette eine auf den phasenempfindlichen Demodulator angeschlossene Speicherschaltung mit 2n kapazitiven Speichern besitzt, die wechselweise und nur während der ersten Mode des A-D-Umsetzers eingeschaltet werden.

13· A-D-Umsetzer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhandensein von mehreren kapazitiven Speichern in ihren Erdverbindungen ein Schalter aufgenommen ist.

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14- Satellit, versehen mit einem A-D-Umsetzer nach Anspruch 8, sowie versehen mit einer Radaranlage mit η Monopulsantennen, von denen jede für den Empfang von durch eine Sendestation ausgesandten Signalen in vier gegenüber der Antennensymmetrieachse symmetrisch gelegene Empfangomuster geeignet ist, welche Signale für ein in einem Summenkanal zu erzeugendes Summensignal und zwei in zwei Differenzkanälen zu erzeugende Differenzspannungen benutzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Summenkanal als ein die erste Mischverstärkereinheit zu speisender Signalgenerator dient und ein Differenzkanal als ein die zweite Mischverstärkereinheit zu speisender Signalgenerator.

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