DE2740389C2

DE2740389C2 - Verfahren und Anordnung zur Gewinnung enttrübter Peilkomponenten

Info

Publication number: DE2740389C2
Application number: DE19772740389
Authority: DE
Inventors: Hermann 7900 Ulm Saur
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1977-09-08
Filing date: 1977-09-08
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE2740389A1

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enttrübungsspannung aus der is Hilfsspannung durch Differentiation nach der Zeit abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enttrübungsspannung in eine Rechteekspannung mit derselben Frequenz und » Phasenlage umgewandelt wird und daß die Frequenz der Rechteckspannung halbiert wird

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enttrübungsspannung, die Rechteckspannung oder die Rechteckspannung mit halbierter Frequenz zwecks seitenrichtiger Einstellung der Phasenlage mit der Rundspannung des Peilers bezüglich der Phasenlage verglichen wird.

5. Verfahr-Ki nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden richtungsabhängigeu Peilspannungen-.Λ Basisband-Mischern mittels der Enttrübungsspannung oder einer aus der Enttrübungsspannung abgeleiteten Spannung ins Basisband transponiert und dabei enttrübt werden.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden richtungsabhängigen Peilspannungen (U,) einer ersten und die andere der richtungsabhängigen Peilspannungen (U_y) einer zweiten Quadrierstufe (4 bzw. 4') zuführbar sind, daß die erste und die zweite Quadrierstufe (4 und 4') ausgangsseitig mit je einem Eingang eines Summierers (5) verbunden sind und daß der Ausgang des Summierers an eine Differenzierstufe (6) angeschlossen ist (F i g. 1).

7. Anordnung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzierstufe (6) ein Rechteckimpulsformer (7) nachgeschaltet ist, mit dessen Hilfe eine Sinusspannung in eine Rechteckspannnung gleicher Frequenz und Phase transformierbar, ist (Fig. 1).

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Rechteckimpulsformers (7) zur Frequenzhalbierung einem Flip-Flop (9) zuführbar ist (F ig. 1).

9. Anordnung nach Anspruch 8 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Flip-Flops (9) zum einen mit einem ersten Eingang eines Phasendiskriminators (11) — vorzugsweise eines Produktdetektors —, an dessen zweiten Eingang die Rundspannung (Ur) des Peilers angeschlossen ist, und zum andern mit einem Polwender (10) verbunden ist, der vom Ausgangssignal des PhasendiskrimJnators (11) gesteuert wird (F i g. 1).

10. Anordnung nach Anspruch 9 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Polwenders (10) an je einen ersten Eingang eines ersten und eines zweiten Basisband-Mischers (12¹ und 12³) angeschlossen ist und daß dem zweiten Eingang des ersten Basisband-Mischers (12¹) die eine und dem zweiten Eingang des zweiten Basisband-Mischers (12³) die andere der beiden richtungsäbhi>ngigen Peilspannungen (U_x und U_x) zuführbar ist (F i g. 1).

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß der Ausgang des Rechteckimpulsformers (7) des weiteren über eine Reihenschaltung aus einem Inverter (&), einem weiteren Flip-Flop (9') und einem weiteren Polwender (10*) zm einen mit einem ersten Eingang eines dritten und zum andern mit einem ersten Eingang eines vierten Basisband-Mischers (12² und 12⁴) verbunden ist und daß dem zweiten Eingang des dritten Basisband-Mischers (12²) die eine und dem zweiten Eingang des vierten Basisband-Mischers (12⁴) die andere der beiden richtungsabhängigen Peilspannungen (U_x und U₁) zuleitbar ist (F ig. 1).

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11. dadurch gekennzeichnet daß die beiden richtungsabhängigen Peilspannungen (U, und U,) den Basisband-Mischern (12¹ und ß2³ bzw. 12' bis 12⁴} über Laufzeitglieder (1 und V) zuführbar sind und daß jedem Basisband-Mischer ein Tiefpaß (13' und 13³ bzw. 13' bis 13⁴) nachgeschaltet ist (F i g. 1).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung enttrübter Peilkomponenten bei Zwei- oder Dreikanalpeilern sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Unter der »Trübung« versteht man in der Peiltechnik eine Verschlechterung der Peilgenauigkeit hervorgerufen durch eine Überlagerung von zwei oder mehr gleichfrequenten oder nahezu gleichfrequenten Wellen mit unterschiedlicher Einfallsrichtung und Phasenlage. Durch die Trübung erscheint das Minimum eines Minimumpeilers unscharf und bei Zweikanalpeilern mit Sichtanzeige (Kathodenstrahlrohr) kommt anstelle eines Striches L a. eine durch unendlich viele Wellenkombinationen zusammensetzbare Ellipse zur Anzeige, so daß in der Regel keine Rückschlüsse auf die Amplituden, Phasenlagen und Einfallsrichtungen der tatsächlich beteiligten Wellen gezogen werden können. Die Trübung ist dann gegeben durch das Verhältnis der kleinen zur großen Ellipsenachse der angezeigten Peilfigur.

Aus der DE-AS 12 86 591 ist bereits eine Anordnung zur trübungsfreien Anzeige der Einfailsrichtung von Wellen bekannt die allerdings den Nachteil aufweist, daß bei ihr bei der Gewinnung der enttrübten Peilkomponenten die Amplitudeninformation verlorengeht. Die bekannte Anordnung ist daher ungeeignet für Peilanlagen mit einer Fernübertragung und einer empfangsseiiigen Rekonstruktion des Peilbildes. Aus demselben Grunde gestatten es die mit der bekannten Anordnung enttrübten Peilkomponenten auch nicht, beim Zweiwelleneinfall die Einfallsrichtungen beider Wellen zu bestimmen.

Bei einem aus der DE-OS 25 40 234 bekannten Verfahren zur automatischen Enttrübung von Peilspannungen erfolgt die Enttrübung mittels eines Regelkreises, woraus sich eine gewisse Schmalbandigkeit ergibt, die

3 "" .4

unter Umständen von Nachteil sein könnte. Regelkreise wird die eine und dem zweiten Eingang des zweiten

weisen außerdem eine gegebenenfalls nicht yernach- Basisband-Mischers wird die andere der beiden rich-

lässigbare Zeitkonstante auf. die sich bei der Pei- tungsabhängigen Peilspannungen zugeführt,

lung extrem kurzzeitiger Signale nachteilig auswirken Gemäß einer vorteilhaften Ausbildungsform ist zur

könnte. 5 Erzeugung der Hilbert-Transformierten der enttrübten

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- Peilkomponenten der Ausgang des Rechteckimpulsfor-

fahren und eine Anordnung dsr eingangs genannten Art mers des weiteren über eine Reihenschaltung aus einem

anzugeben, bei (Jenen die Amplitudeninformatipn bei Inverter, einem weiteren Flip-Flop und einem weiteren

den enttrübten Peilkomponenten erhalten bleibt und die Polwender zum einen mit einem ersten Eingang eines

darüber hinaus möglichst breitbandig und schnell sind. io dritten und zum andern mit einem ersten Eingang eines

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch gelöst, vierten Basisband-Mischers verbunden. Dabei wird dem daß aus den beiden richtungsabhängigen Peüspannun- zweiten Eingang des dritten Basisband-Mischers die eigen durch Quadrierung und Summierung eine Hjlfs- ne und dem zweiten Eingang des vierten Basisband-Mispannung gewonnen wird, deren Maxima mit den Schei- schere die andere der beiden richtungsabhängigen Peiltelpunkten der Peilellipse zeitlich koinzidieren, und daß 15 spannungen zugeleitet

aus der Hilfsspannung eine Enttrübungsspannungabge- Zwecks Ausgleichs der Laufzeit der Signale in der

leitet wird, deren Nulldurchgänge mit den Extremwer- Schaltung bis zum Ausgang der Polwender werden die

ten der Hilfsspannung zeitlich zusammenfallen. beiden richtungsabhängigen Peilspannungen den Basis-

Dabei wird die Enttrübungsspannung aus der Hilfs- band-Mischvirn über entsprechend dimensionierte Lauf-

spanr.ur.g vorzugsweise durch Differentiation nach der 20 zeitglieder zugeführt Zur Trennut^ der enttrübten

Zeit abgeleitet Da es sich bei der Hilfsspaiviung um Peilkomponenten bzw. deren Hilbert-Tr ünsformierter

eine sinusförmige Spannung handelt, läßt sich die Ent- von den hochfrequenten Mischprodukten ist jedem Ba-

trübungsspannung beispielsweise auch durch Integra- sisband-Mischer ein Tiefpaß nachgeschaltet,

tion aus der Hilfsspannung erzeugen. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind insbe-

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildungsform wird 25 sondere ;n einer zuverlässigen Abtastung der Ellipsen-

die Enttrübungsspannung in eine Rechteckspannung Scheitelpunkte und in einer einfacheren Digitalisierbar-

derselben Frequenz und Phasenlage umgewandelt und keit und Auswertbarkeit der enttrübten Peilkomponen-

dann wird die Frequenz dieser Rechteckspannung hai- ten zu sehen. Hinzu kommt die Möglichkeit, das Ellip-

biert. Die Enttrübungsspannung, die Rechteckspannung senachsenverhältnis (d. h. die Trübung) sehr einfach zu

oder vornehmlich die Rechteckspannung mit halbierter 30 bestimmen.

Frequenz wird zwecks seitenrichtiger Einstellung ihrer Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung Phasenlage mit der Rundspannung des Peilers bezüglich ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden

der Phasenlage verglichen und erforderlichenfalls um näher erläutert.

180° gedreht. Dann werden die beiden richtungsabhän- Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild eine Anordnung, bei

gigen Peilspannungen mittels der Enttrübungsspannung 35 der die beiden richtungsabhängigen Peilspannungen U_x

oder einer aus der Enttrübungsspannung abgeleiteten und U_y — beispielsweise die ZF-Spannungen der beiden

Spannung — vornehmlich mittels der Rechteckspan- Peilkanäle eines Watson-Watt-Peilers — zum einen je

nung mithalbierter Frequenz — in Basisband-Mischern einem Laufzeitglied 1 und Γ und zum andern je einem

ins Basisbani transponiert und dabei enttrübt Verstärker 2 und 2' zugeleitet werden. Die Verstärkung

Eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des « der Verstärker 2 und 2' wird von einem Zweipunktreg-

erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die ler 3 stufig zwischen 0 und +1OdB umgeschaltet, um

eine der beiden richtungsabhängigen Peilspannungen den starken Amplitudenhub am Ausgang der den Ver-

einer ersten und die andere der richtungsabhängigen stärkern 2 und 2' nachgeschalteten Quadrierstufen 4

Peilspannungen einer zweiten Quadrierstufe zugeführt und 4' zu verringern. Die Quadrierstufen 4 und 4' sind

wird, daß die erste und die zweite Quadrierstufe aus- 45 vorzugsweise als Vierquadrantenmultiplizierer ausge-

gangsseitig mit je einem Eingang eines Summierers ver- bildet. Die Ausgangssignale der beiden Quadrierstufen

bunden sind und daß der Ausgang des Summierers an 4 und 4' werden in einem Summierglied 5 zu einer Hilfs-

eine Differenzierstufe angeschlossen ist Wie bereits er- spannung aufsummiert Aus der HÜfsspannung wird

wähnt, kann anstelle der Differenzierstufe beispielswei- dann in einer Differenzierstufe 6 die eigentliche Enttrü-

se auch eine Integrierstufe vorgesehen werden. 50 bungsspannung gewonnen. Die Erfindung wird also —

Bei eine/ vorteilhaften Weiterbildungsform der An- wie im folgenden anhand von F i g. 3a näher verdeutordnung ist der Differenzierstufe ein Rechteckimpuls- licht werden soll — im wesentlichen durch den Schalformer nachgeschaltet, mit dessen Hilfe die sinusförmi- tungsceii bestehend aus den Quadrierstufen 4 und 4'. ge Enttrübungsspannung in eine Rechteckspannung dem Summierer 5 und der Differenzierstufe 6 verkörgleicher Frequenz und Phasenlage transformierbar ist 55 pert

Das Ausgangssignal des Rechteckimpulsformers wird Fig.3a zeigt eine Peilellipse in einem Koordinatenzur Frequenzhalbierung einem Flip-Flop zugeführt kreuz, bei dem die Peilspannungen U_x und U, die AbZwecks seitenrichtiger Einstellung der Phasenlage des szisse bzw. Ordhu*.e bilden. Eine solche Ellipse kommt Ausgangsignals des Flip-Flops ist der Ausgang des Flip- beispielsweise auf der Sichtröhre eines Watson-Watt-Flops zum einen mit einem ersten Eingang eines Pha- 60 Pfeilers zur Darstellung, wenn die Peilkomponenten U_x sendiskriminators — vornehmlich eines Produktdetek- und U_y getrübt sind. Bei enttrübten Peilkomponenten tors —, an dessen zweiten Eingang die Rundspannung würde anstelle der Peilellipse ein Peilstricn in Richtung des Peilers angeschlossen ist und zum andern mit einem der großen Ellipsenhalbachse angezeigt, der die Ellipse Polwender verbunden, der von dem Ausgangssignal des im Scheitelpunkt berührt. Die Hypotenuse des in Phasendiskriminators gesteuert wird. Der Polwender ist 55 Fig. 3a eingezeichneten rechtwinkligen Preiecks entausgangsseitig an je ei'.ion ersten Eingang eines ersten spricht also der Peilanzeige bei enttrübten Peilkompc- und eines zweiten Basisband-Mischers angeschlossen. nenten. Hieraus folgt unmittelbar, daß dif Komponen-Dem zweiten Eingang des ersten Basisband-Mischers ten des EHipsenscheiteipunktes — d. h. dii? mit den Ka-

theten des Dreiecks identischen Koordinatenabschnitte — gerade den enttrübten Peilkomponenten entsprechen.

Diese lassen sich also — sieht man einmal von der Frage der Seitenrichtigkeit ab — sehr einfach dadurch gewinnen, daß die getrübten Peilkomponenten jeweils zu einem Zeitpunkt abgetastet werden, zu dem der die Peilfigur schreibende Elektronenstrahl gerade den Ellipsenscheitelpunkt passiert. Es gilt also, ein Kriterium anzugeben, mit dessen Hilfe die dem Ellipsenscheitelpunkt entsprechenden Abtastzeitpunkte ermittelt werden können. Die Erfindung löst dieses Problem aufgrund folgender Überlegung: Ordnet man jedem Ellipsenpunkt in Fig.3a sein Peilkomponenten-Dreieck zu, so entsprechen die eingezeichneten Pfeile den Hypotenusen dieser Dreicke. Da der zum Ellipsenscheitelpunkt gehörende Pfeil als große Ellipsenhalbachse von allen Pfeilen am längsten ist, muß auch die geometrische Summe der Peilkomponenten — d. h. die Summe der Quadrate der Peilkomponenten, die nach Pythagoras gerade dem Quadrat über der Hypotenuse gleich ist — im Ellipsenscheitelpunkt ein Maximum erreichen. Es genügt also, die Peilspannungen U_x und U, zu quadrieren und dann zu summieren, um eine Hilfsspannung zu erhalten, deren Maxima mit den Ellipsenscheitelpunkten 2s zeitlich exakt zusammenfallen. Da sich die Nulldurchgänge eines Spannungsverlaufs leichter und genauer bestimmen lassen als die Maxima, wird aus der Hilfsspannung durch Differentiation nach der Zeit (oder Integration) die eigentliche Enttrübungsspannung abgeleitet, deren Nulldurchgänge mit den Ellipsenscheitelpunkten ebenfalls zeitlich identisch sind.

F i g. 2 zeigt die Spannungsverläufe an den Punkten a bis /der Anordnung gemäß Fig. I. Es ist der Fall dargestellt, daß die Peilspannungen U_x und U, an den Punkten a und a'eine Phasendifferenz von «τ/2 aufweisen und die Amplitude der Peilspannung U, dort doppelt so groß ist wie diejenige der Peilspannung U_x. Durch die Quadrierung erhält man an den Punkten b und £>'zwei Spannungen mit doppelter Frequenz. Nach der Aufsummierung ergibt sich im Punkt c die erwähnte Hilfsspannung, die aus einer Gleichspannungskomponente und einer dieser überlagerten Wechselspannungskomponente mit — im Vergleich zu den Peilspannungen U_x und U_y — doppelter Frequenz bestehL Da die Hilfsspannung nicht nur Maxima, sondern auch Minima aufweist, entspricht nur jeder zweite Nulldurchgang der — aus der Hilfsspannung durch Differentiation abgeleiteten — Enttrübungsspannung im Punkt d der Anordnung dem Ellipsenscheitelpunkt, worauf noch eingegangen wird.

Wie bereits erwähnt, wird die Erfindung im wesentlichen durch denjenigen Teil der Anordnung gemäß F i g. 1 verkörpert, der aus den beiden Quadrierstufen 4 und 4' dem Summierer 5 und der Differenzierstufe 6 bestehL Der auf die Differenzierstufe folgende Teil der Anordnung stellt eine bevorzugte Ausgestaltungsform dar, mit deren Hilfe die Enttrübungsspannung in vorteilhafter Weise weiter aufbereitet werden kann. Und zwar wird die Enttrübungsspannung in einem der Differenzierstufe 6 nachgeschalteten Rechteckimpulsformer 7 in eine Rechteckspannung gleicher Frequenz und Phasenlage umgewandelt (vgl. F i g. 2 unter e), die an den Stellen der gegebenenfalls nicht sehr scharfen Nulldurchgänge steile und damit leicht zu detektierende Flanken aufweisL Wie erwähnt, entspricht nur jeder zweite Nulldurchgang der Enttrübungsspannung einem Maximum der Hilfsspannung und damit einem EllipsenscheitelpunkL Die überzähligen Nulldurchgänge der Enttrübungsspannung — bzw. Flanken der Rechteckspannung — werden durch eine Frequenzhalbierung «niuels eines dem Rechteckimpulsformer 7 nachgeschalteten Flip-Flops 9 — eines JK-Flip-Flops — eliminiert (vgi. F i g. 2 unter f). Zwecks seitenrichtiger Einstellung der Phasenlage der Rechteckspannung gemäß F i g. 2f ist der Ausgang des Flip-Flops 9 einerseits mit einem Polwender 10 und andererseits mit einem Phasendetektor 11 — vorzugsweise einem Produktdetektor — verbunden, in dem die Rechteckspannung mit einer Rundspannung Ur des Pfeilers bezüglich der Phasenlage verglichen wird. Der Phasendetektor 11 steuert den Polwender 10 in der Weise, daß beim Polwender bei negativem Ausgangssignal des Phasendetektors eine Umpolung vorgenommen wird (der Polwender ist als Exklusiv-Oder-Schaltung ausgebildet). Das Ausgangssignal des Polwenders wird je einem ersten Eingang eines ersten und eines zweiten Basisband-Mischers i2^! und 12^J ^uge'ühri. An den zweiten Eingang des ersten bzw. zweiten Basisband-Mischers 12' bzw. 12^J ist die über ein erstes bzw. zweites Laufzeitglied 1 bzw. Γ geführte Peilspannung U_x bzw. Uy angeschlossen, wobei die Laufzeitglieder 1 und 1' so dimensioniert sind, daß gerade die Signallaufzeit vom Eingang der Verstärker 2 und 2' bis zum Ausgang des Polwenders 10 ausgeglichen wird. Die Ausgansspannungen der Basisband-Mischer 12' und 12^J enthalten noch störende hochfrequente Mischprodukte, daher ist jedem Basisband-Mischer je ein Tiefpaß 13' bzw. 13¹ nachgeschaltet. An den Ausgängen der Tiefpäse 13' und 13³ erhält man dann die dem (seitenrichtigen) Ellipsenscheitelpunkt entsprechenden enttrübten Peilkomponenten A und C

Für die meisten Anwendungsfälle ist es von Vorteil, wenn neben den enttrübten Peilkomponenten A und C auch deren Hilbert-Transfformierte flbzw. D zur Verfügung stehen. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Rechteckimpulsformers 7 (vgl. F i g. 2 unter e) des weiteren einem Inverter 8 zugeleitet, in dem es um .r/2 in der Phase verschoben wird (vgl F i g. 2 unter e'Jl Dem Inverter 8 ist ein weiteres Flip-Flop 9' — ebenfalls ein JK-Flip-Flop — nachgeschaltet, das von dem Ausgangssignal des Flip-Flops 9 (vgL F i g. 2 unter f) in der Weise gesteuert wird, daß sein Ausgangssignal ihm gegenüber um Λ-/2 verzögert ist (vgl. F i g. 2 unter C). Dieses um .τ/2 verzögerte Signal wird über einen weiteren Polwender 10', der von dem Phasendiskriminator 11 entsprechend dem Polwender 10 gesteuert wird, je einem ersten Eingang eines dritten und eines vierten Basisband-Mischers 12² und 12⁴ zugeführt. Dem zweiten Eingang des dritten bzw. vierten Basisband-Mischers 12² bzw. \£' wird ebenfalls die über das erste bzw. zweite Laufzeuglied 1 bzw. Γ geführte Peilspannung U_x bzw. U_x zugeleitet An den Ausgängen der den Basisband-Mischern 12² und 12⁴ nachgeschalteten Tiefpässe 13² und 13⁴ sind dann die den enttrübten Peilkomponenten A und Centsprechenden Hilbert-Transformierten 5 und D abnehmbar.

F i g. 3b zeigt eine Peilellipse mit einem Peilwinkel λ in einem Koordinatenkreuz mit den Peilspannungen U, und Uy als Abszisse bzw. Ordinate. Aus der Figur geht hervor, daß, während die enttrübten Fettkomponenten A und C — wie erwähnt — zum Ellipsenscheitelpunkt gehören, der der großen Ellipsenhalbachse entsprichL die Hilbert-Transformierten B und D gerade den Komponenten des Eüipsenscheitelpunktes entsprechen, der zu der kleinen Ellipsenhalbachse gehört. Der Figur ist auch unmittelbar zu entnehmen, daß der Peilwinkel λ und die Trübung Taus den enttrübten Peilkomponenien A und C und deren Hilbert-Transformierten B und D

7 8

einfach durch die Beziehungen λ = arctan—r-und

bestimmbar sind

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Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

IS

20

25

30

35

40

45

50

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung enitrübter Peükomponenten bei Zwei- oder Dreikanalpeilern, dadurch gekennzeichnet, daß aus den beiden richtungsabhängigen Peilspannungen durch Quadrierung und Summierung eine Hufsspannung gewonnen wird, deren Maxima mit den Scheitelpunkten der Peilellipse zeitlich koinzidieren, und daß aus der Hilfsspannung eine Enttrübungsspannung abgeleitet wird, deren Nulldurchgänge mit den Extremwerten der Hilfsspannung zeitlich zusammenfallen.