DE2751223C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verstärker wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Ein derartiger Verstärker ist aus der GB-PS 13 67 515 bekannt.

Ein solcher Verstärker ist unter anderem für das Zweiwegentfernungsmeßsystem DME (Distance Measuring Equipment) geeignet. Dieses ist ein international standardisiertes Entfernungsmeßsystem, das z. B. in dem Buch von M. Kayton und W. R. Fried, "Avionics Navigation Systems", Verlag John Wiley & Sons, New York, 1969 auf den Seiten 181 bis 186 beschrieben ist.

Die Empfänger des DME können Impulse mit stark schwankenden Pegeln erhalten. Dies ist insbesondere bei den Empfängern der Antwortstationen der Fall. Je nachdem, ob das Abfragesignal von fernen oder nahen Abfragern kommt, können in völlig statistischer Reihenfolge Impulse empfangen werden, die von Impuls zu Impuls Pegelunterschiede bis zu 90 dB aufweisen können.

Für die DME-Auswertung ist es zur Erreichung einer hohen Meßgenauigkeit von außerordentlicher Bedeutung, daß die Impulsform der empfangenen Impulse nicht oder nur in genau bekannter Weise, z. B. logarithmisch, verändert wird. Aus dem Abstand zwischen Abfrage- und Antwortimpuls wird nämlich bekanntlich die Entfernung ermittelt. Es ist außerdem wünschenswert, daß die empfangenen Impulse so verstärkt werden, daß ihre Amplituden am Verstärkerausgang möglichst groß sind. Die Verstärkung sollte also für aufeinanderfolgende Impulse unterschiedlich und dem jeweils zu verarbeitenden Impuls angepaßt sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung anzugeben, der jedes ihm zugeführte Signal optimal verstärkt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln.

Der neue Verstärker ist auch für impulsförmige Signale geeignet, bei dem aufeinanderfolgende Impulse stark unterschiedliche Amplituden aufweisen. Jeder Impuls erhält die optimale Verstärkung. Ein solcher Verstärker ist insbesondere für Empfänger des Entfernungsmeßsystems DME geeignet.

Beschreibung

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild eines bekannten Empfängers,

Fig. 2 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels.

Anhand der Fig. 1 werden die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile eines bekannten Empfängers mit Verstärker kurz beschrieben.

Die von einer Antenne 1 empfangenen Signale werden über einen Sende/Empfangsschalter 2 einer HF-Eingangsstufe 3 und einer ersten ZF-Stufe 4 zugeführt und dort auf bekannte Weise verarbeitet. Das Ausgangssignal der ersten ZF-Stufe 4 hat eine Frequenz von 63 MHz (es werden hier beispielsweise bekannte Frequenzen angenommen). Dieses Signal wird über ein Filter 5 einem Mischer 6 zugeführt, in dem das Signal auf 8,5 MHz heruntergemischt wird. Das Mischerausgangssignal wird einem 8,5 MHz-Bandpaß 7 zugeführt, in einem Verstärker 8 verstärkt und anschließend in einem Demodulator 9 demoduliert. Das demodulierte Signal wird einer Signalverarbeitungseinrichtung 10 zugeführt, in der beispielsweise die Entfernung ermittelt wird. Bei der Entfernungsmessung wird als Zeitbezug der Zeitpunkt verwendet, zu dem der erste Impuls des empfangenen und wie beschrieben verarbeiteten DME-Doppelimpulses seine halbe Maximalamplitude erreicht.

Da dieser Zeitbezugspunkt aus der Impulsamplitude abgeleitet wird, ist es sehr wichtig, daß die Impulsform bei der Signalverarbeitung nicht oder nur in genau bekannter Weise, z. B. logarithmisch verändert wird. Es ist technisch relativ einfach, in einem großen Dynamikbereich die Vorverstärkung der HF und die Mischung auf die ZF zu erreichen. Es ist jedoch schwierig, die Verstärkung des Verstärkers 8 den Amplituden der empfangenen Impulse anzupassen. Auch ein einzelner logarithmischer Verstärker kann nicht den gesamten Dynamikbereich überdecken.

Dies erreicht man besonders vorteilhaft mit der in der Fig. 2 beschriebenen Einrichtung, die den Verstärker 8 ersetzt.

Anhand der Fig. 2 wird das Ausführungsbeispiel beschrieben.

Das Ausgangssignal des Filters 7 wird n hintereinandergeschalteten Verstärkern 211 bis 214 zugeführt. Jeder der Verstärker (es sind vier eingezeichnet) verstärkt das ihm zugeführte Signal linear oder logarithmisch vorzugsweise um den gleichen Betrag, z. B. um 20 dB (für bestimmte Anwendungen können auch unterschiedliche Verstärkungen von Vorteil sein). Bei vier Verstärkern 211 bis 214 erhält man dann eine Gesamtverstärkung von 80 dB. Jeder Verstärker verstärkt linear oder logarithmisch bis zum Einsetzen der Begrenzung und ist übersteuerungsfest.

Das Ausgangssignal eines Verstärkers wird nicht nur dem jeweils nachfolgenden Verstärker, sondern auch jeweils einem Demodulator 91 bis 94 zugeführt. Die Demodulatoren 91 bis 94 entsprechen dem Demodulator 9 in der Fig. 1. Das Ausgangssignal des letzten Verstärkers 214 wird natürlich nur zu dem Demodulator 94 und nicht zu einem weiteren Verstärker geleitet. Die Ausgangssignale der Demodulatoren werden jeweils über eine Verzögerungsleitung 251 bis 254 und einen Schalter 281-284 zu einer Sammelleitung 20 geführt bzw. einer Schwellwertschaltung 231 bis 234 mit nachgeschaltetem Monoflop 214 bis 244 zugeführt. Die Schwellwertschaltungen sind so ausgelegt, daß sie kurz vor Erreichen der Übersteuerungsgrenze des ihr vorangehenden Verstärkers ansprechen. Die Monoflops geben einen Impuls ab, dessen Länge ungefähr gleich dem Abstand der beiden Impulse eines Doppelimpulses, d. h. 12 µs, ist. Die Sammelleitung 20 führt zur Signalverarbeitungseinrichtung 10.

Gesteuert werden die Schalter 281-284 jeweils von logischen Schaltungen, die einen Inverter 261 bis 264 und eine UND-Schaltung 271 bis 273 enthalten. Den Invertern 261 bis 264 werden jeweils die Ausgangssignale der Monoflops 241 bis 244 und den UND-Schaltungen 271 bis 274 werden jeweils die Ausgangssignale der Inverter und der Monoflops der nachfolgenden Stufe zugeführt. Die letzte Stufe mit Verstärker 214, Demodulator 94, Schwellwertschaltung 234, Monoflop 244, Verzögerungsleitung 254 und Inverter 264 enthält keine UND-Schaltung.

Es ist möglich, die vier Modulatoren 91 bis 94 durch einen einzigen Demodulator zu ersetzen, der der Signalverarbeitungseinrichtung 10 vorgeschaltet ist. Bei der in Fig. 2 angegebenen Lösung werden den Verzögerungsleitungen 251 bis 254 bereits demodulierte Signale zugeführt und somit sind die Verzögerungsleitungen einfacher realisierbar.

Als nächstes wird die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung erläutert. Hierbei wird angenommen, daß die Amplitude des Eingangssignals des zweiten Verstärkers 212 seine Übersteuerungsgrenze erreicht. Der Schwellwert der Schwellwertschaltung 232 ist so eingestellt, daß die Schwellwertschaltung kurz vor Erreichen der Übersteuerungsgrenze ein Signal abgibt. Wenn bereits der Verstärker 212 übersteuert wird, dann werden auch die nachfolgenden Verstärker 213 und 214 übersteuert. An den Ausgängen der Inverter bzw. der UND-Schaltungen sind folgende logische Signale vorhanden:

InverterUND-Schaltung 261: "1"271: "1" 262: "0"272: "0" 263: "0"273: "0" 264: "0"

Mit diesen Signalen werden der Schalter 281 geschlossen und die Schalter 282 bis 284 geöffnet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 211 wird über die Sammelleitung 20 zur Signalverarbeitungseinrichtung 10 durchgeschaltet.

Je nach Amplitude des Eingangsimpulses wird das Ausgangssignal desjenigen Verstärkers zur Signalverarbeitungseinrichtung durchgeschaltet, der dem ersten übersteuerten Verstärker vorangeht.

Im ersten Zweig können die Schwellwertschaltung 231, das Monoflop 241, der Inverter 261 und die UND-Schaltung 271 auch weggelassen werden und der Schalter 281 direkt vom Ausgangssignal des Monoflops 242 des zweiten Zweigs gesteuert werden. Wenn das Eingangssignal eine genügend große Amplitude haben kann, ist es weiterhin möglich, den ersten Verstärker 211 wegzulassen. Der erste Zweig besteht dann nur aus dem Demodulator 91, der Verzögerungsleitung 251 und dem Schalter 281. Die Schalter 281-284 können Feldeffekttransistoren sein, die von den Ausgangssignalen der UND-Schaltungen leitend bzw. nichtleitend gesteuert werden.

Aufgabe der Verzögerungsleitungen 251 bis 254 ist es, die Ausgangssignale der Demodulatoren um die Ansprechzeiten der Schwellwertschaltungen 231-234 zu verzögern. Die Verzögerungen betragen beispielsweise 5 µs.

Bei der beschriebenen Einrichtung kann das Ausgangssignal des letzten Verstärkers 214 einer Phasenauswerteschaltung zugeführt werden; bei der Phasenauswertung stört eine Amplitudenverzerrung nicht. Es ist weiterhin möglich, die Ausgangssignale der Schwellwertschaltungen 231-234 zur Ableitung einer Pegelinformation zu verwenden.

Durch die Verwendung der anhand der Fig. 2 beschriebenen Einrichtung erhält man einen Empfänger, der geeignet ist zum Empfang von impulsförmigen HF-Signalen, deren Eingangspegel von Puls zu Puls in einem großen Dynamikbereich (z. B. bis zu ca. 100 dB) schwanken können und deren Video-Ausgangspegelschwankungen auf einen vorgegebenen Bereich (z. B. 10 dB) beschränkt bleiben.

Claims (1)

1. Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung, der n in Serie geschaltete einzelne Verstärker (211-214) enthält, bei dem die Ausgänge der einzelnen Verstärker über Schalter (218-284) auf eine Sammelleitung (20) geführt sind und bei dem die Schalter (281-284) von logischen Schaltungen (261-264, 271-273) so gesteuert werden, daß wenn das Ausgangssignal des (i+1)-ten Verstärkers den Schwellwert einer ihm nachgeschalteten Schwellwertschaltung (231-234) überschreitet, das Ausgangssignal des i-ten Verstärkers (z. B. 211) zur Sammelleitung übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schaltern (281-284) und den Verstärkern (211-214) n Verzögerungsleitungen (251-254) eingefügt sind.