DE895935C

DE895935C - Method of measuring distances using high-frequency pulses that are reflected from a distant object

Info

Publication number: DE895935C
Application number: DEL5165D
Authority: DE
Inventors: Gotthard Dr-Ing Mueller
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1938-07-19
Filing date: 1938-07-19
Publication date: 1953-11-09

Description

Verfahren zur Entfernungsmessung mittels hochfrequenter Impulse, die von einem entfernten Gegenstand reflektiert werden Es ist bekannt, zur Entfernungsmessung kurzzeitige Im. pulse hoher Frequenz auszusenden, die von einem entfernten Gegenstand reflektiert werden und durch einen Empfänger wieder aufgenommen werden. Aus der Laufzeit der Impulse zwischen Sender entferntem Gegenstand und Empfänger kann dann auf die Entfernung des Gegenstandes geschlossen werden. Da die in Frage kommenden Gegenstände nur einen. geringen Teil der ausgesandten Impulsenergie wieder zurückwerfen, ist es notwedig, auf der Senderseite mit möglichst hohen Energien in den Impulsen zu arbeiten und empfangsseitig einen besonders empfindlichen Empfänger zu verwenden. Beide Maßnahmen wirken sich für den. Empfänger gegenläufig aus.Method for measuring distances by means of high-frequency pulses that be reflected from a distant object It is known to measure distances Short-term pulses of high frequency emitted by a distant object be reflected and resumed by a receiver. From the The duration of the impulses between the sender, the distant object and the receiver can then can be deduced from the removal of the object. As the eligible Objects only one. throw back a small part of the emitted pulse energy, it is necessary on the sender side with the highest possible energies in the impulses to work and to use a particularly sensitive receiver on the receiving side. Both measures work for the. Recipients in opposite directions.

Um die Mcssung möglichst cinfach durchführen zu können, ist es zweckmäßig, sowohl den ausgesandlten Impuls als auch den reflektierten, mit einem gemeinsamen Anzeigeorgan, z. B. einem Braunschen Rohr, in Form einer Zacke oder durch Hell-Dunkel-Steuerung der Zeitlinie zufzuzeichnen. Das einfachste wäre es, einen Empfänger bzw. Empfangsverstärker zu verwenden, der imstande ist, sowohl die starken Senderimipulse, die heute schon im Dezimeterbereich eine Leistung von mehreren Kilowatt im Impuls aufweisen als auch die schwachen vom reflektierenden Gegenstand zurückkommenden Impulse durch ein-und denselben Empfänger aufzunehmen, zu verstärken und dem Anzelgeorgan zuzuführen. Hierbei ergibt sich jedoch die unangenehme Tatsache, daß die starken Senderimpulse den hochempfindlichen Empfänger bzw. In order to be able to carry out the measurement as simply as possible, it is advisable to both the emitted impulse and the reflected one, with a common one Display organ, z. B. a Braun tube, in the form of a prong or by light-dark control to draw on the timeline. The simplest would be a receiver or receiver amplifier who is able to use both the strong transmitter impulses that are already present today in the decimeter range have a power of several kilowatts in the pulse than also the weak impulses coming back from the reflecting object one and the same recipient to receive, to strengthen and to supply the advertisement organ. However, this results the unpleasant fact that the strong Transmitter impulses the highly sensitive receiver or

Verstärker zustopfen. Dies hängt damit zusammen, daß die im Empfänger enthaltenen Kondensatoren durch den starken Senderimpuis stark aufgeladen werden und sich erst langsam wieder entladen. Dies hat zur Folge, daß der Empfänger nach der Aufnahme des Senderimpulses längere Zeit unempfindlich für die zurückkehrenden reflektierten Impulse ist. Je länger die Zeitdauer ist, während welcher der Empfänger tot ist, um so größer ist die minimale Entfernung, die mit der Apparatur gemessen werden kann.Plug the amplifier. This is due to the fact that the receiver The capacitors contained are strongly charged by the strong transmitter impulse and only slowly discharge again. This has the consequence that the recipient after the reception of the transmitter impulse insensitive to the returning for a long time reflected impulses is. The longer the length of time the recipient is is dead, the greater the minimum distance measured with the apparatus can be.

Es is.t schon vorgeschlagen worden, diesen Übelstand dadurch zu vermeiden, daß der -Empfänger während der Aussendung des Senderimpulses ganz unempfindlich oder zum mindesten stark in seiner Empfindlichkeit herabgesetzt wird. Hierzu ist es notwendig, den Empfänger durch irgendeinen Schaltvorgang zu beeinflussen. Der Schaltvorgang seLbst wird hierbei mit derjenigen Anordnung in Verbindung gebracht, die die Erzeugung der Impulse bewirkt. Am einfachsten ist es, von einem Kippgerät eine Spannung abzuleiten, die sowoihl die Steuerung des Senders als auch die Unempfindlichkeitsmchung 4es Empfängers bewirkt. Bei der praktischen Durchführung dieses Vorschlages ergehen sich jedoch Schwierigkeiten, da der den Empfänger beeinflussende Schaltvorgang genau slo wirkt wie ein Serderimpuls. Es handelt sich nämlich um einen hochempfindlichen Empfänger bzw. Verstärker, der durch jede Spannung bzw. Stromänderung, gleichgültig, ob sie vom Sender oder von einer Schalteinrichtung herrührt, stark beeinflußt wird. It has already been suggested to avoid this inconvenience by that the receiver is completely insensitive during the transmission of the transmitter pulse or at least greatly reduced in its sensitivity. This is it is necessary to influence the receiver by some switching process. Of the The switching process itself is associated with the arrangement which causes the generation of the impulses. It is easiest from a tilting device to derive a voltage that controls both the transmitter and the insensitivity 4es recipient causes. In the practical implementation of this proposal However, difficulties arise because the switching process affecting the receiver is accurate slo acts like a serder pulse. It is a very sensitive one Receiver or amplifier, which is indifferent to any voltage or current change, whether it comes from the transmitter or from a switching device is strongly influenced.

Dies gilt in gleicher Weise sowohl für Schalteinrichtungen, die mechanisch, als auch solche, die rein elektrisch mit Spannungsverlagerungen u. dgl. arbeizen.This applies equally to switching devices that are mechanically, as well as those that work purely electrically with voltage shifts and the like.

Di'e Erfindung schlägt zur Vermeidung dieser Nachteile vor, als Empfänger einen Zwischenfrequenzempfänger zu verwenden und die Zwischenfrequenzbildung in Abhängigkeit von. der Aussendung der Senderimpulse zu steuern. Hierdurch wird es, wie im einzelnen noch näher erläutert werden wird, möglich ; die geschillderten Nachteile zu vermeiden, da die Zwischenfrequenz bzw. der Zeitverlauf des Schaltvorganges gemäß der weiteren Erfindung so gelegt werden können, daß ein Spannlungsstoß, der ähnlich dem Senderimpuis ist, nicht auftritt. The invention proposes to avoid these disadvantages, as a receiver to use an intermediate frequency receiver and the intermediate frequency formation in Dependence on. to control the transmission of the transmitter pulses. This will make it as will be explained in detail in more detail, possible; the veiled Avoid disadvantages, since the intermediate frequency or the timing of the switching process can be placed according to the further invention so that a voltage surge, the is similar to the Senderimpuis, does not occur.

In der Zeichneung ist das gesamte Schema einer Entfernungsmeßanlage gezeigt, die unter Zugrundelegung des. Erfidnungsgedankens arbeitet. Der Impuls sender ist mit S und der Empfänger, (Au dion) mit E bezeichnet. Als Anzeigeorgan dient eine Braunsche Röhre B. Mit T ist ein Generator bezeichnet, der eine sinusförmige Spannung erzeugt. In the drawing is the entire scheme of a distance measuring system shown, which works on the basis of the. The impulse The sender is denoted by S and the receiver, (Au dion) is denoted by E. As a display organ serves a Braun tube B. T is a generator with a sinusoidal Creates tension.

Die von T erzeugte Sinus. spannung wird zwei Phasenschiebern P1 und P2 zugeführt. Hinter den Phasenschiebern liegen Einrichtungen I1 und I die aus den sinusförmigen Spannungen eine Impulsspannung machen, z. B. mit Hilfe gesättigter Eisendrosseln. Die hinter I1 abgenommene Spannung steuert den Sender S impulsmäßig, die an P2 abgenommene den Empfänger. Es ist auch möglich, die Impuls spannung direkt -durch den Generator T zu erzeugen, sofern Phasenschieber zur Verfügung stehen, die die naturgetreue Phasenverschliebung von Impulsen zulassen; jedoch hat die Anwendung der in der Abbildung dargestellten und Beschriebenen Anordnung den Vorteil, daß die Phasenverschinebung besonders leicht bewirkt werden kann.The sine generated by T. voltage becomes two phase shifters P1 and P2 supplied. Behind the phase shifters are devices I1 and I from the make sinusoidal voltages a pulse voltage, e.g. B. with the help of saturated Iron chokes. The voltage taken after I1 controls the transmitter S in a pulsed manner, the one picked up at P2 the recipient. It is also possible to use the pulse voltage directly - to be generated by the generator T, provided phase shifters are available, which allow the lifelike phase locking of pulses; however, the application has the arrangement shown and described in the figure has the advantage that the phase shift can be brought about particularly easily.

Die Steuerung des Senders braucht im. einzelnen nicht näher dargelegt zu werden. EineTeilspannung (gestrichelt gezeichnet) der an I1 abgenommenen Spannung wird dem Braunschen Rolhr zugeführt, sofern man den Senderimpuls mit aufzeichnen will.The control of the transmitter needs im. individual not specified to become. A partial voltage (shown in dashed lines) of the voltage taken from I1 is fed to the Braunschen Rolhr, provided that the transmitter pulse is also recorded want.

Die an I2 abgenommene Spannung beeinflußt den Zwischenfrequenzteil Z der Empfangs anlage. Wie dies im einzelnen geschinet, wird nachstehend noch erläutert. Die Zwischenfrequenz wird einem Gleichrichter G zugeführt. Die gleichgerichteten Impulse wirken über einen Verstärker V auf das Braunsche Rohn B ein und nehmen dort die Aufzeichnung vor.The voltage taken from I2 influences the intermediate frequency part Z of the receiving system. How this is done in detail is explained below. The intermediate frequency is fed to a rectifier G. The rectified Pulses act on the Braunsche Rohn B via an amplifier V and take them there the recording.

Durch den Phasenschieber P, kann die Aussteuerung des Senders so eingestellt werden, daß die Aufz,eichnung auf Idem Braunschen Rohr B und die Aussendung des Impulses mit einer Nullmarke übereinstimmt. Es wird hierdurch erreicht, daß die Entfernung direkt von einer Skaleneinteilung abgelesen werden kann. Der Bhasenschieber P2 sorgt in erster Linie dafür, daß der Empfänger stillgelegt wird, während der Senderimpuls ausgesandt wird. Ist nur diese Aufgabe allein zu erfüllen, so ist es- grundsätzlich möglich, P1 und P2 miteinander zu vereinigen. Dier Phasenschieber P2 wird aber vorteilhafterweise so ausgestaltet, daß es möglich ist, den Empfänger längere Zeit zu sperren, als die Aussendung des Senderimpulses dauert. Es treten nämlich häufig beim praktischen Betrieb der Anordnung Nahreflexionen auf, die das Bild auf dem Braunschwl. Rohr unübersichtlich gestalten und auch den Verstärker verstopfen. Es ist häufig erwünscht, diese Nahreflexion im Interesse einer leichteren Beobachtung nach Belieben unter, drücken zu können. By means of the phase shifter P, the transmitter can be controlled in this way be set so that the recording on Idem Braun's tube B and the transmission of the pulse coincides with a zero mark. It is thereby achieved that the distance can be read directly from a scale. The bhase pusher P2 primarily ensures that the receiver is shut down during the Transmitter pulse is sent. If only this task is to be fulfilled alone, then it is- basically possible to combine P1 and P2. The phase shifter However, P2 is advantageously designed in such a way that it is possible for the receiver to block longer time than the transmission of the transmitter pulse takes. Kick it namely, during the practical operation of the arrangement, there are often near reflections that Image on the Braunschwl. Make the pipe confusing and also the amplifier clog. It is often desirable to use this close-up reflection in the interests of easier Observation at will under being able to press.

Dies kann erreicht werden durch den Phasenschieber, der zu diesem Zweck vorzugsweise so ausgestaltet wird, daß man eine beliebige Zeitdauer der Empfängersperrung einstellen kann.This can be achieved through the phase shifter attached to this Purpose is preferably designed so that you can block the receiver for any length of time can adjust.

Die. Sperrung des Oszillators erfolgt am besten in der Weise, daß seine Vorspannung so geändert wird, daß er dann nicht schwingt, wenn die Sperrimpulse auftreten. Es entsteht so überhaupt keine Zwischenfrequenz. Die Zuführung der Sperrspannung erfolgt vorzugsweise über ein Sperrglied, das so dimensioniert ist, daß der über das Sperrglied an Iden Oszillator gelangende Impuls keine höheren Harmonischen enthält, die im Bereich des Zwischenfequenzempfängers liegen. Hierdurch wird verhindert, daß irgendwelche Spannungen oder Schaltvorgänge auftreten, die sich genau so auswirken wie ein Impuls. The. Locking the oscillator is best done in such a way that its bias is changed so that it does not oscillate when the blocking pulses appear. There is no intermediate frequency at all. The supply of the reverse voltage is preferably carried out via a locking member which is dimensioned so that the over the impulse reaching the oscillator does not contain any higher harmonics, which are in the range of the intermediate frequency receiver. This prevents that any voltages or switching processes occur that have exactly the same effect like an impulse.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Method for measuring range using high-frequency Impulses from a distant Object being reflected, characterized in that an intermediate frequency receiver is used as the receiver and the formation of the intermediate frequency as a function of the transmission of the transmitter pulses is controlled.

2. A method for distance measurement according to claim 1, characterized in that that the supply of the reverse voltage takes place via an optionally adjustable means, by means of which the blocking time can be set.

3. The method for distance measurement according to claim I, characterized in that that a sinusoidal voltage is taken as the output for the blocking voltages.