DE4233677C2 - Verfahren zum Korrelationsempfang von vorbekannten periodisch ausgesendeten Impulsen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie Verwendung derselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrelationsempfang von periodisch ausgesendeten Impulsen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie deren Verwendung.

Korrelationsempfang eignet sich dazu, Signale, die in ihrer Form bekannt sind, in stark gestörter Umgebung auch noch bei negativen Signal-Rausch-Abständen zu detektieren. Verfahren zum Korrelationsempfang von periodisch ausgesendeten Impulsen bedienen sich der Vorkenntnis des ausgesendeten Signales. Im einfachsten Fall wird dieses gespeichert und mit verschiedenen Verzögerungen mit dem zu untersuchenden Rauschen, in dem ein Empfangssignal verborgen ist, multipliziert. Da das Rauschen seiner Natur nach statistisch verteilt ist, ergibt sich im allgemeinen als Multiplikationsprodukt Null. Nur dort, wo im Rauschen das Signal enthalten ist, ergibt das Produkt einen Wert. Bei einer bestimmten Zeitverzögerung ist dieser Wert ma­ ximal. Diese Zeitverzögerung, die gleich der Laufzeit der aus­ gesendeten Impulse vom Abstrahlen über die Reflexion an einem angestrahlten Objekt bis hin zum anschließenden Empfang ist, kann zur Entfernungsmessung herangezogen werden. Solche Ent­ fernungsmessungen finden insbesondere mit periodisch ausgesen­ deten kurzen Impulsen statt, deren Frequenzen im Mikrowellen­ bereich liegen.

Wesentlicher Bestandteil beim Korrelationsempfang von peri­ odisch ausgesendeten Impulsen ist eine Mischereinrichtung, nachfolgend auch als Multipliziereinrichtung oder Modulatoreinrichtung bezeichnet. In dieser Mischereinrichtung wird das im Empfänger ankommende und durch die Übertragungsstrecke im allgemeinen gestörte Empfangssignal mit einem Steuersignal gemischt bzw. multipliziert, das den ausgesendeten periodischen Impulsen nachgebildet ist. Dieses Steuersignal ist im allgemeinen in seiner Frequenz mit der Frequenz der ausgesendeten periodischen Impulse und damit auch der Frequenz des Empfangssignales identisch. Darüber hinaus ist das Steuersignal vorzugsweise in seiner Form weitgehend dem ausge­ sendeten periodischen Signal angepaßt. Allerdings weist im allgemeinen das Steuersignal eine größere Amplitude auf. Die Laufzeit des Steuersignales ist über ein einstellbares Verzöge­ rungsglied, d. h. eine Laufzeitverzögerungseinrichtung, gegenüber der Laufzeit des Sendesignales und damit auch Empfangssignales verän­ derbar, so daß bei einer einmal erreichten zeitlichen Übereinstimmung zwischen Empfangssignal und Steuersignal am Ausgang eines der Mischereinrichtung nachgeschalteten In­ tegrators ein maximaler Ausgangspegel ansteht, d. h. die Kreuz­ korrelationsfunktion zwischen Empfangs- und Steuersignal maxi­ mal ist. Ist diese zeitliche Übereinstimmung erreicht, so kann aufgrund der bekannten Laufzeitverzögerung in einfacher Weise eine Abstandsmessung durchgeführt werden.

Im allgemeinen werden zu dieser Multiplikation bzw. Mischung Diodenmodulato­ ren, insbesondere Gegentakt-Diodenmischeinrichtungen, verwen­ det, die unnötige Signalverluste vermeiden und ein Amplituden­ rauschen eines Signalgenerators, der zum Bereitstellen des Steuersignales im Korrelationsempfänger vorgesehen ist, unter­ drücken. Probleme ergeben sich bei diesen bekannten Mischer- bzw. Multipli­ ziereinrichtungen aber dann, wenn der Pegel des Empfangssigna­ les zu groß wird. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn aufgrund von Störechos erhöhte Signalamplituden im Emp­ fangssignal auftreten. Dies ist z. B. dann möglich, wenn in ei­ nem zur Abstandsmessung vorgesehenem Radarsystem, ein mikro­ wellendurchlässiges Fenster durchstrahlt wird und dieses Fen­ ster ein großes Störecho verursacht. Beim Auftreten solch ho­ her Empfangssignalpegel vertauschen sich kurzzeitig die Rollen von Empfangssignal und Steuersignal an der bekannten Mischer- bzw. Multipli­ ziereinrichtung, wodurch ein zuvor erhaltenes Ausgangssignal der Mischer- bzw. Multipliziereinrichtung ungewollt gelöscht werden kann.

Dieses ungewollte Löschen des Korrelationsergebnisses bei starken Empfangsimpulsen vermindert die Dynamik des Empfangs­ systems, so daß bei hohen Störimpulsechos und im Vergleich da­ zu kleinen Nutzechos, diese Nutzechos aufgrund der verringer­ ten Dynamik im Korrelationsempfänger nicht mehr detektierbar sind. Eine solche Übersteuerung und damit Verschlechterung des Dynamikumfangs beim Korrelationsempfang ist unerwünscht.

Druckschriften, die sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Korrelationsempfang von vorbekannten periodisch ausgesendeten Impulsen befassen, sind beispielsweise aus US 3,955,197 sowie DE-AS 14 62 731 bekannt. In der erstgenannten Druckschrift ist ein Verfahren beschrieben, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist. In einem Empfänger werden periodisch ausgesendete Impulse empfangen und mit einem zeitlich veränderbaren Steuersignal multipliziert. Anschließend wird zum Erhalt eines Korrelationssignales dieses Multiplikationsergebnis in einem Integrator integriert. Wie der Multiplizierer im einzelnen ausgestaltet ist, ist der Druckschrift allerdings nicht zu entnehmen. Diese befaßt sich vielmehr ausführlich damit, wie ein geeignetes Codemuster im Codierer generiert wird.

In DE-AS 14 62 731 ist eine Korrelationsanordnung mit mehre­ ren Multiplizierern bzw. Mischern beschrieben. Es werden zwei Impulsfolgen mit unterschiedlichem Codemuster erzeugt, die sich zeitlich nicht überlappen. Die beiden Impulsfolgen werden über die Antenne zum Empfänger abgestrahlt. Zusätz­ lich werden beide Impulsfolgen getrennt voneinander einer Verzögerungsanordnung zugeführt und dann jeweils mit dem Empfangssignal multipliziert bzw. gemischt und anschließend integriert. Die Ergebnisse der beiden Integrationen werden dann in der Mischereinrichtung nochmals miteinander multi­ pliziert bzw. gemischt und schließlich zum Erhalt des Korre­ lationssignales einem weiteren Integrierer zugeführt.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens anzugeben, bei dem eine solche ungewollte Übersteue­ rung bei starken Empfangsimpulsen vermieden und damit die Dynamik des Korrelationsempfangs verbessert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Verwendung für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfah­ ren anzugeben.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 und für die Vorrichtung durch die Merkmale des An­ spruchs 3 gelöst. Die Aufgabe für die Verwendung wird durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung beruht darauf, vor der Integration eine weitere Mischung durchzuführen, bei der das Steuersignal mit einem sich aus der Mischung des Empfangssignales und Steuer­ signales ergebenden Ergebnissignales gemischt wird und das jeweils zur Mischung vorgesehene höherpegelige Signal als Schaltsignal für das jeweils niederpegelige Signal wirkt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß beim Auf­ treten eines großen z. B. durch ein starkes Störecho hervorge­ rufenen Eingangssignalimpulses der Ausgang der Mischer- bzw. Multiplizier­ einrichtung dann unverändert bleibt, wenn nicht gleichzeitig mit dem großen Eingangssignalimpuls ein Steuerimpuls die ge­ samte Mischer- bzw. Multipliziereinrichtung durchschaltet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß zwischen dem ersten Mischer und dem zweiten Mischer der Mischereinrichtung eine Verstärkungsanordnung angeordnet ist, die die Impulse am Ausgang des ersten Mischers verstärkt, so daß eine Verbesserung des Signal- Rausch-Abstandes bewirkt wird.

In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung besteht die Mischer- bzw. Multipliziereinrichtung aus einem ersten und zweiten Mischer- bzw. Multiplizierer, die jeweils als Torschaltungen aufgebaut sind, bei denen das an einem Eingang des Mischers bzw. Multipli­ zierers anstehende in seiner Amplitude kleinere Signal an einen Ausgang des Mischers bzw. Multiplizierers gelangt, solan­ ge das in seiner Amplitude größere Signal am anderen Eingang ansteht. Das größere Eingangssignal dient dann dazu, ein Zeit­ fenster zu öffnen, währenddessen das kleinere Eingangssignal an den Ausgang des Mischers bzw. Multiplizierers geschaltet wird, was in der Funktion einem 1×n-Multiplizierer entspricht.

Ein Mischer bzw. Multiplizierer, der erfindungsgemäß eingesetzt werden kann, ist beispielsweise eine sogenannte Gegentakt- Diodenmischeinrichtung. Bei einer derartigen Gegentakt-Di­ odenmischeinrichtung sind vorteilhafterweise schnelle Schaltdioden, wie z. B. Schottky-Dioden, vorgesehen, die sich wegen ihres hohen Sperr- und niedrigen Durchlaßwiderstandes für den Einsatz als schnelle Schalter besonders gut eignen. Solche Gegentakt-Diodenmischeinrichtungen sind für sich genommen bekannt und werden eingangsseitig mit zwei Signalen beaufschlagt, im allgemeinen mit einem Steuersignal und einem Eingangssignal. Im Zusammenhang mit Korrelationsempfang ist als Steuersignal das oben erwähnte in seiner Laufzeit veränderbare Steuersignal und als zweites Signal das Empfangssignal an die Eingänge der Gegentakt- Diodenmischeinrichtung zu legen. Ausgangsseitig weist die Gegentakt-Diodenmischeinrichtung eine Serienschaltung von zwei gleichsinnig geschalteten Dioden, die im allgemeinen Bestandteil einer Diodenbrückenschaltung sind, auf, an deren Verbindungspunkt ein Ausgangssignal abgreifbar ist. Erfindungsgemäß werden zwei solche Gegentakt-Dioden­ mischeinrichtungen hintereinander geschaltet, um ein ungewolltes Löschen des Korrelationsergebnisses zu vermeiden, wenn das Empfangssignal in seiner Amplitude größer als das Steuersignal ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und dessen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise zur Abstandsmes­ sung, insbesondere zum Bestimmen von Füllständen eingesetzt. Die Abstandsmessung erfolgt dabei in der Empfangseinrichtung durch Ermittlung der Laufzeit des ausgesendeten Impulses vom Zeitpunkt der Aussendung bis zu dessen Empfang als Echo. Eine derartige Abstandsmessung eignet sich insbesondere zum Bestim­ men von kontinuierlich zu messenden Füllständen in Behältern, die ein berührungsloses Messen erfordern.

Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer zweiten Mischung bzw. Multiplikation kann trotz des Auftretens von vermehrten Störechos bei der Abstandsmessung ein korrektes Korrelationsergebnis und damit eine korrekte Abstandsmessung erreicht werden. Damit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens insbesondere zur Impuls-Echo-Abstandsmessung, bei denen vermehrt Störechos auftreten bzw. auftreten können, so z. B. bei Radarsystemen, bei denen ein mikrowellendurchlässiges Fenster, das ein relativ großes Störecho verursacht, durchstrahlt werden muß.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau eines Korrelationsempfängers mit Multipliziereinrichtung sowie Sender und Übertragungsstrecke;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines der zwei Multiplizierer der Multipliziereinrichtung in Fig. 1;

Fig. 3 mögliche Signalverläufe eines Empfangssignales mit einem Steuersignal sowie einem Korrelationssignal am Ausgang des Korrelationsempfängers von Fig. 1; und

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Empfangssignals mit einem Störsignal hoher Amplitude, einem Steuersignal sowie einem dazugehörenden Korrelationssignal bei einem Korrelationsempfänger nach Fig. 1.

Nachfolgend werden die Begriffe "Multiplikation" und "Multiplizierer" nicht im mathematischen Sinn, sondern im nachrichtentechnischen Sinn gebraucht. Mit "Multiplikation" ist folglich eine "Mischung" von Signalen zu verstehen, unter einem "Multiplizierer" ein "Mischer".

Im folgenden wird das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Zur Durchführung des Verfahrens zum Korre­ lationsempfang von vorbekannten periodisch ausgesendeten Im­ pulsen, weist die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eine Sendeeinrichtung 24 auf, an der ausgangsseitig periodisch Im­ pulse P ausgesendet werden, deren Frequenz vorzugsweise im Mikrowellenbereich liegt. Zur Abstandsmessung werden diese Impulse P über eine Antenneneinrichtung in Richtung eines in Fig. 1 nicht dargestellten Objektes abgestrahlt, von diesem Objekt reflektiert und in einer Empfangseinrichtung 1 wieder empfangen. Die ausgesendeten Impulse P werden im allgemeinen auf der Übertragungsstrecke gedämpft und von Störsignalen überlagert. In Fig. 1 sind diese Störsignale mit dem Bezugszeichen S gekennzeichnet. Diese mit dem Störsignal S überlagerten ausgesendeten Impulse P werden in der Empfangseinrichtung 1 eines Korrelationsempfängers empfangen und zur Weiterverarbeitung als Empfangssignale E entsprechend aufbereitet. Diese Empfangssignale E werden einer ersten Eingangsklemme 25 eines Korrelators 28, dessen Arbeitsweise weiter unten noch eingehend beschrieben wird, zugeführt. Dieser Korrelator 28 weist eine weitere Eingangsklemme 26 sowie eine Ausgangsklemme 27 auf. Der Eingangsklemme 26 wird ein Steuersignal M zugeführt, das den vorbekannten periodisch ausgesendeten Impulsen P und damit ebenfalls den Empfangsimpulsen E nachgebildet ist. Das Steuersignal ist im Normalfall, der weiter unten noch erläutert wird, in seiner Amplitude ein Vielfaches größer als das Eingangssignal E und damit die Eingangssignalimpulse. Das Steuersignal M wird von einem empfangsseitig vorgesehenen Signalgenerator 2 bereitgestellt. Darüber hinaus ist eine Laufzeitverzögerungseinrichtung 3 mit der zweiten Eingangsklemme 26 des Korrelators 28 in Verbindung, um das Steuersignal M in seiner Laufzeit variieren zu können. Der Bereich der Laufzeitänderung, die in Fig. 1 mit t bezeichnet ist, ist dabei abhängig von der maximal möglichen Laufzeitverzögerung, die zwischen den ausgesendeten Impulsen P und den Empfangsimpulsen E aufgrund der Entfernung zwischen Sender und angestrahltem Objekt vorgegeben ist.

Weiterhin weist der Korrelationsempfänger eine Multiplizier­ einrichtung 4 mit einer ersten Eingangsklemme 8, einer zweiten Eingangsklemme 9 sowie einer Ausgangsklemme 10 auf, wobei die erste Eingangsklemme 8 mit der ersten Eingangsklemme 25 des Korrelators und die zweite Eingangsklemme 9 mit dem Ausgang der Laufzeitverzögerungseinrichtung 3 in Verbindung steht. Die Aus­ gangsklemme 10 der Multipliziereinrichtung 4 ist über eine In­ tegriereinrichtung 7 an die Ausgangsklemme 27 des Korrelators und damit den Ausgang des Korrelationsempfängers angeschlos­ sen. An dieser Ausgangsklemme 27 ist ein Korrelationssignal K, das ein Maß für den zu bestimmenden Abstand ist, abgreifbar.

Die Multipliziereinrichtung 4 weist einen ersten Multiplizie­ rer 5 sowie einen zweiten Multiplizierer 6 auf. Jeder dieser beiden Multiplizierer 5, 6 verfügt über zwei Eingangsklemmen 14, 15 bzw. 17, 18 sowie eine Ausgangsklemme 16 bzw. 19. Die erste Eingangsklemme 14 des ersten Multiplizierers 5 ist mit der ersten Eingangsklemme 8 der Multipliziereinrichtung 4 in Verbindung, so daß das Empfangssignal E an den Eingang 14 des ersten Multiplizierers 5 gelangen kann. Die zweite Eingangs­ klemme 15 des ersten Multiplizierers 5 ist über die zweite Eingangsklemme 9 der Multipliziereinrichtung 4 mit dem Ausgang der Laufzeitverzögerungseinrichtung 3 in Verbindung, ebenso die zwei­ te Eingangsklemme 18 des zweiten Multiplizierers 6. Die erste Eingangsklemme 17 des zweiten Multiplizierers 6 ist vorzugs­ weise über eine Verstärkeranordnung 13 mit einer Ausgangsklem­ me 16 des ersten Multiplizierers 5 in Verbindung. Die Verstär­ keranordnung 13 dient zur Verbesserung des Signal-Rausch-Ab­ standes des Korrelationssignales K an der Ausgangsklemme 27 des Korrelators 28. An der Ausgangsklemme 16 des ersten Multi­ plizierers 5 steht ein Multiplikationsergebnis bzw. Mischer­ gebnis an, das dem Produkt aus dem Eingangssignal und dem in seiner Laufzeit eingestellten Steuersignal M entspricht. Dieses Ergebnissignal ist in Fig. 1 mit X bezeichnet. Die Ausgangs­ klemme 19 des zweiten Multiplizierers 6 ist zugleich die Aus­ gangsklemme 10 der Multipliziereinrichtung 4, welche mit dem Eingang der Integriereinrichtung 7 in Verbindung steht. Aus­ gangsseitig ist die Integriereinrichtung 7 mit der Ausgangs­ klemme 27 des Korrelators in Verbindung.

Durch eine derartige Anordnung wird ein Korrelationsempfang der periodisch ausgesendeten Impulse P ermöglicht, welche als Empfangssignal E in der Empfangseinrichtung 1 empfangen und mit einem in seiner Laufzeit t veränderbaren Steuersignal M, das den vorbekannten periodisch ausgesendeten Impulsen P nach­ gebildet ist, zweimal multipliziert und anschließend zum Er­ halt eines Korrelationssignales K integriert wird. Die erste Multiplikation erfolgt dabei zwischen dem Empfangssignal E und dem in seiner Laufzeit t eingestellten Steuersignal M und hat ein Ergebnissignal X zur Folge. Die zweite Multiplikation erfolgt schließlich mit dem gegebenenfalls verstärkten Ergebnissignal X sowie dem in seiner Laufzeit t eingestellten Steuersignal M.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Multiplizierers, wie er in der Multipliziereinrichtung von Fig. 1 zweimal eingesetzt werden kann. Der Multiplizierer ist dabei als Torschaltung ausgebildet, bei der das an einem Eingang des Multiplizierers anstehende in seiner Amplitude kleinere Eingangssignal an einen Ausgang des Multiplizierers gelangt, solange das in seiner Amplitude größere Signal am an­ deren Eingang ansteht. Eine solche Schaltung ist beispielswei­ se der in Fig. 2 dargestellte Gegentakt-Diodenmischer oder auch Gegentakt-Diodenmodulator genannt. Diese Gegentakt-Di­ odenmischeinrichtung ist in Fig. 2 mit 20 bezeichnet und weist eingangsseitig zwei Eingangsklemmen 21, 22 zum Anlegen zweier Eingangssignale sowie ausgangsseitig eine Serienschal­ tung von zwei gleichsinnig geschalteten Dioden 11, 12 auf, de­ ren Verbindungspunkt mit einer Ausgangsklemme 23 der Gegen­ takt-Diodenmischeinrichtung 20 verbunden ist. An dieser Aus­ gangsklemme 23 ist ein Ausgangssignal A der Gegentakt-Dioden­ mischeinrichtung 20 abgreifbar. Im Falle des zweiten Multi­ plizierers 6 von Fig. 1, muß an die Ausgangsklemme 23 noch die Integriereinrichtung 7 geschaltet werden, die der Einfach­ heit halber in Fig. 2 lediglich als ein Kondensator, der zwi­ schen Bezugspotential und die Ausgangsklemme 23 geschaltet ist, dargestellt ist. Diese Integriereinrichtung 7 ist, wie in Fig. 1 dargestellt, nur am Ausgang des zweiten Mul­ tiplizierers vorzusehen. Der Ausgang 16 des ersten Multipli­ zierers 5 ist direkt oder über die Verstärkeranordnung 13 mit der Eingangsklemme 17 des zweiten Multiplizierers 6 zu verbinden.

Die Eingangsklemme 21 der Gegentakt-Diodenmischeinrichtung 20 entspricht in Fig. 1 den Eingangsklemmen 14 bzw. 17 des er­ sten bzw. zweiten Multiplizierers 5, 6. An diese Eingangsklem­ me ist deshalb im Falle des Multiplizierers 5 das Empfangssi­ gnal E und im Falle des zweiten Multiplizierers 6 das Ergeb­ nissignal X bzw. das verstärkte Ergebnissignal anzulegen. An die Eingangsklemme 22 ist das in seiner Laufzeit t eingestellte Steuersignal M anzulegen. An der Ausgangsklemme 23 ist im Falle des ersten Multiplizierers 5 das Ergebnissignal X und im Falle des zweiten Multiplizierers 6 ein Ausgangssignal der Multipliziereinrichtung 4 abgreifbar. Die Gegentakt- Diodenmischeinrichtung 20 ist vorzugsweise ein sogenannter 3 dB-90°-Koppler.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 erläutert, die jeweils mögliche Signalverläufe eines Empfangssignales, eines Steuersignales sowie eines Kor­ relationssignales am Ausgang des Korrelationsempfängers dar­ stellen. Das Empfangssignal ist in den Fig. 3 und 4 wieder mit E, das Steuersignal mit M und das Korrelationssignal am Ausgang des Korrelationsempfängers mit K bezeichnet.

Zunächst werden nur das Empfangssignal E, das in seiner Laufzeit t veränderbare Steuersignal M sowie das am Ausgang des ersten Multiplizierers 5 abgreifbare Ergebnissignal X betrachtet. Das Empfangssignal E weist in der Darstellung von Fig. 3 zwei Echoimpulse E1, E2 auf, die von der Reflexion eines ange­ strahlten Objektes herrühren. Diese Echoimpulse E1, E2 weisen einen von der Frequenz der von der Sendeeinrichtung periodisch ausgesendeten Impulse abhängigen zeitlichen Abstand einer Pe­ riodendauer T auf. Zwischen diesen beiden Echoimpulsen E1, E2 treten z. B. zwei durch die Übertragungsstrecke bedingte Stör­ echos S auf, die in ihrer Amplitude jedoch kleiner als die von der Reflexion herrührenden Empfangssignale E1, E2 bzw. kleiner als die Impulse des Steuersignales M sind.

Das Steuersignal M ist den periodisch ausgesendeten Impulsen und damit auch den Empfangsimpulsen E1, E2 nachgebildet, d. h., daß die Frequenz des Steuersignales M gleich der ausgesendeten Impulse ist. Das Steuersignal M ist zusätzlich in seiner Laufzeit t eingestellt. In dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel ist das Steuersignal M beim zweiten dargestellten Impuls des Steuersig­ nales M um die Laufzeit t verschoben, um zu einer zeitlichen Über­ einstimmung mit dem zweiten Impuls E2 des Empfangssignales E zu kommen. Im Falle einer solchen zeitlichen Übereinstimmung von Empfangsimpuls und Steuerimpuls wird deren Multiplikations­ ergebnis maximal. Dies gilt auch dann, wenn das Steuersignal M nur dazu dient, während dem Auftreten eines Impulses im Steuer­ signal M ein Zeitfenster zu öffnen, in welchem ein Empfangsim­ puls an den Ausgang einer Torschaltung gelangt. In einem solchen Fall würde eine 1×E-Multiplikation vorliegen. Das Ergebnissig­ nal aus der Multiplikation des Empfangssignales E mit dem Steuer­ signal M ist in Fig. 3, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 be­ reits geschehen, mit X bezeichnet. Würde dieses Ergebnissignal X in einer Integriereinrichtung für eine Periode T gespeichert werden, wie es bisher bei den bekannten Multipliziereinrich­ tungen in Korrelationsempfängern der Fall war, so ergäbe sich der in Fig. 3 strichliert gekennzeichnete und mit K′ bezeich­ nete Verlauf eines Korrelationssignales.

Fig. 4 entspricht in seiner Darstellung der Fig. 3 und ent­ hält auch dieselben Bezugszeichen mit gleicher Bedeutung. Im Unterschied zu Fig. 3 tritt jetzt aber zwischen den beiden Empfangsimpulsen E1 und E2 ein Störechoimpuls S1 auf, der in seiner Amplitude größer ist als ein Impuls des Steuersignales M. In diesem Fall ändern sich bei den im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erwähnten Mulitiplizierern, insbesondere bei Gegentakt-Diodenmischeinrichtungen, die Rollen von Steuersignal M und Empfangssignal E. Der in seiner Amplitude größere Stör­ echoimpuls S1 führt dann zu dessen Multiplikation mit dem wäh­ rend dieses Zeitfensters auftretenden Steuersignales M. Da das Steuersignal M während des Auftretens des Störechoimpulses den Wert Null hat, ist auch dessen Multiplikationsergebnis Null. Würde dieses Multiplikationsergebnis dann, wie bei den bisher bekannten Multipliziereinrichtungen in Korrelations­ empfängern, der ausgangsseitigen Integriereinrichtung zuge­ führt werden, so stellte sich der in Fig. 4 mit K′ bezeichne­ te Verlauf des Korrelationsergebnisses ein, der ab dem Zeitpunkt des Auftretens des Störsignalechos S1 wieder Null ist. Dieses ungewollte Löschen des Korrelationsergebnisses K′ aufgrund des Störechoimpulses S1 führt zu einer Verminderung des Dynamikbereichs in den bisherigen Korrelationsempfängern.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ergebnissignal X - gegebenenfalls verstärkt - mit dem in Fig. 1 dargestellten zweiten Multiplizierer 6 mit dem Steuersignal M multipliziert. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß selbst dann, wenn das Ergebnissignal X verstärkt wird, das der zweiten Multipliziereinrichtung 6 zugeführte Steuersignal M immer noch in seiner Amplitude größer ist. Das Ergebnissignal am Ausgang dieses zweiten Multiplizierers 6 ist integriert das eigentliche Korrelationssignal K beim erfindungsgemäßen Verfahren bzw. deren Vorrichtung.

Das sich beim erfindungsgemäßen Verfahren einstellende Korrelations­ signal K ist sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 jeweils unten anhand der strichpunktierten Kurve dargestellt. Wie ein Vergleich der Korrelationssignale K von Fig. 3 und Fig. 4 zeigt, sind diese trotz der vorhandenen Störechos in Fig. 4 identisch. Für die Verläufe der Kurven K′ gilt dies jedoch nicht. Damit ist aber gerade durch die zweite Multiplikation in der Multipliziereinrichtung 4 sichergestellt, daß Verfäl­ schungen des Korrelationsergebnisses in Folge von Störechos mit hoher Amplitude wirksam vermieden werden.

Bezugszeichenliste

A Ausgangssignal der Multipliziereinrichtung
E Empfangssignal
E1, E2 Echoimpulse
K Korrelationssignal
K′ Korrelationssignal bei bekannten Korrelationsempfängern
M Steuersignal
P periodisch ausgesendetes Impulssignal
S Störsignal
S Störechoimpuls
T Periodendauer
t Phasenverschiebung
X Ausgangssignal des ersten Multiplizierers
 1 Empfangseinrichtung
 2 Signalgenerator zum Erzeugen des Steuersignales
 3 Phasenschiebeeinrichtung
 4 Multipliziereinrichtung
 5 erster Multiplizierer
 6 zweiter Multiplizierer
 7 Integrierer
 8 erste Eingangsklemme der Mulipliziereinrichtung
 9 zweite Eingangsklemme der Multipliziereinrichtung
10 Ausgangsklemme der Multipliziereinrichtung
11 erste Diode
12 zweite Diode
13 Verstärkeranordnung
14 erste Eingangsklemme des ersten Multiplizierers

Claims (9)

1. Verfahren zum Korrelationsempfang von vorbekannten periodisch ausgesendeten Impulsen (P), welche als Emp­ fangssignal (E) empfangen und mit einem in seiner Lauf­ zeit (t) veränderbaren Steuersignal (M), das den vorbe­ kannten periodisch ausgesendeten Impulsen (P) nachgebil­ det ist, gemischt und anschließend zum Erhalt eines Korrelationssignales (K) integriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Integration eine weitere Mischung erfolgt, bei der das Steuersignal (M) mit einem aus der Mischung des Empfangssignales (E) und Steuersi­ gnales (M) sich ergebenden Ergebnissignal (X) gemischt wird und das jeweils zur Mischung vorgesehene höherpege­ lige Signal als Schaltsignal für das jeweils niederpege­ lige Signal wirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der weiteren Multiplikation das Ergebnissignal (X) ver­ stärkt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - eine Empfangseinrichtung (1) zum Empfang der ausgesen­ deten Impulse (P);
• - einen Signalgenerator (2) zum Erzeugen des Steuersi­ gnals (M);
• - eine Verzögerungseinrichtung (3) zum Einstellen einer Laufzeitverzögerung (t) des Steuersignales (M);
• - eine Mischereinrichtung (4) mit einem ersten Mischer (5) zum Mischen des in seiner Laufzeit (t) eingestell­ ten Steuersignales (M) mit dem Empfangssignal (E) und einem zweiten Mischer (6) zum Mischen des an einer Ausgangsklemme (16) des ersten Mischers (5) abgreif­ baren Ergebnissignales (X) mit dem Steuersignal (M);
• - einer Integriereinrichtung (7), die eingangsseitig mit einer Ausgangsklemme (10) der Multipliziereinrichtung (4) in Verbindung steht und an der ausgangsseitig das Korrelationssignal (K) abgreifbar ist; und
• - einen Signalgenerator (2) zum Erzeugen des im Vergleich zu einem störungsfreien Empfangssignales (E) höherpege­ ligen Steuersignales (M).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ausgangsklemme (16) des ersten Mi­ schers (5) und einer Eingangsklemme (17) des zweiten Mischers (6) eine Verstärkeranordnung (13) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Mischer (5) und zweite Mischer (6) jeweils als Torschaltungen ausgebildet sind, bei denen das an einem Eingang (14; 17) des Mischers (5; 6) anstehende und in seiner Amplitude kleinere Eingangssi­ gnal an einen Ausgang (16; 19) des Mischers (5; 6) gelangt, solange das in seiner Amplitude größere Signal am anderen Eingang (15; 18) ansteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Mischer (5) und zweite Mischer (6) jeweils als Gegentakt-Diodenmischeinrich­ tungen (20) ausgebildet sind, daß jede Gegentakt-Dioden­ mischeinrichtung (20) zwei Eingangsklemmen (21, 22) zum Anlegen zweier Eingangssignale aufweist, und daß die Gegentakt-Diodenmischeinrichtung (20) ausgangssei­ tig eine Serienschaltung von zwei gleichsinnig geschal­ teten Dioden (11, 12) aufweist, deren Verbindungspunkt mit einer Ausgangsklemme (23) der Gegentakt-Dioden­ mischeinrichtung (20) verbunden ist, an welcher ein Ausgangssignal (A) abgreifbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Dioden (11, 12) schnelle Schaltdioden, insbe­ sondere Schottky-Dioden, vorgesehen sind.

8. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 zur Abstandsmessung, insbesondere zum Bestimmen von Füll­ ständen.

9. Verwendung nach Anspruch 8 in einem Mikrowellensystem, bei dem vermehrt im Empfangssignal (E) Störechos auf­ treten.