DE767626C

DE767626C - Arrangement for distance measurement using ultra-short waves

Info

Publication number: DE767626C
Application number: DET46548D
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl-Ing Muth
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1936-03-07
Filing date: 1936-03-07
Publication date: 1953-03-02

Description

Anordnung zur Entfernungsmessung mittels ultrakurzer Wellen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Entfernungsmessung mittels ultrakurzer Wellen.Arrangement for distance measurement by means of ultrashort waves The invention relates to an arrangement for distance measurement by means of ultrashort waves.

Es ist bekannt, die Entfernung eines elektromagnetische Wellen reflekilerenden Körpers durch Messung des Zeitintervalls zwischen der Aussendung eines gerichtet gesendeten Hochfrequenzimpulses und der Ankunft des reflektierten Impulses zu bestimmen. Diese Zeit kann z. B. in einer Braunschen Röhre gemessen werden. Der Empfänger kann an sich bei diesem Verfahren dauernd betriebsbereit sein, während der Sender zur Aussendung der kurzzeitigen Impulse periodisch aus- und eingetastet wird. It is known to remove an electromagnetic wave reflector end Body directed by measuring the time interval between the emission of a to determine the transmitted radio frequency pulse and the arrival of the reflected pulse. This time can e.g. B. measured in a Braun tube. The recipient can per se be continuously operational with this method, while the transmitter to Emission of the short-term impulses is periodically keyed in and out.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Empfänger, der aus Gründen der Handlichkeit und der bequemen Bedienung unmittelbar neben dem Sender aufgestellt sein muß, durch direkt auf ihn treffende Sendeimpulse derart übersteuert wird, daß er bei der Ankunft des reflektierten Impulses noch nicht wieder auf seiner vollen Empfindlichkeit angelangt ist. It has been shown, however, that the recipient, for reasons of Handiness and convenient operation placed directly next to the transmitter must be, is overdriven by sending pulses directly hitting him in such a way that when the reflected pulse arrives, it has not yet returned to its full potential Sensitivity has arrived.

Der Empfänger muß daher vor der direkten Beeinflussung durch den Sender geschützt werden.The receiver must therefore be protected from the direct influence of the transmitter to be protected.

Das wird in bekannter Weise dadurch erreicht. daß der Empfänger nur zeitweise geöffnet wird. This is achieved in a known manner. that the recipient only is opened temporarily.

Das gleiche Problem tritt bei Anordnungen zum drahtlosen Gegensprechverkehr auf bei dem Sender und Empfänger ebenfalls nahe benachbart aufgestellt sind. Zur Vermeidung der Übersteuerung des eigenen Empfängers ist es bereits bekannt, bei Benutzung eines Zwischenfrequenzempfängers zu seiner Sperrung den örtlichen Überlagerer so weit negativ vorzuspannen. daß die Schwingungen aussetzen. The same problem occurs with wireless intercom arrangements on where the transmitter and receiver are also set up close together. To the Avoid overriding one's own receiver, it is already known at Use of an intermediate frequency receiver to block the local superimposer to bias negatively so far. that the vibrations stop.

Die Abb. I zeigt ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf der Tastung von zur Abstandsmessung vorgesehenen Sender und Empfänger. Fig. I shows an example of the timing of the keying of transmitters and receivers intended for distance measurement.

Die periodische Sperrung des Empfängers schützt zwar vor einer Übersteuerung durch direkte Beeinflussung vom Sender her, sie hedingt jedoch ihrerseits bei nicht richtiger Wahl der Form der Tastkurve eine neue störende Beeinflussung des Empfängers. Bekanntlich kann eine periodische Schxvingunta jeder Form, also auch die Kurvenform der den Empfänger sperrenden und öffnenden Spannungsimpulse nach Fourier in eine Summe von Sinusschwingungen zerlegt werden. Je steiler die Flanken der den Empfänger sperrenden Tastimpulse gemäß Abt). 2 sind, in desto stärkerem Maß sind die Oberwellen der durch die Tastung bedingten Grundwelle vertreten. The periodic blocking of the receiver protects against overloading through direct influence from the sender, but it does not hedge on its part correct choice of the shape of the tactile curve a new disruptive influence on the receiver. As is well known, a periodic Schxvingunta can have any shape, including the curve shape of the Fourier voltage pulses that block and open the receiver into a Sum of sinusoidal oscillations are broken down. The steeper the flanks of the receiver blocking pushbutton pulses according to section). 2, the stronger the harmonics represented by the fundamental wave caused by the keying.

'Itierden z. B. gemäß Abb. 2 a an das Gitter der Empfängereingangsröhre Spannungs stöße von der in Alb. 2 gezeichneten Form gegeben. so gelangen nicht nur die Tastfrequenz. sondern auch die durch die Impulsform der Spannungsstöße bedingten Oberwellen in den Empfänger. Es ist nun möglich, daß Oberwellen bis zu derart hohen Frequenzen mit großer Amplitude vertreten sind, daß sie in den Frequenzbereich der abgestimmten Hochfrequenzkreise des Empfängers bzw. der Zwischenfrequenzkreise bei Oberlagerungsempfängern fallen und dadurch diese Kreise anregen. Statt einer periodischen Sperrung und Öffnung des Empfängers erreicht man daher in einerAnordnunggemäß Abb.2 a durch die negativen Sperrspanungsstöße eine Anregung des Eingangsschwingungskreises und durch Gleichrichtung dieser Schwingungen in der Gitter-Kathoden-Strecke der Eingangsröhre eine negative Aufladung des Kondensators C, der sich nur langsam über die Tastanordnung entladen kann, so daß das Gitter der Eingangsröhre auch nach Beendigung der negativen Sperrimpulse weiterhin negativ bleibt und den Empfänger auch während der eigentlichen Öffnungszeit verriegelt. Außerdem besteht die Gefahr, daß die durch die Oberwellen der Sperrimpulse bedingten Schwingungen des Eingarigsschwingungskreises in den folgenden Röh renstufen verstärkt werden und wegen der geringen Kreisdämpfung den Empfänger auch während der Öffnungszeiten so stark erregen, daß die empfangenen reflektierten Senderimpulse nicht wahrgenommen werden können. 'Itierden z. B. according to Fig. 2a to the grid of the receiver input tube Voltage surges from the in Alb. 2 given shape. so not only get the sampling frequency. but also those caused by the pulse shape of the voltage surges Harmonics in the receiver. It is now possible that harmonics up to such high levels Frequencies with large amplitudes are represented that they are in the frequency range of the matched high-frequency circuits of the receiver or the intermediate frequency circuits Overlay recipients fall and thereby stimulate these circles. Instead of a periodic Locking and opening of the receiver is therefore achieved in an arrangement according to Fig.2 a due to the negative reverse voltage surges an excitation of the input oscillation circuit and by rectifying these oscillations in the grid-cathode path of the Input tube a negative charge of the capacitor C, which is slowly over the probe assembly can discharge, so that the grating of the input tube even after termination the negative blocking pulse remains negative and the receiver remains negative even during the actual opening time. There is also the risk that the the harmonics of the blocking pulses caused oscillations of the single-circuit oscillation circuit be strengthened in the following tube stages and because of the low circular attenuation excite the recipient so much even during opening hours that the received reflected transmitter pulses cannot be perceived.

Wie schon oben erwähnt, werden die Amplituden der Oberwellen durch die Flankensteilheit der Sperrimpulse bestimmt. Der einfachste Weg zur Herabminderung der Oberwellen wäre der, die Flanken der Sperrspannungsstöße sehr flach zu wählen, da hierdurch die höheren Oberwellen beliebig herab gedrückt werden könnten. Dem stehen aber die Erfordernisse an die kleinste noch zu messende Entfernung und an die Meßgenauigkeit gegenüber. As mentioned above, the amplitudes of the harmonics are through determines the edge steepness of the blocking pulses. The easiest way to downgrade the harmonics would be to choose the flanks of the reverse voltage surges to be very flat, as this could cause the higher harmonics to be pushed down at will. To the but the requirements for the smallest distance still to be measured are pending compared to the measurement accuracy.

Die Forderung nach flachen Flanken der Sperrspannungsstöße zwecks Vermeidung von Oberwellen und die Forderung nach einem möglichst steilen Flankenanstieg zur Verkürzung der kleinsten noch meßbaren Entfernung und zur Steigerung der Aleßgenauigkeit lassen sich erfindungsgemäß dadurch vereinigen, daß bei Verwendung von Zwischenfrequenzempfällgern die Frequenz, auf welche die Zwischenfrequenzkreise abgestimmt sind, so groß gewählt wird, daß die ihr entsprechenden Oberwellen der Tastimpulse bei einer gegebenen maximalen Flankenanstiegszeit vonhöchstens I0-7 Sekunden nur noch in geringem, die Reizschwelle des Empfängers nicht übersteigendem Maße vorhanden sind. The requirement for flat edges of the reverse voltage surges for the purpose Avoidance of harmonics and the requirement for the steepest possible slope to shorten the smallest measurable distance and to increase the accuracy of eating can be combined according to the invention in that when using intermediate frequency receivers the frequency to which the intermediate frequency circuits are tuned is chosen to be so large is that the corresponding harmonics of the strobe pulses at a given maximum edge rise time of at most I0-7 seconds only in a small amount The recipient's stimulus threshold are not present.

Das Wesen der Erfindung bei einer Anordnung zur Entfernungsmessung mittels ultrakurzer Wellen durch Messung der Zeit zwischen der Aussendung eines Hochfrequenzimpulses und der Ankunft des reflektierten Impulses, bei welcher der mit einer Zrvischenfrequenz arbeitende Empfänger nur zeitweise durch Impulse geöffnet wird, die eine Flankenanstiegszeit von höchstens Io-i Sekunden besitzen, besteht also darin, daß die Frequenz. auf welche die Zwischenfrequenzkreise des Empfängers abgestimmt sind. so hoch gewählt ist, daß die sich aus der Sperrimpulsform ergebenden Oberwellen die Zwischeiifrequeiizkreise nicht anregen. The essence of the invention in an arrangement for distance measurement using ultrashort waves by measuring the time between the emission of a High frequency pulse and the arrival of the reflected pulse at which the Receivers working with a central frequency are only temporarily opened by pulses which have a rising time of at most Io-i seconds exists so in the fact that the frequency. on which the intermediate frequency circuits of the receiver are matched. is chosen so high that the resulting from the blocking pulse shape Do not excite harmonics in the intermediate frequency circuits.

Aus der Fourierschen Zerlegung der Tastkurve ergibt sich eine Beziehung zwischen der Flankensteilheit der Impulse und der Amplitude einer bestimmten Oberwelle. Wird demnach die Flankensteilheit so gewählt. daß die Amplituden der in den Frequenzbereich des Empfängers fallenden Oberwellen kleiner sind als die kleinste Spannung, auf die der Empfänger noch anspricht, so ist die Gefahr der störenden Anregung der Schwingkreise vermieden. A relationship results from the Fourier decomposition of the tracing curve between the slope of the pulse and the amplitude of a certain harmonic. If the edge steepness is chosen accordingly. that the amplitudes of the in the frequency range harmonics falling in the receiver are smaller than the lowest voltage which the receiver is still responding to, there is a risk of disturbing excitation of the oscillating circuits avoided.

Es hat sich ergeben, daß folgende Bedringung eingehalten werden muß: Die Schwingungsdauer der Betriebswelle des Empfängers, auf welche die Zwischenfrequenzkreise abgestimmt sind, muß mindestens dreimal kleiner sein als die doppelte Flankenanstiegszeit. Aus der Abb. 3 sind die Verhältnisse deutlich zu ersehen. Es gilt also die Beziehung f>3.I, 2T wo f die Betriebsfrequenz des Zwischenfrequenzempfängers und T die Flankenanstiegszeit, d. h. die Zeit, während der die Tastkurve von dem etwa 0, fachen bis auf das etwa o,g,fache ihres Maximalwertes ansteigt, ist. It has emerged that the following requirement must be observed: The period of oscillation of the receiver's operating wave on which the intermediate frequency circuits must be at least three times shorter than twice the edge rise time. The relationships can be clearly seen in Fig. 3. So the relationship applies f> 3.I, 2T where f is the operating frequency of the intermediate frequency receiver and T the Rise time, d. H. the time during which the key curve of about 0 times up to about o, g, times its maximum value increases.

Wird diese Bedingung eingehalten, so sind die durch die Sperrimpulsform bedingten Oberwellen, welche in den Durchlaßbereich des Empfängers fallen, so klein, daß der Empfänger durch sie nicht beeinflußt wird.If this condition is met, the blocking pulse shape Conditional harmonics, which fall in the pass band of the receiver, are so small, that the recipient is not influenced by them.

Um vor Übersteuerungen vollständig sicher zu sein, ist es vorteilhaft, den Empfänger schon kurz vor Beginn des Sendeimpulses zu sperren und erst dann zu öffnen, wenn die Sendeschwingungen schon vollständig abgeklungen sind. To be completely safe from overloading, it is advantageous to to block the receiver shortly before the start of the transmission pulse and only then to close it open when the transmission oscillations have completely subsided.

PATENTANSPROCHE: 1. Anordnung zur Entfernungsmessung mittels ultrakurzer Wellen durch Messung der Zeit zwischen der Aussendung eines Hochfrequenzimpulses und der Ankunft des reflektierten Impulses bei welcher der mit einer Zwischenfrequenz arbeitende Empfänger nur zeitweise durch Impulse geöffnet wird, die eine Flankenanstiegszeit von höchstens io-7 Sekunden besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz, auf welche die Zwischenfrequenzkreise des Empfängers abgestimmt sind, so hoch gewählt ist, daß die sich aus der Sperrimpulsform ergebenden Oberwellen die Zwischenfrequenzkreise nicht anregen. PATENT CLAIM: 1. Arrangement for distance measurement by means of ultrashort Waves by measuring the time between the emission of a high frequency pulse and the arrival of the reflected pulse at which of the intermediate frequency working receiver is only opened temporarily by pulses that have a rising edge have a maximum of 10 -7 seconds, characterized in that the frequency to which the intermediate frequency circuits of the receiver are tuned, chosen so high is that the harmonics resulting from the blocking pulse shape form the intermediate frequency circuits do not stimulate.

Claims

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the condition f> 3 2T is observed, where J is the operating frequency of the intermediate frequency receiver and T is the rising time of the blocking pulses, i.e. H. means the time in which the tactile curve from about 0. to about 0. times its maximum value increases.

3. Arrangement according to claim I, characterized in that the receiver is blocked shortly before the start of transmission and is only opened when the sinus vibrations have completely subsided.

To differentiate the subject matter of the invention from the prior art are The following publications were considered in the granting procedure: German Patent Nos. 404673,624,000; U.S. Patent No. I982,271.