DE3144087A1 - Verfahren zur erkennung von echos in einem stoerungsbehafteten empfangssignal und schaltungsanordnung zum durchfuehren des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von durch Sendeimpulse hervorgerufenen Echos in ei­ nem störungsbehafteten Empfangssignal, der im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem solchen Verfahren lassen sich die Echos anhand des Überschreitens einer Mindestamplitude erkennen und durch Messen ihrer Zeitdauer, der so­ genannten Echolänge, von kurzen aber sehr hohen und ebenfalls die Mindestamplitude überschreitenden Stö­ rungen, sogenannten Spikes, unterscheiden. Trotzdem kommt es bei diesem Verfahren zu einer relativ ho­ hen Fehlerrate. Die Ursache hierfür ist hauptsäch­ lich in dem Nachhall zu suchen, der durch Reflexi­ onen des Sendeimpulses im Wasser, am Boden oder an der Wasseroberfläche hervorgerufen wird und die Echos überdeckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur Erkennung von Echos in einem störungs­ behafteten Empfangssignal der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die vom Nachhall hervorgerufenen Störungen weitgehend un­ terdrückt und damit die Detektionswahrscheinlich­ keit wesentlich verbessert wird.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebenen Art durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 ge­ löst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als zusätz­ liches Kriterium für die Echoerkennung die Steilheit der Echoanstiegsflanken herangezogen. Echo und Nach­ hall unterscheiden sich eben durch unterschiedliche Anstiegsgeschwindigkeiten und damit durch unterschied­ liche Flankensteilheit. Während Echos steil anstei­ gen, ändern sich nachhallbedingte Störungen relativ langsam. Um diese Unterscheidungskriterium ausnut­ zen zu können, wird erfindungsgemäß die Empfangssig­ nalamplitude und/oder die Schwelle in Abhängigkeit von der Anstiegsgeschwindigkeit des Empfangssignal­ pegels in der Weise beeinflußt, daß Anstiegsgeschwin­ digkeiten des Empfangssignalpegels, die kleiner sind als eine vorgegebene Anstiegsgeschwindigkeit, eine Verkleinerung der Empfangssignalamplitude und/oder einer Vergrößerung der Schwelle bewirken. Damit wer­ den Amplitudenänderungen im Empfangssignal mit ge­ ringer Anstiegsgeschwindigkeit zusätzlich bedämpft bzw. die für sie zuständige Schwelle als ein Krite­ rium für die Echoerkennung zusätzlich angehoben. Langsame Amplitudenänderungen im Empfangssignal, wie sie vom Nachhall herrühren, können also in keinem Fall zum Überschreiten dieser Echoerkennungsschwelle führen, selbst wenn sie amplitudenmäßig sehr hoch, z. B. in der Größenordnung der Echos, liegen und letztere überdecken. Schnell ansteigende Echos hin­ gegen werden - ebensowenig wie Spikes - nicht oder nicht wesentlich beeinflußt. Sie lösen bei genügen­ der Amplitude in jedem Fall ein Überschreiten der Schwelle für die Echoerkennung aus.

Damit nach Überschreiten der Echoerkennungsschwelle nicht langsame Amplitudenänderungen der Echos zu ei­ ner ungewollten Dämpfung des Empfangssignals bzw. ei­ ner ungewollten Anhebung der Schwelle und damit wie­ der zu einem Unterschreiten der Schwelle führen, wird mit Überschreiten der Schwelle erfindungsgemäß die Dämpfung der Empfangssignalamplitude bzw. das Anheben der Schwelle für die Dauer der Schwellenüberschrei­ tung unterbrochen, also aufgehoben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit durch die Anpassung der Dämpfung des Empfangssignals und der "schwimmenden" Schwelle an die Nachhallstruktur die Störgröße an der Schwelle klein gehalten. Sobald diese jedoch mindestens erreicht ist, wird eine op­ timale Ansprechempfindlichkeit eingestellt, so daß eine ungestörte Echolängenauswertung, d. h. Messung der Echodauer, möglich ist.

Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 2 angegeben. Die Dämpfung des Empfangssignals und/oder Anhebung der Schwelle lassen sich sehr einfach mit Verzögerungsglieder im Gegenkopplungszweig des Ver­ stärkers bzw. am Referenzeingang des Komparators reali­ sieren, die eine umschaltbare Anlaufzeit aufweisen. Die vorgegebene Anstiegsgeschwindigkeit als Maß für die Beeinflussung der Empfangssignalamplitude bzw. der Schwelle wird dabei durch die Anlaufzeit der Verzögerungsglieder bestimmt. Amplitudenänderungen, deren Anstiegsgeschwindigkeit wesentlich kleiner ist als die aus der Anlaufzeit berechenbare Anlauf­ geschwindigkeit, führen daher zu einer starken Beein­ flussung, während Amplitudenänderungen mit größerer Anstiegsgeschwindigkeit als die Anlaufgeschwindigkeit der Verzögerungsglieder zu keiner oder keiner nennens­ werten Absenkung der Empfangssignalamplitude und/oder Anhebung der Schwelle führen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung er­ gibt sich aus Anspruch 3. Durch diese Maßnahmen ist der Rückkopplungszweig unterbrochen, so daß während der Sperrphase des Torgliedes die Amplitude des Emp­ fangssignals nicht für die Verstärkungsregelung des Verstärkers wirksam wird. Die Steuerspannungseingabe sorgt dafür, daß durch Voreinstellung des Verstärkers der zu Beginn der Lotperiode erforderliche Regelum­ fang auf ein Minimum reduziert wird und damit die Einregelzeit möglichst klein ist. Die Steuerspannung wird dabei so eingestellt, daß sie dem zu erwarten­ den Wert aus dem Gegenkopplungszweig nach Aufheben der Sperrphase des Torgliedes entspricht.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 6. Hierdurch wird eine weitergehen­ de Anpassung an den zu erwartenden Nachhallverlauf er­ zielt. Die Einregelzeit wird weiter verringert.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus den Ansprüchen 10 bis 12. Die Umschaltung des Schwellen-Zeit-Kriteriums (Komparator-Schwelle, Integrationszeit des Integriergliedes) und das ent­ sprechende Anpassen der Anlaufzeit der Verzögerungs­ glieder ermöglichen eine weitergehende Unterdrückung der vom Nachteil hervorgerufenen Störungen durch An­ heben der Schwelle und Verkürzen der Überschreitungs­ dauer in einem Zeitbereich nach Aussenden des Sende­ impulses, in welchem mit wesentlichen Nachhallstö­ rungen zu rechnen ist.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen prinzipiellen Schaltplan einer Schaltungsanordnung zur Echoerkennung,

Fig. 2 einen Schaltplan eines Verzögerungs­ gliedes mit umschaltbarer Anlaufzeit in Fig. 1.

Wie aus Fig. 1 zu sehen ist, weist die Schaltungsan­ ordnung einen Verstärker 11 auf, an dessen Eingang 10 das Empfangssignal ansteht. Der Eingang 10 kann dabei z. B. mit dem backbordseitigen Empfangswandler einer Lenksensoranlage eines Torpedos verbunden sein. Der Verstärker 11 weist im Ausführungsbeispiel eine Mit­ tenfrequenz von einigen 10 kHz und eine Bandbreite von etwa 1 kHz auf. An dem Verstärker 11 ist unter Zwischenschaltung eines Gleichrichters 12 und eines Torgliedes 13 ein Komparator 14 mit Signaleingang 15 und Referenzeingang 16 angeschlossen. Mit dem Aus­ gang 17 des Komparators 14 ist der Eingang 18 eines Integriergliedes 19 verbunden. Am Ausgang 20 des In­ tegriergliedes 19 tritt dann ein Signal auf, wenn durch die Schaltungsanordnung im Empfangssignal ein Echo detektiert wird. Durch einen dem Integrier­ glied 19 parallel geschalteten Schalter 51, hier als Feldeffekt-Transistor ausgebildet, wird die Meßzeit, innerhalb der ein Echo erkannt werden kann, auf z. B. 10 ms begrenzt. Hierzu ist der Steuereingang des Schalters 51 mit dem Ausgang eines Monoflops 52, das eine Zeitkonstante von 10 ms aufweist, verbunden. Der Eingang des Monoflops 52 ist an dem Eingang des Integriergliedes 19 angeschlossen.

Der Verstärker 11 ist gegengekoppelt. Im Gegenkopp­ lungszweig ist ein Verzögerungsglied 22 angeordnet, dessen Anlaufzeit umschaltbar ausgebildet ist. Sol­ che Verzögerungsglieder sind in der Literatur auch unter dem Begriff Trägheitsglieder erster Ordnung (T ₁-Glieder) bekannt. Dem Verzögerungsglied 22 ist ein weiteres Verzögerungsglied 23 nachgeschaltet, dessen Anlaufzeit jedoch konstant ist. Der Ausgang des Verzögerungsgliedes 23 ist mit dem Eingang eines Vergleichers 24 verbunden, an dessen Referenzeingang eine konstante Schwellenspannung angelegt ist. Der Ausgang des Vergleichers 24 ist mit dem invertieren­ den Eingang des Verstärkers 11 verbunden. Im Gegen­ kopplungszweig ist noch zwischen dem Ausgang des Ver­ stärkers 11 und dem Eingang des Verzögerungsglie­ des 22 mit umschaltbarer Anlaufzeit in der Reihenfol­ ge der Nennung ein Gleichrichter 25, ein Torglied 26 und ein Summierglied 27 angeordnet. Das Torglied 26 ist ebenso wie das Torglied 13, die beide z. B. als Feldeffekt-Transistoren ausgebildet sein können, für eine vorgebbare Zeitspanne nach Abgabe des Sendeimpul­ ses durch die Lenksonaranlage des Torpedos sperrbar.

Hierzu sind die beiden Torglieder 13, 26 mit einer Sperrimpuls-Erzeugungsvorrichtung 28 verbunden, die beispielsweise beginnend mit der Abgabe des Sende­ impulses für die Dauer von 20 ms einen Sperrimpuls an die Torglieder 13 und 26 legt. Während der Sperr­ phase des Torgliedes 26 wird dem Verstärker 11 über den Gegenkopplungszweig eine konstante Steuerspan­ nung zugeführt, die eine Voreinstellung des Verstär­ kers 11 bewirkt. Hierzu ist der weitere Eingang des Summiergliedes 27 über einen Schalter 29 mit einer Spannungsquelle 21 verbunden, die eine konstante Spannung abgibt. Der Steuereingang des ebenfalls als Feldeffekt-Transistor ausgebildeten Schalters 29 ist über einen Inverter 30 mit der Sperrimpuls-Er­ zeugungsvorrichtung 28 verbunden, so daß der Schal­ ter 29 geschlossen ist, wenn sich die Torglieder 13 und 26 in ihrer Sperrphase befinden und umgekehrt.

Über ein zwischen dem Ausgang des Vergleichers 24 und dem invertierenden Eingang des Verstärkers 11 eingeschaltetes weiteres Summierglied 31 wird dem invertierenden Eingang des Verstärkers 11 eine zeit­ abhängige Steuerspannung (TVC) zugeführt werden. Der Verlauf der Steuerspannung als Funktion der Zeit ist in Fig. 1 unter 32 schematisch angedeutet. Danach bleibt die Steuerspannung für ein vorgegebenes Zeit­ intervall von z. B. 150 ms konstant und sinkt dann in einem Zeitraum von bis 1 s exponentiell auf Null ab. Das Anlegen der zeitabhängigen Steuerspannung erfolgt dabei vorzugsweise kurz, z. B. 5 ms, vor Ab­ gabe des Sendeimpulses. Im Ausführungsbeispiel wird der konstante Wert der TVC-Steuerspannung so einge­ stellt, daß er einer Verstärkungsreduzierung durch den Verstärker 11 um 30 dB entspricht. Durch die während der Sperrphase des Torgliedes 26 über das Summierglied 27 eingegebene konstante Steuerspan­ nung wird eine zusätzliche Verstärkungsreduzierung des Verstärkers 11 um weitere 20 dB bewirkt. Durch diese Voreinstellung des Verstärkers 11 wird eine Gesamtdämpfung von 50 dB erreicht, die etwa einem Regelzustand entspricht, der 1 s nach Aussenden des Sendeimpulses vorliegt.

Der Komparator 14 weist eine vorgebbare Schwelle von z. B. 6 dB, bezogen auf den am Signaleingang 15 lie­ genden Mittelwert der Empfangssignalamplitude, auf, die zusätzlich in Abhängigkeit von der Änderungsge­ schwindigkeit der Empfangssignalamplitude am Ausgang des Verstärkers 11 verändert wird. Hierzu ist der Referenzeingang 16 des Komparators 14 über einen Ver­ stärker 50 und ein weiteres Verzögerungsglied 33, das ebenfalls eine umschaltbare Anlaufzeit aufweist, mit dem Signaleingang 15 verbunden, der seinerseits mit dem Ausgang des Verstärkers 11 - und zwar unter Zwi­ schenschaltung des Gleichrichters 12 und des Tor­ gliedes 13 - verbunden ist. Die beiden Verzögerungs­ glieder 22 und 33 mit umschaltbarer Anlaufzeit sind mit ihrem Umschalteingang 34 bzw. 35 mit dem Aus­ gang 17 des Komparators 14 verbunden. Die Umschalt­ eingänge 34, 35 und der Komparatorausgang 17 sind dabei so miteinander gekoppelt, daß während des Auf­ tretens eines Signals am Ausgang 17 des Komparators 14 die Verzögerungsglieder 22 bzw. 33 jeweils die größe­ re Anlaufzeit aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau des Verzöge­ rungsgliedes 22 bzw. 33 ist in Fig. 2 dargestellt.

Ein Kondensator 36 ist dem Ausgang 37 des Verzöge­ rungsgliedes 22 bzw. 33 parallel geschaltet. Zwischen dem Eingang 38 des Verzögerungsgliedes 22 bzw. 33 und dem Kondensator 36 sind zwei Widerstände 39 und 40 in Reihe angeordnet. Dem Widerstand 40 ist dabei ein Schaltbild 41, hier als Feldeffekt-Transistor ausge­ bildet, parallel geschaltet. Der Steuereingang des Schaltgliedes 41 bildet den Umschalteingang 34 des Verzögerungsgliedes 22 bzw. 35 des Verzögerungsglie­ des 33. Durch Schließen bzw. Öffnen des Schaltglie­ des 41 wird die Zeitkonstante des Verzögerungsglie­ des 22 bzw. 33 verändert und damit die Anlaufzeit des Verzögerungsgliedes 22 bzw. 33 umgeschaltet.

Bei dem mittels der beschriebenen Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 ausführbaren Verfahren zur Erkennung von durch Sendeimpulse hervorgerufenen Echos in einem stö­ rungsbehafteten Empfangssignal wird die Amplitude des durch den Verstärker 11 verstärkten Empfangssignals mit der vorgegebenen Schwelle im Komparator 14 ver­ glichen. Bei Überschreiten dieser Schwelle zumindest für ein vorgegebenes Zeitintervall, das durch die ein­ gestellte Integrationszeit des Integriergliedes 19 festgelegt ist, wird auf Echo erkannt, da dann im In­ tegrierglied 19 eine vorgegebene Ausgangsamplitude erreicht wird.

Um die Fehlerrate zu reduzieren werden die Empfangs­ signalamplituden am Ausgang des Verstärkers 11 und die Schwelle des Komparators 14 in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit der Empfangssignalamplitude am Ausgang des Verstärkers 11 in der Weise beeinflußt, daß Anstiegsgeschwindigkeiten der Empfangssignalampli­ tude, die kleiner sind als eine vorgegebene, über den gegengekoppelten Verstärker 11 eine Verkleinerung der Empfangssignalamplitude und über den Referenz­ eingang 16 des Komparators 14 eine Vergrößerung der Schwelle bewirken. Sobald die Schwelle des Kompara­ tors 14 überschritten ist, am Ausgang 17 des Kompa­ rators 14 also ein Signal auftritt, wird für die Dauer der Schwellenüberschreitung die Beeinflussung des Empfangssignals unterbrochen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch mög­ lich, entweder nur die Empfangssignalamplitude oder nur die Schwelle in Abhängigkeit von der Anstiegs­ geschwindigkeit des Empfangssignals am Ausgang des Verstärkers 11 in vorstehend beschriebener Weise zu beeinflussen. Die Kombination führt allerdings erst zu dem optimalen Ergebnis.

Die Funktionsweise der eingangs beschriebenen Schal­ tungsanordnung zum Ausüben des vorstehend beschrie­ benen Verfahrens ist wie folgt:

Mit einem hier nicht dargestellten Takt, der im Aus­ führungsbeispiel 5 ms vor der Abgabe des Sendeimpul­ ses beginnt, wird die TVC-Steuerspannung aus 32 auf den Verstärker 11 gegeben. Diese bewirkt eine Dämp­ fung der Empfangssignalamplitude am Ausgang des Ver­ stärkers 11 um 30 dB. Dieser Wert wird zunächst für rund 150 ms beibehalten. Mit Abgabe des Sendeimpulses wird gleichzeitig von der Sperrimpuls-Erzeugungsvor­ richtung 28 ein Sperrimpuls erzeugt, der die Torglie­ der 13 und 26 sperrt und ein Schließen des Schal­ ters 29 bewirkt. In der Sperrphase des Torgliedes 26 ist damit der den Regelkreis für den Verstärker 11 bildende Gegenkopplungszweig aufgetrennt. Die beiden Verzögerungsglieder (T ₁-Glieder) 22 und 23 werden über das Summierglied 27 von der Steuerspannung aus 21 der­ art aufgeladen, daß diese Steuerspannung eine weite­ re Dämpfung der Empfangssignalamplitude um 20 dB be­ wirkt.

Mit Abklingen des Sperrimpulses nach 20 ms wird der Regelkreis durch Öffnen des Torgliedes 26 wieder ge­ schlossen und die Steuerspannung aus 21 abgetrennt. Es tritt jetzt eine sprunghafte Belastung des Regel­ kreises durch Abweichungen der Empfangssignalamplitu­ de von dem voreingestellten Sollwert auf. Durch die gewählten Zeitkonstanten, d. h. Anlaufzeiten, der Ver­ zögerungsglieder 22, 23 wird eine relativ kurze Ein­ regelzeit erreicht, so daß das Einregeln in einem Be­ reich von 20 bis 40 ms nach dem Takt abgeschlossen ist. Die Anlaufzeit des Verzögerungsgliedes 23 ist dabei konstant, z. B. 23 ms; die Anlaufzeit des Ver­ zögerungsgliedes 22 beträgt z. B. 1,6 ms, solange am Ausgang 17 des Komparators 14 kein Ausgangssignal auftritt, ist also geringfügig größer als die aus der Bandbreite des Verstärkers 11 sich ergebende Ein­ schwingzeit von 1,5 ms des letzteren. Empfangssignal­ amplituden, die eine geringe Flankensteilheit auf­ weisen, rufen eine größere Ausgangsspannung am Aus­ gang der Verzögerungsgliederkette 22, 23 und damit eine größere Steuerung für den Verstärker 11 hervor, werden also stärker gedämpft als Empfangssignalampli­ tuden mit großer Flankensteilheit. Durch den gegen­ gekoppelten Verstärker 11 werden also Änderungen der Empfangssignalamplituden, die mit relativ geringer Geschwindigkeit ablaufen und im wesentlichen vom Nach­ hall herrühren, weitgehend ausgeregelt.

Nachhalländerungen, die hierbei nicht erfaßt werden, liegen als Störgrößen an der Schwelle des Kompara­ tors 14 an. Durch das eingeschaltete Verzögerungs­ glied 33, dessen Anlaufzeit zunächst 8,5 ms beträgt (kein Signal am Ausgang des Komparators 14), wird die nachhallbedingte Störgröße an der Schwelle des Komparators 14 klein gehalten, denn Empfangssignal­ amplituden mit kleiner Flankensteilheit, deren An­ stiegsgeschwindigkeiten also kleiner sind als die aus der Anlaufzeit des Verzögerungsgliedes 33 sich ergebende Anlaufgeschwindigkeit, bewirken über das Verzögerungsglied 33 stets ein Mitziehen im Sinne einer Vergrößerung der vorgegebenen Schwelle, so daß diese nicht überschritten werden kann. Nur Empfangs­ signalamplituden mit großer Flankensteilheit - wie sie von Echos hervorgerufen werden, deren Anstiegs­ geschwindigkeiten also größer sind als die aus der Anlaufzeit von 8,5 ms sich ergebende Anlaufgeschwin­ digkeit - können die Schwelle überschreiten, da die­ se nicht so schnell folgen kann.

Sobald die Schwelle des Komparators 14 erstmals über­ schritten wird, tritt am Ausgang 17 des Komparators 14 ein Signal auf, das eine Umschaltung der Anlaufzeiten der Verzögerungsglieder 22 und 33 bewirkt. Die An­ laufzeit des Verzögerungsgliedes 22 im Gegenkopplungs­ zweig des Verstärkers 11 beträgt nunmehr 2,4 ms und die Anlaufzeit des dem Referenzeingang 16 des Kompa­ rators 14 vorgeschalteten Verzögerungsglieder 33 51 ms. Die Verzögerung der Anlaufzeiten der Verzö­ gerungsglieder 22 und 23 hat zur Folge, daß nunmehr eine Längenauswertung der aufgrund der Flankensteil­ heit erkannten Echos durch das Integrierglied 19 ohne wesentliche Dämpfung dieser möglich ist. Sowohl die Dämpfung der Empfangssignalamplitude durch den Ver­ stärker 11 als auch das Mitführen der Schwelle ist nur noch auf Empfangssignalamplituden mit sehr ge­ ringer Flankensteilheit beschränkt, die für die Echoauswertung keine Rolle spielen, für die, wie eingangs beschrieben, eine maximale Meßzeit von 10 ms vorgesehen ist. Durch die Anlaufzeit von 2,4 ms im Verzögerungsglied wird zwar noch eine gewisse Dämp­ fung in Kauf genommen, dies jedoch nur, um die Regel­ zeit klein zu halten.

Gleichzeitig mit Überschreiten der Komparatorschwelle wird die maximale Meßzeit gestartet. Durch das Kompa­ ratorausgangssignal wird das Monoflop 52, das eine Zeitkonstante von 10 ms aufweist, gesetzt und dadurch der Schalter 51 geöffnet. Das Integrierglied 19 ist nunmehr eingeschaltet. Wird im Integrierglied 19 durch Erreichen eines vorgegebenen Integrationswertes fest­ gestellt, daß die Schwelle im wesentlichen ununter­ brochen für ein vorbestimmtes Zeitintervall überschrit­ ten wird, so gibt das Integrierglied 19 an seinem Aus­ gang 20 ein Echoerkennungssignal ab. Nach 10 ms fällt das Monoflop 52 wieder zurück und das Integrierglied 19 wird bis zur nächsten Überschreitung der Komparator­ schwelle kurzgeschlossen.

Bei der beschriebenen Schaltungsanordnung ist voraus­ gesetzt, daß die Schwelle zur Echoerkennung einerseits und zur Umschaltung der Anlaufzeiten der Verzögerungs­ glieder 22 und 33 andererseits die gleiche ist und von einem einzigen Komparator 14 festgelegt wird.

In Fig. 1 ist bei Einbeziehung der strichlinierten Schaltungsteile ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung dargestellt, bei welchem für die Schwelle zur Echoerkennung und für die Schwel­ le zur Umschaltung der Anlaufzeiten der Verzögerungs­ glieder 22 und 33 unterschiedliche Schwellenwerte vor­ gegeben sind, z. B. 9 dB für die Echoerkennung und 6 dB für die Umschaltung der Verzögerungsglieder 22 und 33. Demzufolge sind zwei Komparatoren erforder­ lich, wobei der bereits beschriebene Komparator 14 die Schwelle 6 dB für die Umschaltung der Verzöge­ rungsglieder 22 und 33 und ein weiterer Komparator 42 die Schwelle 9 dB für das Schwellen-Zeit-Kriterium zur Echoauswertung vorgibt. Damit ist der weitere Komparator 42 mit dem Eingang 18 des Integrierglie­ des 19 zu verbinden und der Ausgang 17 des Kompara­ tors 14 vom Eingang 18 des Integriergliedes 19 zu trennen, wie letzteres in Fig. 1 durch den Trenn­ strich dargestellt ist. Die Komparatoren 14, 42 sind eingangsseitig einander parallel geschaltet.

Der weitere Komparator 42 weist insgesamt zwei Schwel­ len auf, wobei die eine Schwelle mit 9 dB konstant und die andere Schwelle über einen Umschalteingang 43 von 9 dB auf 6 dB und umgekehrt umschaltbar ist. Die demzufolge vorhandenen beiden Ausgänge des Kompara­ tors 42 sind über ein Summierglied 44 mit dem Ein­ gang 18 des Integriergliedes 19 verbunden.

Das Schwellen-Zeit-Kriterium für die Echoerkennung ist einerseits mit 9 dB und einer Integrationszeit von 4,8 ms und andererseits mit 6 dB und 7,2 ms bei ma­ ximaler Meßzeit von 10 ms festgelegt. In Anpassung an die Nachhallstruktur betragen die Schwellen für eine Zeit von 0-120 ms nach Aussenden des Sendeimpulses jeweils 9 dB und für eine Zeit größer als 120 ms nach Aussenden des Sendeimpulses 6 dB und 9 dB. Die Integrierzeiten des Integriergliedes 19 sind dabei wie vorstehend angegeben.

In Anpassung an die Nachhallstruktur sind auch die Anlaufzeiten der Verzögerungsglieder 22, 33 in grö­ ßerem Ausmaß veränderlich. Hierzu weisen diese je­ weils einen weiteren Umschalteingang 45 bzw. 46 auf, über welchen jeweils zwei weitere Anlaufzeiten ein­ stellbar sind, so daß jedes Verzögerungsglied insge­ samt vier verschiedene Anlaufzeiten besitzt. Die weitere Umschaltbarkeit der Verzögerungsglieder 22 und 33 wird - wie in Fig. 2 strichliniert eingezeich­ net ist - durch einen weiteren Widerstand 47 und ei­ nen weiteren Schalter 48 realisiert, die in Reihe miteinander dem Widerstand 39 parallel geschaltet sind. Der Steuereingang des Schalters 48, der wie­ derum als Feldeffekt-Transistor ausgebildet ist, bil­ det jeweils den Umschalteingang 45 bzw. 46. Über den weiteren Umschalteingang 45 ist die kleinere der vor­ stehend beschriebenen, einstellbaren Anlaufzeiten des Verzögerungsgliedes 22 von 1,6 ms auf 3,3 ms und die größere der Anlaufzeiten von 2,4 ms auf 9 ms änder­ bar. Über den weiteren Umschalteingang 46 ist die kleinere der vorstehend beschriebenen, einstellbaren Anlaufzeiten des Verzögerungsgliedes 33 von 8,5 ms auf 51 ms und die größere der beiden Anlaufzeiten von 51 ms auf 100 ms änderbar. Die Umschaltung der Anlauf­ zeiten ist dabei mit der Schwellenumschaltung im Kom­ parator 42 synchronisiert.

Zum Aktivieren der Umschalteingänge 43, 45, 46 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines zeitabhängigen Umschaltsignals vorgesehen, die hier als Monoflop 49 ausgebildet ist, dessen Eingang mit der Sperrimpuls- Erzeugungsvorrichtung 28 und dessen Ausgang mit den genannten Umschalteingängen 43 bis 46 verbunden ist. Mit der Rückflanke des Sperrimpulses wird das Mono­ flop 49 gesetzt. Damit ist im Verzögerungsglied 22 die Anlaufzeit 1,6 ms eingestellt, die über den an­ deren Umschalteingang 34 mit Überschreiten der 6 dB- Schwelle des Komparators 14 auf 2,4 ms umgeschaltet werden kann. Mit Setzen des Monoflops 49 ist auch die Anlaufzeit des Verzögerungsgliedes 33 auf 8,5 ms eingestellt, die über den anderen Umschalteingang 35 auf 51 ms bei Überschreiten der 6 dB-Schwelle im Kom­ parator 14 geschaltet werden kann. Mit Setzen des Mo­ noflops 49 wird weiterhin im Komparator 42 die Schwel­ le 9 dB eingestellt.

Die Zeitkonstante des Monoflops 49 beträgt 100 ms. 100 ms nach Wegfall des Sperrimpulses an 28, also 120 ms nach Abgabe des Sendeimpulses, fällt das Mono­ flop 49 wieder in seinen stabilen Zustand zurück. Da­ mit ist im Verzögerungsglied 22 die Anlaufzeit 3,3 ms eingestellt, die von dem Ausgangssignal des Kompara­ tors 14 über den Umschalteingang 34 auf 9 ms nach Überschreiten der 6 dB-Schwelle im Komparator 14 um­ geschaltet wird. Mit Rückfallen des Monoflops 49 ist im Verzögerungsglied 33 die Anlaufzeit 51 ms einge­ stellt, die über den Umschalteingang 35 nach Über­ schreiten der 6 dB-Schwelle im Komparator 14 auf 100 ms umgeschaltet wird. Mit Rückfallen des Monoflops 49 wird weiterhin im Komparator 42 die 6 dB-Schwelle einge­ stellt.

Nach Umschalten der Anlaufzeiten und der Komparator­ schwelle bei 120 ms arbeitet die Schaltungsanordnung wie vorstehend beschrieben, lediglich mit anderen Be­ wertungskriterien. Die Anlaufzeiten der Verzögerungs­ glieder 22 und 33 sowie das Schwellen-Zeit-Kriterium für die Echoerkennung sind hierbei zur Reduzierung der Fehleransprechrate besser an die Nachhallstruk­ tur in dem Bereich größer als 120 ms nach Aussenden des Sendeimpulses angepaßt.

In allen Fällen ist die Meßzeit für die Echoerkennung durch die von Schalter 51 und Monoflop 52 gebildete Torschaltung auf 10 ms festgelegt. Mit erstmaligem Überschreiten der Komparatorschwelle 9 dB (im Bereich 0 bis 120 ms nach Sendeimpuls) bzw. 6 dB (im Bereich größer 120 ms) im Komparator 42 wird das Monoflop 52 gesetzt, wodurch der Schalter 51 geöffnet und das Integrierglied 19 zur Aufintegration der Ausgangs­ spannungen am Komparator 42 freigegeben wird. Nach 10 ms fällt das Monoflop 52 wieder zurück und das In­ tegrierglied 19 ist wieder kurzgeschlossen.

Claims (15)

1. Verfahren zur Erkennung von durch Sendeimpulse hervorgerufenen Echos in einem störungsbehafte­ ten Empfangssignal, bei welchem die Amplitude des Empfangssignals mit einer vorgegebenen Schwelle verglichen und bei Überschreiten die­ ser für zumindest ein vorgegebenes Zeitinter­ vall auf Echo erkannt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß die Empfangssignalamplitude und/oder die Schwelle in Abhängigkeit von der Anstiegs­ geschwindigkeit der Empfangssignalamplitude in der Weise beeinflußt werden, daß Anstiegsge­ schwindigkeiten der Empfangssignalamplitude, die kleiner sind als eine vorgegebene, eine Verkleinerung der Empfangssignalampiltude und/ oder eine Vergrößerung der Schwelle bewirken, und daß für die Dauer der Schwellenüberschrei­ tung die Beeinflussung von Empfangssignalampli­ tude und/oder Schwelle unterbrochen wird.

2. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfah­ rens nach Anspruch 1 mit einem gegengekoppel­ ten Verstärker, an dessen Eingang das Empfangs­ signal ansteht, mindestens einem dem Verstärker nachgeschalteten Komparator mit Signal- und Re­ ferenzeingang und mit einem Integrierglied, da­ durch gekennzeichnet, daß im Gegenkopplungs­ zweig des Verstärkers (11) mindestens ein Ver­ zögerungsglied (22) mit umschaltbarer Anlauf­ zeit angeordnet ist und/oder daß der Signalein­ gang (15) und Referenzeingang (16) des Kompara­ tors (14) über mindestens ein weiteres Verzöge­ rungsglied (33) mit umschaltbarer Anlaufzeit miteinander verbunden sind und daß die Umschalt­ eingänge (34, 35) der Verzögerungsglieder (22, 33) jeweils an dem Ausgang (17) des Komparators (14) derart angeschlossen sind, daß während des An­ stehens eines Signals am Komparatorausgang (17) die Verzögerungsglieder (22, 33) die jeweils grö­ ßere Anlaufzeit aufweisen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Gegenkopplungszweig des Ver­ stärkers (11) ein für eine vorgebbare Zeit nach Abgabe des Sendeimpulses sperrbares Torglied (26) dem Verzögerungsglied (22) vorgeschaltet ist und daß in der Sperrphase des Torgliedes (26) dem Ver­ stärker (11) zur Dämpfungsvoreinstellung eine kon­ stante Steuerspannung (U) zugeführt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Torglied (26) und Ver­ zögerungsglied (22) ein Summierglied (27) einge­ schaltet ist, dessen weiterer Eingang über einen nur während der Sperrphase des Torgliedes (26) geschlossenen Schalter (29) mit einer Spannungs­ quelle (U) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß im Gegenkopplungszweig dem Torglied (26) ein Gleichrichter (25) unmittel­ bar vorgeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstär­ ker (11) eine in dem Gegenkopplungszweig einge­ koppelte, zeitabhängige Steuerspannung (32) un­ mittelbar zugeführt ist, die über ein vorgege­ benes Zeitintervall nach Aussenden des Sendeim­ pulses konstant ist und dann im wesentlichen expontiell abfällt.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ver­ bindungszweig von Signaleingang (15) und Refe­ renzeingang (16) des Komparators (14) ein Ver­ stärker (50) eingeschaltet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Sig­ naleingang (15) des Komparators (14) ein Gleich­ richter (12) angeordnet ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Gleichrichter (12) und dem Signaleingang (15) des Komparators (14) ein mit dem ersten Torglied (26) synchronisier­ tes zweites Torglied (13) eingeschaltet ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzöge­ rungsglieder (22, 33) jeweils einen Kondensa­ tor (36) und mindestens zwei in Reihe geschal­ tete Widerstände (39, 40) aufweisen, von denen mindestens einer mit einem Schaltglied (41) überbrückt ist, dessen Steuereingang jeweils den Umschalteingang (34, 35) bildet.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kompa­ rator (14) ein weiterer Komparator (42) ein­ gangsseitig parallel geschaltet ist, dessen Aus­ gang mit dem Eingang (18) des Integrierglie­ des (19) verbunden ist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Komparator (42) eine umschaltbare Schwelle und die beiden Ver­ zögerungsglieder (22, 33) mit umschaltbarer An­ laufzeit jeweils einen weiteren Umschaltein­ gang (45, 46) zum Einstellen mindestens einer weiteren Anlaufzeit aufweisen, daß eine Vorrich­ tung zum Erzeugen eines zeitabhängigen Umschalt­ signals, vorzugsweise ein Monoflop (49), vorge­ sehen ist, dessen Ausgang mit den weiteren Um­ schalteingängen (45, 46) der Verzögerungsglie­ der (22, 33) und dem Umschalteingang (43) des weiteren Komparators (42) verbunden ist.

13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meß­ zeitbegrenzung der Echoerkennung dem Integrier­ glied (19) eine Torschaltung (51, 52) mit kon­ stanter Toröffnungszeit zugeordnet ist, deren Steuereingang mit dem Eingang (18) des Integrier­ gliedes (19) verbunden ist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Toröffnungszeit wesentlich kleiner ist als die nach Belegen des Umschaltein­ gangs (35) mit einem Komparatorausgangssignal eingestellten größeren Anlaufzeiten des am Kom­ parator (14) liegenden Verzögerungsgliedes (33).

15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste einstellbare Anlaufzeit des im Gegenkopplungs­ zweig liegenden Verzögerungsgliedes (22) min­ destens gleich der Einschwingzeit des Verstär­ kers (11) ist.