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Auswerteschaltung fUr Sekundärradar-Antwortsiznale
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Auswerteschaltung für Sekundärradar-Antwortsignale
mit einem entsprechende Anzapfungen zur Rahmendecodierung und Erzeugung eines Rahmenkoinzidenzimpulses
aufweisenden Schieberegister sowie einer Schaltung zur Erkennung von sich gegenseitig
störend beeinflussenden, zeitlich aufeinanderfolgenden Antwortsignalen, wobei eine
Überprüfung dahingehend vorgenommen wird, ob zwei Antworten rastersynchron (d.h.
die Rasterplätze der Impulse des zweiten Antwortsignals liegen im - ggf. fortgesetzten
- Raster des ersten Antwortsignals) eintreffen.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 59 317 ist ein digital arbeitender
Sekundärradar-Decoder bekannt. Dabei besteht das Problem, überlappend eintreffende
Antwortsignale ("garbling") zu erkennen und die Antwortsignale nach Möglichkeit
zu trennen.
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Im Empfangsteil werden hierzu die eintreffenden Video-Antwortsignale
in einer Abtastschaltung zeitlich quantisiert und zwar mit einem sehr hohen Abtasttakt
von 22 MHz. Dieser Takt von 22 MHz dient auch zur Synchronisierung weiterer Verarbeitungsschaltungen
insbesondere eines Schieberegisters, in das das quantisierte Videosignal eingegeben
wird. Durch entsprechende Anzapfungen an dem erwähnten Schieberegister wird die
Rahmendecodierung der eintreffenden Antwortsignale vorgenommen. Zur Erkennung der
gegenseitigen Beeinflussung von zeitlich auf-
einanderfolgenden
Antwortsignalen (SchlUsselverwirrung- " garbling " ) wird der Rahmenkoinzidenzimpuls
und dessen jeweilige zeitliche Umgebung analysiert, wobei diese Analyse an der Vorder-
und/oder Rückflanke des Rahmenkoinzidenzimpulses erfolgt und die Länge des Rabmenkoinzidenzimpulses
mit ausgewertet wird. Damit wird bei der Analyse auf Schlüsselverwirrung allein
auf Zeit-Toleranzen abgestellt, was einerseits in der Auswerteschaltung die Einhaltung
genauer Toleranzen erfordert und andererseits wegen der zugelassenen Toleranzwerte
bei den Antwortsignalen zu Schwierigkeiten führen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher Weise bei einer
Auswerteschaltung der eingangs genannten Art ein Kriterium zu gewinnen, welches
das Vorhandensein von rastersynchronen, sich gegenseitig beeinflussenden Antwortsignalen
anzeigt. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zur Erkennung von rastersynchron
eintreffenden Antwort signalen die Zahl unmittelbar aufeinanderfolgender Rahmenkoinzidenzimpulse
festgestellt wird und daß bei Auftreten von mehr als einem Rahmenkoinzidenzimpuls
innerhalb eines vorgegebenen Zeit-Toleranzbereiches,- also von Pseudo-Rahmenkoinzidenzimpulsen
durch die Koinzidenz zwischen irgendwelchen, im vorgegebenen Rahmenabstand liegenden
Impulsen aus zwei benachbarten, sich beeinflussenden Antwortsignalen -, ein das
Vorhandensein von rast er synchronen Antwort signalen anzeigendes Überwachungs signal
erzeugt wird.
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Die - ohne zusätzlichen Aufwand - auftretende Folge von Pseudo-Rahmenkoinzidenzimpulsen
liefert einen eindeutigen Hinweis auf das Vorliegen zweier sich beeinflussender,
rastersynchroner Antwortsignale und das daraus abgeleitete Uberwachungssignal stellt
ein eindeutiges Kriterium dar, das in einfacher Weise gewonnen werden kann. Wesentlich
ist somit eine zeitliche Aufeinanderfolge mit Abständen kleiner als die doppelte
Rahmenlänge (d.h. kleiner als 40,6/us). Wenn dieser Zustand erkannt wird, ist jeder
Rahmenkoinzidenzimpuls, der zu der Kette gehört, als zu einem Uberlappungsfall gehörend
gekennzeichnet.
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Die Erfindung sowie deren Weiterbildungen werden nachfolgend anhand
von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer
Sekundärradar-Abfragestation, Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit dem zentralen
Decoder und dem Aufbau der Arbeitsplätze, Fig. 3 den Aufbau des zentralen Decoders
im Blockschaltbild, Fig. 4 den Aufbau einer Decodierschaltung mit einem Schieberegister,
Fig. 5 im Blockschaltbild einen Teil des Vordecoders, Fig. 6 ein Impuls-Zeitdiagramm
für verschiedene Uberlappungsfälle, Fig. 7 in schematischer Darstellung drei überlappende
Antwort signale, Fig. 8 im Blockschaltbild die Verarbeitungsschaltung für sich beeinflussende
Antwortsignale als Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 9 ein Impuls-Zeitdiagramm
zur Darstellung der Synchronisierung von sich beeinflussenden Antwortsignalen.
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In Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer Sekundärradarstation
dargestellt. Dabei steht der Buchstabe Z am Anfang der Bezugszeichen jeweils als
Hinweis auf eine zentrale Einheit. In einem Sende-Empfangsgerät ZSE werden die Abfragesignale
gebildet und über eine Antenne SEA abgestrahlt. Die eintreffenden Antwortsignale
werden einem ebenfalls in der Einheit ZSE vorhandenen Empfänger in bekannter Weise
zugeführt und gelangen zu einer zentralen Auswertelogik ZA. In dieser zentralen
Auswertelogik ZA werden eine Reihe von Überprüfungs- und Decodierfunktionen durchgeführt,
die anhand späterer Figuren näher erläuert werden. Die so erhaltenen decodierten
Ausgangssignale werden über eine Leitung UL zu einer Reihe von Arbeitsplätzen AP1
bis APn übertragen, die räumlich getrennt angeordnet sind, so daß die Leitung über
eine größere Strecke verlegt werden muß. Am Abschluß dieser Leitung ist ein Abschlußwiderstand
AW vorgesehen, um Störungen durch
Refleidonen infolge von Fehlanschlüssen
zu vermeiden.
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In Fig. 2 ist der auf den Empfänger der zentralen Sendeempfangseinheit
ZSE nach Fig. 1 folgende Teil der zentralen Auswertelogik ZA im einzelnen dargestellt.
Das empfangene analoge Sekundärradar-Video wird zunächst einer Unterdrückungsschaltung
für nichtsynchrone Antwortsignale ("Defruiter") ZDF zugeführt. Diesem ist nachgeschaltet
ein zentraler Decoder ZDC, der seine Taktsignale von einem zentralen Taktgeber ZTG
erhält. Es handelt sich dabei um ein Taktsignal sehr hoher Frequenz, vorzugsweise
in der Grö-Benordnung von 20 MHz. Für den Anschluß an eine Datenverarbeitungsanlage
hat der zentrale Decoder ZDC einen parallelen Ausgang für die durch den zentralen
Taktgeber quantisierten Videosignale. Dieser Ausgang ist mit ZDV bezeichnet.
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Die in serieller Form nach verschiedenen Decodiervorgängen am Ausgang
des zentralen Decoders ZDC erhaltenen Sekundärradar-Videosignale, welche ebenfalls
mit der Taktfolge des zentralen Taktgebers ZTG quantisiert (getaktet) sind, werden
über die Leitung UL zu den einzelnen Arbeitsplätzen AP1, AP2 usw. bis APn übertragen.
Jeder dieser Arbeitsplätze weist einen den Bedienplatz-Decoder mit enthaltendes
Bediengerät AB1, AB2 usw. bis ABn auf. Das jeweilige Videosignal wird zu einem Bildschirm
AS1, AS2 usw. bis ASn übertragen.
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Der in Fig. 3 näher dargestellte zentrale Decoder ZDC nach Fig.2 enthält
am Eingang eine Videoaufbereitungsstufe ZVA. Ihr wird das von der Defruiter-Schaltung
ZDF nach Fig. 2 gelieferte Empfangssignal zugeleitet. Die so erhaltenen Signale
liegen noch in Originallage vor, d.h. bezüglich der Impulslänge und zeitlichen Lage
ist keine Änderung eingetreten. Dagegen wird von dem zentralen Takt geber ZTG mit
dem Taktsignal von 20 MHz eine Zeitquantisierung der Empfangssignale durchgeführt.
Impulse mit einer Länge kleiner als 350 ns werden in bekannter Weise unterdrückt,
weil es sich dabei praktisch nur um Störimpulse handeln kann.
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Die Unterdrückung der Nadelimpulse ist durch die hohe Taktfrequenz
des zentralen Taktgebers ZTG besonders einfach, weil damit eine genaue Zeitmessung
durchgeführt werden kann, Da die Taktfrequenz von 20 MHz einer Periodendauer von
50 ns entspricht, wird jeder kurze Nadelimpuls bereits von mehreren derartigen Taktimpulsen
quantisiert und kann deshalb als unter der Grenze für die Zeitdauer liegend durch
eine Schiebregisteranordnung oder dergl. ausgeschieden werden. Impulse die zwischen
350 ns und 500 ns liegen, werden noch als Nutzimpulse behandelt und zweckmäßig auf
eine konstante Länge von 500 ns gebracht. Überlängen, die durch überlappend eintreffende
Antwortsignale entstanden sein können, werden jedoch nicht verändert und in ihrer
Originallänge beibehalten. Die Schaltung ZVD besteht aus zwei Teilschaltungen ZVD1
und ZVD2, die anhand der Figuren 4 und 5 näher erläutert werden.
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In der weitaus überwiegenden Zahl aller Fälle (nämlich bei nicht überlappenden
Antworten) haben damit die Impulse am Ausgang der Videoaufbereitungsstufe ZVA eine
konstante Länge. Dies ist für die nachfolgende Schaltung zur Vordecodierung von
besonderer Wichtigkeit. Dieser Schaltung wird ebenfalls vom zentralen Taktgeber
ZTG der 20 MHz-Takt zugeführt, wobei in erster Linie eine Identifizierung aller
SIF Antworttelegramme durchgeführt werden muß. Dabei steht der Begriff SIF für das
Codiersystem von Antworten im Kennsystem Mark XA (SIF = selective identification
feature). Nähere Einzelheiten über die Art und Weise der Verschlüsselung der Antwort
signale sind dem Buch von Honold "Sekundär-Radar" , Seiten 23 bis 25 zu entnehmen.
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Im einzelnen wird überprüft, ob die Rahmenimpulse F1 und F2 den vorgeschriebenen
Abstand von 20,3/us haben, wobei die im jeweiligen System zugestandenen Toleranzen
mit einzubeziehen sind.
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Gleichzeitig werden alle vorhandenen Informationsimpulse an den 12
vorgegebenen Rasterplätzen zwischen den Impulsen F1 und F2 ausgelesen. Diese Impulse
müssen bezüglich ihrer Lage zum
Fl-Impuls ebenfalls die schon oben
für die Rahmenimpulse geltenden Toleranzbedingungen einhalten. Durch diese strenge
Vorabauslese gelangen nur solche Informationen zur weiteren Verarbeitung in die
eigentliche Decodierschaltung, die mit großer Sicherheit als Antworten im Sinne
des SIF-Systems erkannt worden sind (Rabmenimpulsdecodierung). Dieser Teil der Vordecodierung
ZVD erfüllt eine wichtige Aufgabe im ganzen Decoder, da durch ihn die Toleranzen
für die Decodierung und für die Trennung überlappter Antwortsignale (degarbling")
festgelegt sind. Damit wird der Übergang von der zeitanalogen Verarbeitung der Einzelimpulse
zur su..arischen Bearbeitung von "normiertenw Telegrammblöcken möglich, die mit
Hilfe des SIF-Rastertaktes (mit der Periode von 1,45/us (= Impulsabstand der einzelnen
Impulse bei verschlüsselten Antwortsignalen im Rahmen von SIF) sehr einfach seriell
oder parallel weiterverarbeitet werden können.
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Eine weitere wichtige Aufgabe der Vordecodierung ZVD besteht in der
Erkennung von sich überlappenden Antwortsignalen. Alle Telegramme, die mehr oder
weniger ineinander verschachtelt sind, werden mit Hile einer Analyseschaltung daraufhin
untersucht, ob sie noch einzeln trennbar und damit decodierbar sind oder ob sie
bezüglich der gegenseitigen Lage zu stark überlappt sind und eine Verfälschung der
gesamten Information eingetreten ist. Die weitere Verarbeitung der Videosignale
sieht vor, trennbare über lappte Antworttelegramme zeitanalog weiter zu verarbeiten
und parallel auszugeben. Der Ausgang ZDV ist gedacht als Schnittstelle zu evtl.
angeschlossenen Radarextratoren, d.h. Datenverarbeitungsanlagen, welche an die Vordecodierung
ZVD angeschlossen werden können. Dort sind somit parallele Videosignale vorhanden,
außerdem die Signale für die Erkennung einer Rahmenkoinzidenz (RKI) und die Information
(GAI) über die Schlsselentwirrung (degarbling"). Außerdem liegt dort die Information
über einen eventuellen SPI-Impuls an (SPI = Identifizierungs-Sonderimpuls snspecial
position identification pulse"), der 4,351uns nach dem F2-Impuls einer Antwort auftritt.
Er wird kurzzeitig auf Anfor-
derung der Bodenstelle ausgelöst
und bewirkt eine besondere Kennzeichnung des Zieles auf dem Radar-Sichtgerät.
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Die nicht mehr trennbaren Telegramme bei überlappenden Antworten werden
- bezogen auf das Raster des zentralen Taktgebers ZTG -vollends rastersynchron gemacht
und ggf. mit einer Uberlappungs-Markierung versehen. Die weitere Verarbeitung dieser
in vielen Fällen nicht mehr brauchbaren Information kann gesperrt werden, d.h. es
erfolgt keine Ausgabe am Ausgang ZVD. Aus verschiedenen Gründen (z.B. Darstellungart
"Rohvideo auf dem Bildschirm" kann es aber vorteilhafter sein, die überlappten Telegrammtypen
trotzdem weiterzuleiten und sie mit einer entsprechenden zusätzlichen Überlappungs-Markierung
zu versehen. An den Endstellen der Videoverarbeitung (DV-Anlage oder Arbeitsplatz
mit Bildschirm) kann dann letztlich durch die Bedienungsperson die Entscheidung
über die Mitverwendung oder Nichtverwendung dieser Information getroffen werden.
Zusätzlich werden in der Schaltung zur Vordecodierung ZVD auch Antwortsignale mit
einem SPI-Impuls erkannt.
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Die Lage des SPI-Impulses zum Raster der zugehörigen Antwort bedingt,
daß in diesem Fall die Analyse auf Überlappung der Antwort signale umgangen werden
muß.
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Die am Ausgang der Schaltung zur Vordecodierung ZVD erhaltenen Parallelvideosignale
werden zusammen mit den zusätzlichen Informationen außerdem zu einem Notruf-Decoder
ZND, zu einem Höhencodeumsetzer ZHU und zu einem Videogenerator ZVG übertragen.
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Dem Notruf-Decoder ZND und dem Höhencodeumsetzer ZHU wird zusätzlich
die Modusinformation (d.h. die Angabe über die Art der Abfrage) über die Klemme
MIF zugeführt, welche vom Sender ZSE nach Fig. 1 erhalten wird. Im Sender ist nämlich
durch eine entsprechende Einstellung festgelegt, mit welchem Abfragemodus die Abfragesignale
ausgesandt werden und welche Antwortsignale deshalb zu erwarten sind. Die Einzelheiten
über die Verschlüsselung von Abfragesignalen sind in dem Buch von Honold "Sekundärradar"
auf den Seiten 22 und 23 beschrieben.
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Der Notruf-Decoder ZND besteht aus einem Passivdecoder für mehrere
Codes und einem nachgeschalteten Auswerteteil zur Senkung der Falschalarmrate. Das
Ausgangssignal setzt sich zusammen aus einer Impulsfolge (z.B.
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einem speziellen Bogenstück für die Bildschirmdarstellung mit entsprechender
Kennzeichnung) und einer Zusatzinformation über die Notrufart. Ein Beispiel für
die Notrufdarstellung ist in dem Buch von Honold "Sekundärradar" auf Seite 31 und
f) dargestellt.
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In dem Höhencodeumsetzer ZHU wird die zentrale Umsetzung der SIF-Antworten
des Modus C vom MoA-Gilham-Code in einen BCD-Code vorgenommen. Der Antwortcode wird,
gegebenenfalls auf Anforderung, von dem Antwortgerät (im EEgzeug) mit der jeweiligen
Hohe codiert und im MoA-Gilham-Code zurückübertragen. Der Umsetzer vom MoA-Gilham-Code
in den BCD-Code arbeitet statisch und wandelt (in der Modus-C-Empfangsperiode) sämtliche
trennbaren SIF-Telegramme in sehr kurzer Zeit (ca. 200 ns) in eine Form um, mit
der Rechenoperationen möglich sind. Es handelt sich dabei um das Einrechnen der
Höhenloirektur und der Höhenschichtdecodierung. Damit lassen sich dann Ziffernanzeigen
direkt ansteuern. Das vom Höhencodeumsetzer ZHU ausgegebene Parallelwort hat praktisch
den gleichen Datenumfang wie ein SIF-Telegramm.
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Die in paralleler Form vorliegenden Informationen von der Vordecodierschaltung
ZVD, vom Notruf-Decoder ZND und vom Höhencodeumsetzer ZHU werden einem Videogenerator
ZVG zugeführt.
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Dieser erhält außerdem die Modusinformation von der Klemme MIF.
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Darüber hinaus ist ein weiterer Eingang beim Videogenerator ZVG vorgesehen.
dem das Modus-4-Video direkt über den Anschluß M4V zugeleitet wird. Über einen weiteren
Eingang WIF wird zusätzlich noch als weitere Information der Beginn der Radarperiode
eingegeben.
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Der zentrale Taktgeber ZTG ist auch mit dem Videogenerator ZVG verbunden
und führt diesem die Taktsignale zu. Die Einzelinformationen werden entsprechend
codiert und über die Leitung UL zu den Arbeitsplätzen AP1 bis APn übertragen.
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In Fig. 4 sind Einzelheiten des Aufbaues der Schaltung zur Vordecodierung
ZVD1 nach Fig. 3 dargestellt. Das von der Videoaufbereitung ZVA eintreffende Videosignal
wird seriell einem Schieberegister SRG zugeführt, von dem nur Teilausschnitte gezeichnet
sind. In Wirklichkeit werden mindestens so viele Registerplätze benötigt, wie für
eine Taktfrequenz von 20 MHz des zentralen Taktgenerators ZTG zur Speicherung mindestens
des Antwortsignals von 20,3/us Dauer erforderlich sind. Im Endzustand, also bei
vollständig eingegebenem SIF-Antwortsignal, ist somit das Register gerade gefüllt.
Einzelne Rasterplätze des Schiebregisters (bzw.
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des Telegrammes) sind für verschiedene Impulse des Antwortsignals
eigens herausgezeichnet und zwar für den F1, C1, D4 und F2-Impuls.
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Für den Rasterplatz des ersten Rahmenimpulses F1 sind zehn Registerstellen
vorgesehen, deren Anzapfungen zu einem UND-Gatter UG1 geführt sind. Durch die große
Stellenzahl von 10 Anzapfungen wird die zeitliche Lage des F1-Impulses genau fixiert,
da diese als Bezugszeitpunkt für die Untersuchung der Lage aller anderen Impulse
des zugehörigen Telegramms dient. Das UND-Gatter UG1 hat dementsprechend zehn Eingänge
und gibt ein Ausgangssignal ab, wenn alle zehn Eingänge belegt sind. Im vorliegenden
Beispiel (20 MHz-Takt) ist für zehn derartige Registerplätze somit eine Gesamtbreite
von 10 50 = 500 ns (= Normimpuls) vorgesehen.
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Von den insgesamt 12 Parallelvideoausgängen, welche den einzelnen
Informationsimpulsen zwischen den Rahmenimpulsen F1 und F2 entsprechen, d.h. für
die Impulse C1 bis D4, sind zwölf UND-Gatter vorgesehen, die jeweils eine geringere
Anzahl z.B. nur vier Eingänge aufweisen. Zwei dieser insgesamt 12 Rasterplätze für
die Information sind mit ihren UND-Gattern UG2 und UG3 gezeichnet, und zwar diejenigen
für die äußersten Impulse, also den Cl- und den D4-Impuls. Jedes dieser UND-Gatter
hat vier Eingänge, was einer zeitlichen Breite von mindestens 4 50 = 200 ns entspricht.
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Wenn alle zugehörigen vier Registerplätze belegt sind, geben die jeweiligen
UND-Gatter z.B. UG2 und UG3, ein entsprechendes Ausgangssignal ab. Die Zahl der
Anzapfungen je Rasterplatz legt die ßEernzone jedes Impulses fest. Die Breite der
Kernzone bestimmt dabei die Decodierschärfe.
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ebenfalls Für den zweiten Rahmenimpuls F2 sinn vier Anzapfungen vorgesehen,
die zu einem UND-Gatter UG4 mit vier Eingängen geführt sind. Bei Belegung von insgesamt
vier Registerstellen im richtigen Zeitpunkt und an der richtigen Stelle (d.h. entsprechend
einer zeitlichen Breite von 200 ns) gibt das UND-Gatter UG4 ebenfalls einen positiven
Impuls ab. Die UND-Gatter UG1 für den Rahmenimpuls F1 und UG4 für den Rahmenimpuls
F2 sind zu einem UND-Gatter UG5 zusammengeführt. Am Ausgang dieses UND-Gatters UG5
tritt ein Impuls RXI in dea Augenblick auf, in welchem der Rasterplatz für den Rahmenimpuls
F7 und der Rasterplatz für den Rahmenimpuls F2 zeitrichtig d.h. gleichzeitig belegt
sind(Rahmenkoinzidenzimpuls).
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Durch dieses in Fig. 4 dargestellte Schieberegister wird die Toleranz
für die Decodierung einheitlich für alle Arbeitsplätze AP1 bis APn festgelegt. Es
ist deshalb zulässig, für diese Schaltungsanordnung einen größeren Aufwand zu treiben,
weil die Schaltung ZVD, also die Vordecodierung, nur einmal, nämlich in der Zentralstation,
vorhanden ist. Alle anderen nachfolgenden Verarbeitungsstufen verschieben nur noch
die einzelnen SIF-Pakete der Antworttelegramme im Normraster seriell oder parallel.
Dadurch wird die Sicherheit für die Verarbeitung und Ubertragung stark erhöht, weil
alle nachfolgenden Arbeitsplätze AP1 bis APn ein einheitliches Signal erhalten und
dieses ebenfalls einheitlich, d.h. mit der vom zentralen Taktgeber kommenden Taktfrequenz
weiter verarbeiten. Die Schaltung zur Vordecodierung ZVD bildet somit den Übergang
von der - bis auf die Quantisierung - zeitanalogen Verarbeitung aller Einzelimpulse
zu einheitlich normierten Datenpaketen.
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Das UND-Gatter UG1 und das UND-Gatter UG4 sind ausgangsseitig mit
einem weiteren UND-Gatter UG5 verbunden, an dessen Ausgang der Koinzidenzimpuls
aus F1 und F2 für die Rahmendecodierung RKI anliegt. An den Ausgängen der UND-Gatter
UG2 und UG3, die stellvertretend für 12 andere Ausgänge der einzelnen Rasterstellen
dargestellt sind, liegen die entsprechenden Ausgangssignale über die zwischenliegenden
oder fehlenden Informationsimpulse. Diese zwölf UND-Gatter sind mit je zwölf weiteren
UND-Gattern verbunden, von denen die UND-Gatter UG6 und UG7 dargestellt sind. Die
Freigabe dieser zweiten Reihe von UND-Gattern erfolgt über den Rahmenkoinzidenzimpuls
RKI am Ausgang von UG5, der zum jeweils zweiten Eingang dieser zwölf UND-Gatter
geführt ist. So kann z.B. am Ausgang von UG7 der D4-Impuls und am Ausgang von UG7
der C1-Impuls auftreten.
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Durch zusätzliche Verknüpfung weiterer Abgriffe symmetrisch zur Mitte
des Rasterplatzes kann die Decodierschärfe am Ausgang des Schieberegisters SRG nach
Fig. 4 verändert werden. Der einmalige Aufwand des ca. 400 stufigen Schieberegisters
SRG im zentralen Decoder ermöglicht damit eine strenge Vorsortierung der vom Empfänger
gelieferten Daten und gleichzeitig den schnellen Übergang zu einer Datenverarbeitungstechnik
mit sehr kleinen Registern. Toleranzuntersuchungen noch im Vordecoder ZVD bewirken
eine Sperrung unbrauchbarer Informationen für die DV-Ausgabe und eine Entlastung
von ZVD2, des Videogenerators ZVG und der manuellen Decoder an den jeweiligen Arbeitsplätzen.
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Der zweite Teil ZVD2 des Vordecoders ZVD nach Fig. 3 ist in Fig.5
dargestellt. Die einzelnen Ausgänge der UND-Gatter UG1 und UG4 (d.h. die F2-und
F1-Impulse) sowie die Ausgänge der zwölf Informations-UND-Gatter UG6 bis UG7 werden
zusammen mit dem Rahmen-Koinzidenzimpuls RKI einem Register RGA (mit 15 Stufen)
zugeführt.
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Die fünzehn Stufen des Registers RGA werden benötigt für die beiden
Rahmenimpulse F1 und F2, für die zwölf dazwischenliegenden Informationsimpulse und
den X-Impulsplatz. Die Übertragung
erfolgt beim Auftreten von RKI
(Rahmenkoinzidenz) in Parallelform zum Register RGA, da die Information ebenfalls
in Parallelform am Ausgang der verschiedenen logischen Schaltungsteile des Schieberegisters
SRG nach Fig. 4 vorliegen. Der Rahmenkoinzidenzimpuls RKI wird außerdem als Startimpuls
(Freigabeimpuls) einem Taktteiler SIG zugeführt, der vom zentralen Taktgenerator
ZTG (Fig.3) den 20 MHz-Takt erhält. Dieser Taktteiler teilt im Verhältnis 29 : 1
den Takt des zentralen Taktgebers ZTG herunter und liefert damit Takte von 1,45/us
Taktabstand (Periodendauer), die der Phasenlage des eingelaufenen SIF-Telegramms
entsprechen.
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Diese Zeitdauer von 1,45bus entspricht dem genormten Abstand der einzelnen
Impulse des Antworttelegramms bei einer TelegrammlEnge von 20,3/uns. Nach Auftreten
eines Rahmenkoinzidenzimpulses RKI gelangen somit eine Folge von Taktsignalen des
Taktteilers SIG mit jeweils ?,4S/us als Schiebeimpulse zu den Registern RGA und
RGB. Mit dieser Taktfolge wird das im Register RGA enthaltene vollständige Videoantwortsignal
samt den Rahmenimpulsen F1 und F2 in serieller Form in das Register RGB eingeschrieben.
Entsprechend der Zahl ausgelesener Registerstellen des Registers RGA benötigt auch
das Register RGB insgesamt 15 Registerstufen. Ein Zähler CTR wird von dem Rahmenkoinzidenzimpuls
RKI gestartet und nimmt die nachfolgend eintreffenden 1,45/aus Taktimpulse des Taktteilers
SIG auf. Dieser Zähler ergibt nach 15 derartigen Taktimpulsen (d.h. bei vollständig
eingelesener Antwort) ein Startsignal aus("fertig")das dem Register RGB zugeführt
wird.
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Durch dieses Startsignal wird aus dem Register RGB das dann dort vollständig
vorhandene quantisierte Antwortsignal über 15 Anzapfungen parallel ausgelesen. Am
Ausgang des Registers RGB liegt somit das in parallele Form umgewandelte, vollständige
und quantisierte Videosignal, beginnend mit F1 und endend mit F2 vor. Die Vordecodierung
ist damit, d.h. wenn die Signale am Ausgang des Registers RGB vorliegen, beendet.
Die so erhaltenen Parallelvidosignale werden einerseits zu dem ZDV-Ausgang nach
Fig. 3 sowie zu dem nachgeschalteten Videogenerator ZVG übertragen. Die Register
RGA und RGB haben die Aufgabe, die Parallelworte aus dem feinstufigen Schieberegister
SRG
nacheinander in Serienworte und zwar in SIF-Takt umzuwandeln
und anschließend wieder parallel auszugeben. Dieser Vorgang erlaubt die vorgesehene
richtige Einschachtelung nicht trennbarer Antworten, d.h. von Antwortsignalen, die
sich gegenseitig überlappen. Das Register RGA wirkt in diesem Fall als Zwischenspeicher
und ergibt eine Signalverzögerung von 20,3/us bis zur endgültigen Ausgabe des Parallelvideosignals
am Register RGB. Diese Verzögerung ist notwendig, da während des Schiebevorgangs
vom Register RGA zum Register RGB jederzeit (u.U. auch erst beim letzten Schritt)
ein Fall eines weiteren überlappend eintreffenden Antwortsignals auftreten kann.
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In diesem Fall, d.h. bei Antwortüberlappung (garbling) wird eine entsprechende
Markierung der Information nach dem vollständigen Einlauf in das Register RGB durchgeführt.
Eine störende Beeinflussung durch ein nachfolgendes zweites Antwort signal kann
also eintreten, wenn das zweite Antwortsignal um weniger als 20,3/us vor Ende des
ersten Antwortsignals entfernt eintrifft. Die vorstehend beschriebene Schaltung
arbeitet somit/8ann störungsfrei, wenn aufeinanderfolgende SIF-Antworten einen Abstand
von mindestens 40,6/uns haben und zwar gemessen vom F1-Impuls des ersten Antwortsignals
bis zum F1-Impuls des zweiten Antwortsignals.
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Die besondere Schwierigkeit liegt aber darin, daß das Empfängervideogemisch
Antworttelegramme enthalten kann, die jede beliebige Lage zueinander aufweisen können.
Für die folgende Erläuterung sei daher folgende Vereinbarung getroffen: Liegen zwei
Antworttelegramme näher beieinander als 40,6sps, so kann - je nach Belegung der
Rasterplätze - eine störende Beeinflussung (aber lappungsfall "garbling") eintreten.
Telegramme, deren Impulse jeweils genau in das gegenseitige Raster fallen, sind"rastersynchron"
und bilden eine"echte" Überlappung. Es entsteht eine neue Information, die ursprünglich
nicht vorhanden war. Weitaus unangenehmer aber ist die Tatsache, daß die beteiligten
Antworten verfälscht werden können, so daß die gesamte Information verlorengeht.
Antworttelegramme, die im Rahmen etwa der dreifachen
Decodiertoleranz
des Vordecoders ZVD1 nach Fig. 4 rastermäßig synchron miteinander ankommen, werden
als nicht mehr trennbar dem echten Überlappungsfall zugeschlagen. Alle übrigen aber
lappungsfälle haben bezüglich der Phasenlage ihrer Raster so viel Abstand, daß sie
getrennt decodierbar sind (trennbares garbling). Die Analyse von überlappenden Antwortsignalen
wird mit dem Vergleich zeitlich aufeinanderfolgender Rahmenkoinzidenzimpulse RKI
durchgeWhrt. Für die Betrachtung des Impuls-Zeitdiagrammes entsprechend Fig. 6 sei
angenommen, daß nach längerer Pause ein erster Rahmemkoinzidenzimpuls RKI1 erscheint,
der das Taktraster im Taktteiler SIG nach Fig. 5 und den Zählern CTR startet. Dieser
Rahmenkoinzidenzimpuls ist in dem Impuls-Zeitdiagramm nach Fig. 6 in Zeile a dargestellt.
Wenn innerhalb der Mahlzeit, d.h. bis 20,31uns nach dem Start durch RKI1 ein zweiter
Rahmenkoinzidenzimpuls entsteht, herrscht Antwort-Uberlappung. Es muß untersucht
werden, wie der zweite Rahmenkoinzidenzimpuls in bezug auf den ersten Rahmenkoinzidenzimpuls
RKI1 nach Zeile a liegt. Dies bedeutet, daß eine Prüfung dahingehend vorgenommen
wird, wie stark der Überlappungsgrad der zugehörigen Antworten ist. Das vom ersten
Rahmenkoinzidenzimpuls RKI1 im Taktteiler SIG nach Fig. 5 angestoßene Raster bildet
dabei den Bezugstakt(TAR11, TAR12 nach Zeile b). Es ist jetzt relativ leicht, dre
fage eines etwaigen Rahmenkoinzidenzimpulses innerhalb dieses Bezugsrasters festzustellen.
Innerhalb des Bezugsrasters nach Zeile b(TAR11, TAR12...) wird eine regelmäßig wiederkehrende
Zone Ad definiert, die etwa die dreifache Breite der Decodiertoleranz des Vordecoders
nach Fig. 5 hat.
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Diese Toleranzzone bd ist in Zeile c der Fig. 7 als TOL11, TOT12 usw
eingezeichnet und durch eine Schraffur kenntlich gemacht. Ein zweiter Rahmenkoinzidenzimpuls
RKI21 z.B. nach Zeile d; der in diese Toleranzbreit fällt, gehört zu nicht mehr
trennbaren Antwortsignalen. Alle anderen Phasenlagen, z.B. entsprechend Zeile e,
wo der Rahmenkoinzidenzimpuls RKI22 außerhalb der Toleranz TOL11 nach Zeile c liegt,
beinhalten die günstigeren, d.h. trennbaren Fälle.
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Die Analyse auf den Überlappungsgrad zweier Antwortsignale geschieht
somit nicht mit den Informationsimpulsen selbst sondern allein mit den jeweiligen
Rahmenkoinzidenzimpulsen RKI. Alle Rahmenkoinzidenzimpulse RKI von nicht mehr trennbaren
Antworten (z.B. RKI21) müssen bei der Weiterverarbeitung besonders markiert werden.
Da die Erkennung auf diesen Zustand unter Umständen erst beim letzten Schiebetakt
der Informationsübergabe vom Register RGA zum Register RGB nach Fig. 5 erfolgen
kann, ist die mit diesemSchaltungsteil erzielte Verzögerung von insgesamt 20,3/us
unbedingt notwendig. Beim letzten Schiebetakt muß nämlich spätestens die Ausgabe
des Parallelvideosignals aus dem Register RGB schon die Begleitinformation über
echte Überlappung von Antwortsignalen (garbling) enthalten.
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In Fig. 7 ist ein Beispiel für die zeitliche Verteilung mehrerer Antwortsignale
RPL1, RPL2 und RPL3 dargestellt, wobei die Antwort RPL3 sowohl in die Antwort RPL1
als auch in die Antwort RPL2 zeitlich eingreift. Die maximal denkbare Ballung von
trennbar verschachtelten Antworten wird durch Ketten gebildet, die sich jeweils
fortlaufend (entsprechend einer Weiterführung der in Fig. 7 dargestellten Antwortfolge)
bilden lassen. Solche Ketten können mit nur zwei Registereinheiten, wie sie in Fig.
8 dargestellt sind, verarbeitet werden. Dies hat seine Ursache darin, daß das eine
Register immer rechtzeitig wieder frei sein muß, um die nächste Antwort aufzunehmen.
Sollte die Antwortdichte jedoch noch höher sein, so daß sich unter Umständen auch
ein viertes Telegramm überlagert, so wird dieses in Ermangelung von noch freien
Impulslücken mit der einen oder der anderen Antwort nicht mehr trennbar überlappt
sein.
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Eine Schaltungsanordnung zur Verarbeitung von mehreren sich überlappenden
Antwortsignalen nach Fig. 7 ist in Fig. 8 dargestellt.
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Das Parallelvideo von dem Vordecodierer ZVD1 nach Fig.4 wird zunächst
einem Verteilerregister RGZ zugeführt. Der Impuls RKI für die Rahmendecodierung
gelangt zu einer Uberlappungs-Analyse-
schaltung (garbling-Analyse)GAS.
In dieser Schaltung wird festgestellt, ob im Rahmen eines laufenden Impulstelegramms,
d.h.
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nach weniger als 20,3/us nach einem ersten Rahmenkoinzidenzimpuls,
bereits ein weiterer Rahmenkoinzidenzimpuls auftritt, also ob überlappende Antwortsignale
vorliegen. Die Analyseschaltung GAS steuert das Zuordnungsregister RGZ und bewirkt
dadurch eine Trennung der einlaufenden Antwortsignale. Im einzelnen geschieht dies
folgendermaßen: Nach dem Eintreffen des ersten Rahmenkoinzidenzimpulses am Eingang
RKI wird die erste Antwort RPL1 vom Zuordnungsverteiler RG2 in das Register RGA1
übernommen und dann von der Analyseschaltung GAS zunächst der erste SIF-Taktzähler
CTR1 gestartet. Dieser Taktzähler CTR1 enthält einen Taktteiler 1:29 (analog zu
SIG in Fig. 5) und liefert aus dem 20 MHz Zentraltakt neue Takte mit der Periodendauer
1,45/us. Dies entspricht der Schrittfolge von aufeinanderfolgenden Impulsen innerhalb
einer 20,3/us langen Antwort. Während der Zähler CTR1 bis 15 zählt, wird die vollständige
erste Antwort RPL1 nach Fig. 7 durch diese Zählimpulse seriell vom Register RGA1
in das Register RGB1 übertragen.
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Erscheint während dieses ersten Antwortsignals RPL1 ein weiteres trennbares
Antwortsignal RPL3, welchs von der Analyseschaltung GAS(im Rahmen der Toleranzen
TOL11, TOL12 usw. aus Fig. 6 Zeile c) als trennbar erkannt wird, so wird die zugehörige
Parallelvideoinformation(also die Antwort RPL3)vom Zuordnungsverteiler RGZ auf einen
entsprechenden Steuerbefehl hin in das zweite Register RGA2 übernommen(angedeutet
durch die gestrichelten Linien).
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Außerdem gelangt der zweite Rahmenkoinzidenzimpuls (z.B. RKI22 aus
Fig. 6 Zeile e) von der Analyseschaltung GAS direkt zu einem weiteren Zähler CTR2.
Dieser enthält ebenfalls einen Taktteiler 1:29 und liefert Taktimpulse von 1,45/us
Dauer. Die Phasenlage dieser zweiten Zählimpulsfolge (15 Impulse) ist meist anders
als die des ersten Zählers CTR1 und hängt ab von dem Zeitpunkt des Auftretens des
Rahmenkoinzidenzimpulses der Antwort RPL3.
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Nach Erreichen des durch die Stellenzahl der Informationsimpulse festgelegten
Zählwertes (15 Zählimpulse) des Zählers CTR2 ist die Antwort RPL3 in das Register
RGB2 seriell übertragen.
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und steht dort als Parallelvideosignal zur Verfügung.
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Von der Analyseschaltung GAS wird bei der Überlappung von Antwortsignalen
ein besonderes Signal erzeugt, welches diese Überlappung anzeigt. Dieses Signal
ist beim Ausgang der Analyseschaltung GAS durch die Buchstaben GAI angedeutet. Es
tritt auf, wenn innerhalb von 20,3/us zwei Ranmenkoinzidenzimpulse RKI auftreten.
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Die beiden Register RGA1 und RGA2 laufen zwar im gleichen SIF-Rastertakt
(1,45/us), jedoch phasenverschoben und zwar um den Grad der gegenseitigen Überlappung
der beiden Antworten. Das endgültige Parallelvideosignal und zwar getrennt nach
der jeweiligen Antwort RPL1 und RPL3, erscheint an den Ausgängen der Register RGB1
und RGB2, die mit ODER-Gliedern verbunden sind.
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Nach der Übertragung der Antwort RPL1 in das Register RGB1 steht das
Register RGA1 wieder zur Verfügung und kann (nach Auftreten des zugehörigen Rahmenkoinzidenzimpulses)
die Antwort RPL2 aufnehmen. Nach Erreichen des jeweiligen Zählwertes (15) gibt der
Zähler CTR1 bzw. CTR2 ein besonderes Signal ab (ready"-Puls), der an den Ausgängen
RIP1 bzw. RIP2 zur Verfügung steht. Dieser Impuls gibt an, daß nunmehr in dem Register
RGB1 bzw. RGB2 ein vollständiges Parallelvideosignal vorliegt.
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Tritt der Impuls GAI auf, so ist dies ein Signal, daß Antwortüberlappung
bzw. Annäherung zweier Antworten auf weniger als 20,3 plus vorliegt. Bei weiter
auseinanderliegenden Antworten wird nur das Register RGA1 belegt und es treten nur
Impulse RIP1 (und nicht RIP2) auf. Mit den Impulsen RIP1 bzw. RIP2 wird der Auslesezeitpunkt
für die Register RGB1 und RGB2 angegeben. Dieses an den Ausgängen der Register RGB1
und RGB2 vorliegende Parallelvideosignal wird dann über den Videogenerator ZVG nach
Fig. 3 zu den einzelnen Arbeitsplätzen übertragen.
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Die Schaltung in Fig. 8 kann u.U. um einige wenige Taktzähler CTRn
mit den zugehörigen Registern RGA, RGB erweitert werden, wenn hohe Anforderungen
an die Datenverlustrate bei großer Signaldichte gestellt werden (z.B. Auswertung
durch einen Extraktor mit entsprechender Verarbeitungsgeschwindigkeit). Normalerweise
(vorwiegend bei Bildschirmauswertung) genügt aber eine Anordnung nach Fig. 8 ftlr
die im praktischen Betrieb auftretenden Möglichkeiten.
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Die Entfernungszuordnung der als trennbar erkannten Antworten wird
bei der Parallelvideoausgabe am Register RGB1 bzw. RGB2 (abgesehen von der 50 ns-Quantisierung)
nicht verändert.
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Ein besonderes Problem besteht in der Verarbeitung der nicht mehr
trennbaren Antworten (Fig. 6 Zeile d) Es sei zunächst angenommen, daß zwei Antworten
genau rastersynchron zueinander liegen ("echte Überlappung). Unter "rastersynchron"
sollen dabei weitere Antworten verstanden werden, deren Impulse gegenüber einer
ersten Antwort das gleiche Raster aufweisen. Der Vordecoder ZVD1 nach Fig. 3 bzw.
Fig. 4 liefert daraufhin nach dem ersten RKI-Impuls,-der von der davorliegenden
ersten Antwort abgeleitet ist-,je nach Informationsgehalt der beiden Telegramme
eine Folge weiterer RKI-Impulse. Diese liegen ebenfalls in einem 1,451uns Raster.
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Zur Erläuterung dieser rastersynchronen Überlappung wird auf Fig.
7 verwiesen. Fällt z.B. der Impuls Al der Antwort RPL1 mit dem Impuls B1 der Antwort
RPL2 in einem Abstand von genau 20,3/us, d.h. rastersynchron, zusammen, so ergibt
sich ein erster Pseudo-RKI-Impuls. Nachfolgend treten immer im Abstand von 1,45/us
oder ganzzahligen Vielfachen hiervon weitere Pseudo-RKI-Impuls auf. Insgesamt ergeben
folgende Kombinationen Pseudo-RKI-Impulse: von RPL1 A7 C2 A2 C4 A4 mit RPL3 B1 D1
B2 D2 B4
Zwar hängt die Zahl der Pseudo-Rahmenkoinzidenzimpulse
von der Belegung bzw. Nichtbelegung der Rasterplätze des Antwortsignals ab. Auf
jeden Fall aber bleibt das Rastermaß erhalten, wenn auch mit Lücken. Diese Pseudo-RXI-Impulse
treten am Ausgang des UND-Gatters UG5 in Fig. 4 auf und werden der Analyseschaltung
GAS nach Fig. 8 zugeführt. Sie sind in Fig. 8 als gestrichelte Linien zwischen den
echten Rabrnenkoinzidenzimpulsen RKIL1 (von RPL1) und RKIL3 (von RPL3) dargestellt.
Durch diese vielen Pseudo-RKI-Impulse wäre aber die Registerschaltung nach Fig.
8 sehr schnell überlastet. Eine ausreichende Vielzahl von Registern entsprechend
der großen Zahl der möglichen Pseudo-RKI-Impulse würde den Aufwand unzulässig steigern.
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Eine Abhilfe besteht darin, daß die Analyseschaltung GAS nach Fig.
8 erkennt, daß es sich um eine "echte" Überlappung, d.h. ein rastersynchrones Aufeinandertreffen
von Antwortimpulsen entsprechend Fig. 7 der vorstehenden Tabelle handelt, so daß
die jeweils reihenweise gebildeten RKI-Impulse nur Pseudo-RKI-Impulse sind. Die
Schaltung zur Überlappungsanalyse GAS nach Fig. 8 leitet aus der Dichte der Pseudo-RKI
(Abstand < 40,6/us) und der Tatsache, daß alle RKI nicht trennbar praktisch einem
durchgehenden Raster angehören, ab, daß hier ein fastsynchroner Überlappungsfall
vorliegt.
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Die Schaltung GAS ordnet darauf hin sämtliche folgenden Parallelinformationen
nur dem einen (durch die Antwort RPL1) schon laufenden Register RGA1 zu. Dieses
Register wird während des Schiebevorganges ständig nachgeladen. Da die Schrittgeschwindigkeit
und die Impulszuordnung zwischen der Information im eingerasteten Schieberegister
SRG nach Fig. 5 und in den Registern RGA1 und RGB1 nach Fig. 8 immer gleich ist,
wird beim parallelen "Nachladen des Registers RGA1 keine Information verändert.
Das erste Register z.B. RGA1 nach Fig. 8 liefert hierbei, je nach dem Grad der Uberlappung,
Impulsketten,
die im allgemeinen länger sind als ein 20,3/us SIF-Telegramm.
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Dazu muß der zugehörige Zähler CTR7 usw. bei jedem (echten) neuen
RKI-Impuls immer wieder zurückgestellt werden, damit auch die zum letzten Rahmenkoinzidenzimpuls
gehörende Information der überlappten Impulskette noch ganz vom ersten Register
RGA1 zum zugehörigen Register RGB1 übergeschoben wird.
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Der Inhalt der Antworttelegramme kmn durch die rastersynchrone Überlappung
zwar verfälschtlStne Information reicht aber noch aus, um eine "Rohvideo-Anzeige"
durchzuführen und gegebenenfalls den erwarteten Code passiv zu decodieren.
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Bei dem Impuls-Zeitdiagramm nach Fig. 9 wird die Behandlung von Antworttelegrammen
beschrieben, die im Bereich der Decodiertoleranz (z.B. 300 ns vor- oder nacheilend)
um die genaue rastersynchrone Lage überlappt liegen. Die Besonderheit dieses Konzepts
ergibt sich daraus, daß die angenäherten Uberlappungsfälle in "echte" ttberlappungsfälle,
d.h. rastersynchrone ttberlappungsfälle umgewandelt werden. Dabei dient das Raster,
das der erste Rahmenkoinzidenzimpuls RKI1 ausgelöst hatte, als Bezugsraster für
die Zuordnung weiterer Informationen. Die nicht mehr trennbar Uberlappten Antworten
im feinstufigen Register laufen dort - bezogen auf das SIF-Raster - mit der SIF-Taktfrequenz,
die vom Transponder garantiert wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß für die Transponder
fest vorgeschriebene Bedingungen über die Einhaltung des Impulsabstandes von jeweils
1,45/us beim SIF-Telegramm vorhanden sind. Beim Vergleich mit dem schon angelaufenen
Takt des Registers RGA1 nach Fig. 8 unterscheiden sich die Telegramme also nur noch
in der Phasenlage. Die Einsortierung der zeitlich zum ersten Raster leicht vor-
oder nacheilenden weiteren Antworten ist mit geeigneten Schaltungen zur Zwischenspeicherung
bzw. Verzögerung leicht möglich. In Fig. 9 ist daher nur schematisch das "Hineinziehen"
der etwas abliegenden Antworten in den Synchronismus angedeutet.
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9 Figuren 10 Patentansprüche
L e e r s e i t e