DE767455C

DE767455C - Verfahren zur Entfernungs- und Geschwindigkeitsbestimmung reflektierender bewegter Objekte

Info

Publication number: DE767455C
Application number: DEL99771D
Authority: DE
Inventors: Oskar Dr Phil Heil
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1939-12-28
Filing date: 1939-12-28
Publication date: 1952-08-14

Description

Verfahren zur Entfernungs- und Geschwindigkeitsbestimmung reflektierender bewegter Objekte Zur Geschwindigkeitsmessung bewegter Körper mittels sehr kurzer elektrischer Wellen ist die Ausnutzung des Doppler Effektes bekannt, dessen Wirkung an Hand nachfolgenden Zahlenbeispiels erklärt ist. Ein Flugzeug bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 300 km pro Stunde, das sind 8333 cm pro Sekunde, in Richtung auf einen Sender zu. Der Sender sendet kontinuierl,iche Wellen von 20 cm Wellenlänge auls. Diese Wellen treffen das Flugzeug in einer erhöhten Frequenz, da das Flugzeug den Wellen entgegenfliegt. Es wird in der Sekunde von 8333 = 416,6 mehr Wellen bestrichen als ein 20 ruhender Beobachter. Die Metallteile des Flugzeuges werden demnach zum Schwingen angeregt in einer Frequenz, die um 4I6,6 Hz höher ist abs die Sendefrequenz. Die schwingenden Metallteile des Flugzeuges strahlen bzw. reflektieren diese erhöhte Frequenz zurück.
In der Nähe der Senders befindet sich. bei dem bekannten Gerät zur Geschwindigkeitsbestimmung reflektierender Körper ein Empfänger. Der relative Abstand zwischen Flugzeug und Empfänger verringert sich mit derselben Geschwindigkeit von 8333 cm pro Sekunde. Die vom Flugzeug azsgestrahlte Welle erfährt also am Empfangsort aus demselben Grund noch einmal eine Frequenzerhöhung um 416,6 Hz. Der Empfänger wird daher von einer Frequenz getroffen, die zweimal 416.6 = 833.3 Hz höher ist als die Sendefrequenz. Außerdem wird der Empfänger von der unveränderten Sendefrequenz direkt getroffen. Diese beiden Frequenzen überlagern sich und geben eine Schwebungsfrequenz von 833.3 Hz. Dies ist eine hörbare Frequenz, die direkt als Ton im Lautsprecher al>gehi5rt werden kann.
Man wird also bei dem bekannten Gerät stets dann eine Tonfrequenz im Empfänger aufnehmen, wenn ein bewegter Körper sich dem Sender nähert oder entfernt. Die Tonhöhe ist dabei ein Maß für die Flugzeuggeschwindigkeit gegenüber dem Meßort. Abgesehen davon erhält man um so höhere Töne, je kürzer die verwendete Wellenlänge ist, d. h. mit anderen Worten, je kürzer die verwendete Wellenlänge ist. um so kleinere Geschwindigkeiten lassen sich noch mit hörbarem Ton nachweisen. Wenn man z. B.
100 Hz als die tiefste noch gut hörbare Frequenz annimmt, und wenn eine Wellenlänge von 20 cm verwendet wird, ergibt sich als langsamste nachweisbare Geschwindigkeit 36 km pro Stunde. Um von einem fliegenden Geschoß möglichst gute Rückstrahlung zu bekommen, wählt man die Wellenlänge gleich der doppelten Geschoßlänge, so daß das Ge schoß als resonierender Dipol wirkt.
Zur Entfernungsbestimmung reflektierender Körper ist eine Methode bekannt, bei der Sender und benachbarter Empfänger periodisch abwechselnd eingeschaltet werden. Der Schaltrhythmus wird derart eingestellt, daß sich ein Lautstärkemaximum im Empfänger ergibt. Dies ist dann der Fall, wenn der Beginn der reflektierten Welle im Ausgenblick der Empfängeröffnung eintrifft. Bei einer anderen Gestaltungsform jenes Verfahrens ist der Empfänger dauernd geöffnet und lediglich für die Differenz zweier Frequenzen empfindlich, auf die der Sender periodisch abwechselnd eingestellt wird. Der Rhythmus jener Frequenzumschaltung wird derart eingestellt, daß sich ein Lautstärkemaximum oder -minimum der Differenz im Empfänger ergit.
Die Erfindung besteht in der Verwendung des zur Geschwindigkeitsbestimmung reflektierender Objekte mittels ultrakurzer Wellen üblicherweise herangezogenen, durch empfangsseitige Überlagerung der unmittelbar aufgenommenen frequenzkonstanten und der durch den Doppler-Effekt veränderten reflektierten Wellen gebildeten Schwebungstones als Lautstärkekriterium bei gleichzeitiger Durchführung einer gebräuchlichen Entfernungsmessung, bei der der Rhythmus einer intermittierenden Sendung derart eingestellt wird, daß sich ein Lantstärkeminimum eines Interferenztones im Empfänger ergibt. Es wird also von den obenerwähnten bekannten Verfahren zur Geschwindigkeits- bzw. Entfernungsmessung Gebrauch gemacht und die Möglichkeit geschaffen, auf einfache Weise beide Nteßgrößen mit ein und derselben Apparatur zu bestimmen. Der Empfänger kann nämlich nur dann einen Interferenzton geben, wenn er von einer durch Objektbewegung in der Frequenz veränderten reflektierten Welle und von der frequenzkonstanten direkten Senderwelle gleichzeitig getroffen wird. Da aber die direkte Senderwelle in üblicher Weise periodisch unterbrochen wird, ist auch die Fähigkeit des Empfängers, einen Interferenzton zu bilden, periodisch untebrochen.
Die Unterbrechungsfrequenz des Senders wird nun bekanntlich durch Benutzung eines variablen Oszillators so gewählt, daß die Lautstärke des Schwebungstones ein Minimum darstellt. Das wird dann der Fall sein, wenn die Laufzeit des Wellenzuges gerade so groß ist wie die Dauer des Senderwellenzues selbst.
Die einzelnen Wellenzüge. die durch die Senderunterbrechung entstehen, müssen untereinander kohärent sein, damit die Wellen des einen Wellenzuges mit denen des folgenden interferieren können, d. h. damit überhaupt ein Interferenzton entstehen kann. Diese Kohärenz kann man gemäß einer Weiterbildung der Erfindung entweder dadurch erzielen, daß der Sender in üblicher Weise auch während der Unterbrechung noch mit sehr stark verringerter Intensität weiterläuft oder aber dadurch, daß man in gleichfalls üblicher Weise einen Senderverstärker verwendet, dessen letzte stufe unterbrochen wird, während der Steuersender kontinuierlich weiterläuft.
In der die gebräuchliche Geschwindigkeitsmessung wiedergebenden Abb. 1 ist der Sender mit S bezeichnet, der Empfänger mit E.
Der Sender strahlt Wellen 1 und 1' aus. Die Welle 1 wird beispielsweise vom Flugzeug reflektiert und wandelt sich in eine Welle 2 höherer bzw.. wenn das Flugzeug vom Sender wegfliegt, tieferer Frequenz um. Am Empfänger bilden die Wellen 1' und 2 einen Interferenzton, der die Geschwindigkeitsbestimmung ermöglicht. Abb. 2 zeigt als teilweise Ausführungsform der Erfindung einen Aufbau des Senders zur Entfernungs- und Geschwindigkeitsbestimmung. Ein Ultrakurzwellenoszillator O erzeugt eine außerprdentlich konstante Frequenz, die in dem Verstärker V1 verstärkt wird. V2 stellt den Senderverstärker dar, der durch einen Unter brecher U mit einstellbarer Unterbrecherfrequenz an den Verstärker V1 angelegt wird.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: I, Die Verwendung des zur Geschwindigkeitsbestimmung reflektierender Objekte mittels ultrakurzer Wellen herangezogenen, durch empfangsseitige Überlagerung der unmittelbar aufgenommenen frequenzkonstanten und der durch den Doppler-Effekt veränderten reflektierten Wellen gebildeten Schwebungstones als Lautstärkekriterium bei gleichzeitiger Durchführung einer Entfernungsmessung, bei der der Rhythmus- einer intermittierenden Sendung derart eingestellt wird, daß sich ein Lautstärkeminimum eines Interfe renztones im Empfänger ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Kohärenz zwischen den einzelnen periodisch ausgesandten Wellenzügen des Senders dadurch erreicht wird, daß der Sender in den Pausen mit stark verringerter Intensität weiterläuft.
3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Kohärenz zwischen den einzelnen periodisch ausgesandten Wellenzügen des Senders dadurch erreicht wird, daß bei durchlaufendem Steuersender eine Verstärkerstufe getastet wird.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 403 939, 564 802; französische Patentschriften Nr. 813 404, 820 350.