DE914946C

DE914946C - Method and device for sensitivity control of signal receiving systems

Info

Publication number: DE914946C
Application number: DEA2130D
Authority: DE
Inventors: Dr Werner Holle; Dipl-Ing Martin Schumacher; Dr Robert Wellenstein
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1939-03-28
Filing date: 1939-03-28
Publication date: 1954-07-12

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bmpfindlidikeitsregelung von Signal empfangs anlagen Bei der Signalübertragung mittels in einem Medium sich fortpflanzender Wellenbewegungen besteht eine der Hauptschwierigkeiten darin, bei hoher Empfängerempfindlichkeit einen störfreien Empfang zu sichern. Da der Störgrund meist mehr oder weniger starken und unherechenharen Schwankungen unterworfen ist, wird bei den meisten Signalempfangsanlagen die Empfindlichkeit durch Aufdrehen der Regeiglieder des Empfangsverstärkers jeweils so weit gesteigert, daß ;einerseits die Signale mit genügender Stärke durchkommen, andererseits aber die Ansprechgrenze über dem Störpegel bleibt. Falls infolge von Störpeg,elschwankungen Störungen durchkommen, werden die Regelglieder der Verstärker von Hand so weit zugedreht, bis die Störungen wieder verschwinden. Wo sich eine derartige Hand regelung nicht durchführen läßt, z. B. bei Echolotgeräten auf Flugzeugen, hat man den Empfänger zur Störbefreituig so unempfindlich gemacht, daß seine Ansprechgrenze mit Sicherheit über dem im Betriebe zu erwartenden höchsten Störpegel liegt. Das hat aber natürlich den Nachteil, daß meist mit einer geringeren Empfindlichkeit gearbeitet wird, als sie der jeweilige Störpegel zuließe. Von besonderem Nachteil ist dies dort, wo der Störpegel großen Amplitudenschwankungen unterworfen ist, wie z. B. bei Echolotgeräten auf Fgzeugen, wo der Störpegel beim Reiseflug den Störpegel beim Anflug zutun Landen um ein Mehrfaches übersteigt.Method and device for controlling the sensitivity of signals reception systems When transmitting signals by means of propagating in a medium Wave movement is one of the main difficulties with high receiver sensitivity to ensure interference-free reception. Since the cause of the disturbance is usually more or less strong and is subject to unpredictable fluctuations, is the case with most signal receiving systems the sensitivity by turning up the control elements of the receiving amplifier increased so much that; on the one hand, the signals come through with sufficient strength, on the other hand, however, the response limit remains above the interference level. If as a result of Noise level, fluctuations in interference get through, the control elements of the amplifier Tightened by hand until the disturbances disappear again. Where there is a such hand control can not perform, z. B. for echo sounders on airplanes, the receiver has been made so insensitive to interference-free that its response limit is definitely above the highest interference level to be expected in the company. That but of course has the disadvantage that mostly with a lower sensitivity work is carried out when the respective interference level would allow it. Of particular disadvantage is this where the interference level is subject to large amplitude fluctuations, such as z. B. in echo sounders on vehicles, where the noise level during cruise the noise level to do when approaching landing is several times greater.

Für Teiegraphieempfang sind zwar schon mit Verzögerung arbeitende Lautstärkieregller bekannt. For telegraphy reception there are already working with a delay Volume control known.

Diese regeln jedoch bei steigender Empfangsfeldstärke unter Herabsetzung der Verstärkung auf eine annähernd konstante Lautstärke und sind deshalb zur Lösung der vorliegenden Aufgabe wenig geeignet. Es soll durch die Erfindung eine Regeleinrichtung für Empfangsanlagen, biei denen die Signaidauer kurz ist im Verhältnis zur Signalpause, insbesondere für Empfangsanlagen zur Echolotung mittels Schallwellen, geschaffen werden, die eine möglichst hohe Empfindlichkeit und Reichweite der Anlage gewährleistet und gleichzeitig in hohem Maße störfrei arbeitet.However, these regulate with increasing reception field strength with a reduction the amplification to an almost constant volume and are therefore the solution unsuitable for the task at hand. The invention is intended to be a control device for receiving systems where the signal duration is short in relation to the signal pause, especially for receiving systems for echo sounding by means of sound waves created that ensure the highest possible sensitivity and range of the system and at the same time works to a high degree without interference.

Des wird bei einer mit Verzögerung arbeitenden Steuerung der Empfindlichkeit durch die Empfangsamplitude, bei der eine Zunahme der Amplitude eine Abnahme der Empfindlichkeit zur Folge hat, und umgekehrt, ,erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Steuerungsgrad und die Verzögerung so bemessen sind, daß die durch eine Amplitudenzunahme verursachte Empfindlichkeitsabnahme erst eine gewisse Zeit n t, die länger ist als die Signaldauer, aber kürzer als die Signalpause, nach der Amplitudenzunahme wirksam ioder voll wirksam wird, so daß die Signale durch die von ihnen selbst bewirkte Empfindlichkeitsabnahme nicht oder nur teilweise betroffen werden, während sich wesentlich länger als Signale dauernde Empfangsamplituden selbst wegregeln. This is the case with a delay control of the sensitivity by the reception amplitude, at which an increase in the amplitude a decrease in the And vice versa, achieved according to the invention by that the degree of control and the delay are such that the by a The increase in amplitude only caused the decrease in sensitivity for a certain time n t, which is longer than the signal duration, but shorter than the signal pause, after the amplitude increase effective i or fully effective, so that the signals caused by themselves Decrease in sensitivity is not or only partially affected while on Reception amplitudes that last much longer than signals are corrected by themselves.

Weiter iergibt sich mit der Störpegelregelung der Vorteil, daß sich das Gerät hinsichtlich seiner Empfindlichkeit ohne besondere Einstellung selbsttätig den verschiedenen Betriebsverhältnissen anpaßt, was für die Serienherstellung und Montage von Bedeutung ist. The interference level control also has the advantage that the device automatically with regard to its sensitivity without any special setting adapts to the various operating conditions, what for series production and Assembly matters.

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigen Abb. I bis 3 drei Ausführungsbeispiele für Verstärkerschaltungen mit Rückwärtsregelung des Verstärkers, Abb. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Verstärkerschaltung mit Vorwärtsregulierung. In the drawing, the invention is shown in several exemplary embodiments shown, namely Fig. I to 3 show three embodiments for amplifier circuits with backward regulation of the amplifier, Fig. 4 an embodiment for an amplifier circuit with forward regulation.

In der Zeichnung sind von der gesamten Signalanlage nur der Verstärker I und eine mit ihm verbundene Regeleinrichtung 2 dargestellt. Only the amplifier of the entire signal system is shown in the drawing I and a control device 2 connected to it.

Der z. B. zweistufige Signalverstärker 1 ist ausgangsseitig durch eine Leitung3 mit einem Relais zur Betätigung der Anzeige und durch eine Leitung 4 mit einer Einrichtung zäm Regeln des Verstärkungsgrades des Verstärkers 1 verbunden. The z. B. two-stage signal amplifier 1 is through on the output side a line 3 with a relay for actuating the display and through a line 4 is connected to a device for regulating the gain of the amplifier 1.

Die Regeleinrichtung 2 ist so ausgebildet, daß sie eine tder Ausgangsspannung des Verstärkers I entsprechende Regelgleichspannung erzeugt, die als negative Gittervorspannung der letzten Verstärkerstufe zugeführt wird, so daß der Verstärkungsgrad mit zunehmender Empfangsamplitude selbsttätig herabgedrückt wird, und zwar so weit, bis die vom Störspiegel verursachten Ausgangsspannungen unter der Ansprechgrenze des Relaiskreises liegen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Störspannungen selbsttätig bis auf einen unschädlichen Restbetrag wegregeln. Damit sich die Signalspannungen nicht in gleicher Weise wegregeln, ist die Regeleinrichtung mit einer Verzögerungsanordnung versehen, wodurch erreicht wird, daß die durch die Signale erzeugte Regelspannung verzögert zur Einwirkung kommt, so daß das Signal selbst, das normalerweise leine D!auer von etwa 0,015 Sekunden hat, nicht oder nur teilweise von der durch es bewirkten Empfindlichkeitssenke betroffen wird. The control device 2 is designed so that it has an output voltage of the amplifier I generates corresponding control voltage, which is called a negative grid bias is fed to the last amplifier stage, so that the gain with increasing Reception amplitude is automatically lowered, and so far until the from Interfering mirrors caused output voltages below the response limit of the relay circuit lie. This ensures that the interference voltages are automatically reduced to one clear away the harmless remaining amount. So that the signal voltages are not the same Wise control away, the control device is provided with a delay arrangement, what is achieved is that the control voltage generated by the signals is delayed comes into play, so that the signal itself, which is normally not transmitted by about 0.015 seconds, not or only partially from the decrease in sensitivity caused by it is affected.

Beim Ausführungsbeispiel der Abb. I besteht die Regeleinrichtung aus einer weiteren VerstärkSerstufe, die durch eine Triode 5, 6, 7 eines Verb und rohres 8 gebildet wird, und einem von der Diode 9, 10 des Verbundrohres gebildeten Gleichrichter. Die sich am Anodenwiderstand II des Gleichrichters 9, Io unverzögert entsprechend der jeweiligen Verstärkerausgangsspannung einstellende, durch einen Kondensator 12 geglättete Gleichspannung wird über die aus einem Widerstand I3 und einem Kondensator 14 bestehende Verzögerungsanordnung als negative Regelspannung den Gitterkreisen der beiden Verstärkerstufen zugeführt. In the embodiment of Fig. I, there is the control device from a further amplification stage, which is represented by a triode 5, 6, 7 of a verb and tube 8 is formed, and one formed by the diode 9, 10 of the composite tube Rectifier. Which is instantaneous at the anode resistor II of the rectifier 9, Io according to the respective amplifier output voltage, by a Capacitor 12 smoothed DC voltage is generated from a resistor I3 and a capacitor 14 existing delay arrangement as a negative control voltage fed to the grid circles of the two amplifier stages.

Die Verstärkerstufe der Regeleinrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie von Verstärkerausgangsspannungen, die die im Betriebe zu erwartende Maximalamplitude des Störspiegels überschreiten, übersteuert wird, wodurch sich der Regelbereich nach unten in zweckmäßiger Weise begrenzen läßt. The amplifier stage of the control device can be designed in such a way that that they of amplifier output voltages that the maximum amplitude to be expected in operation of the interference mirror is exceeded, thereby increasing the control range can limit downward in an appropriate manner.

Bei A ist angedeutet, wie der Echoimpuls von dem Empfänger her dem Verstärker 1 zugeleitet wird. At A it is indicated how the echo pulse is sent from the receiver Amplifier 1 is fed.

Abb. 2 zeigt eine Schaltung, bei der die Gleichrichtung in der Regeleinrichtung nicht durch eine Diode erfolgt, sondern mit Hilfe zweier mit bestimmten Vorspannungen von z. B. + 20 und - 10 Volt arbeitender Gleichrichter I 5 und I6 entgegengesetzter Durchlaßrichtung, die in Nebenschluß zu einem Anodenwiderstand 17 des Verstärkerrohres 18 geschaltet sind. Diese Gleichrichter bewirken eine unsymmetrische Begrenzung für die im Anodenwiderstand I7 erzeugte Wechselspannung, so daß diese einen der Unsymmetrie entsprechenden Gleichspannungsmittelwert aufweist. Die am Anodenwiderstand herrschende unsymmetrische Wechselspannung bzw. ihr Gleichspannungsmittelwert wirkt über den Widerstand 13 und den Kondensator 14 als R-egelspannung auf den Verstärker I ein. Fig. 2 shows a circuit in which the rectification in the control device is not done by a diode, but with the help of two with specific bias voltages from Z. B. + 20 and -10 volts working rectifier I 5 and I6 opposite Forward direction shunted to an anode resistor 17 of the amplifier tube 18 are switched. These rectifiers cause an asymmetrical limitation for the alternating voltage generated in the anode resistor I7, so that this one of the Has asymmetry corresponding DC voltage mean. The one on the anode resistor the prevailing asymmetrical alternating voltage or its average direct voltage has an effect Via the resistor 13 and the capacitor 14 as a control voltage to the amplifier I a.

Durch die unsymmetrisch vorgespannten Gleichrichter 15 und 16 wird gleichzeitig eine Amplitudenbegrenzung und damit eine Begrenzung des Regelbereiches sowohl nach oben als auch nach unten erzielt. By the asymmetrically biased rectifier 15 and 16 is at the same time an amplitude limitation and thus a limitation of the control range scored both up and down.

Abb. 3 zeigt eine Schaltung, bei der wie in Abb. I zunächst eine Verstärkung in einem Rohr 19 und anschließend eine Gleichrichtung in einer Diode 20 erfolgt. Die so gleichgerichtete, am Anodenwiderstand 2I liegende Spannung wird, in entsprechender Weise wie die Wechselspannung beim Gegenstand der Abb. 2, durch zwei Nebenschlüsse mit vorgespannten Gleichrichtern 22 und 23 nach oben und unten begrenzt. Hierbei arbeiten die Gleichrichter mit einem Widerstand 24 und einem Glättungskondensator 25 zusammen, an dem die Regel- spannung abgenommen und über den Widerstand 13 und Kondensator 14 dem Verstärker I zugeführt wird. Fig. 3 shows a circuit in which, as in Fig Gain in a tube 19 and then rectification in a diode 20 takes place. The rectified voltage across the anode resistor 2I is in the same way as the alternating voltage in the subject of Fig. 2 two shunts with biased rectifiers 22 and 23 up and down limited. The rectifiers work with a resistor 24 and a smoothing capacitor 25 together, on which the rule voltage decreased and over the Resistor 13 and capacitor 14 are fed to the amplifier I.

An Stelle der in Abb. I bis 3 dargestellten Rückwärtsregulierung kann auch eine Vorwärtsregulierung vorgesehen sein, wie in Abb. 4 beispielsweise veranschaulicht. Dabei wird die in einem Verstärkerrohr 26 verstärkte und in einer Diode 27 gleichgerichtete Verstärkerausgangsspannung über einen Widerstand 28 einem im Gitterkreis eines Relaisrohres 29 liegenden Kondensator 30 mit parallel liegendem Entladewiderstand 31 zugeführt. Wie durch Strichlinie 32 angedeutet, kann auch hierbei eine Begrenzung des Rlegelbereiches durch Anordnung eines Nebenschlusses zur Diode mit entsprechend vorgespanntem Gleichrichter 32a vorgesehen sein. Instead of the reverse regulation shown in Fig. I to 3 Forward regulation can also be provided, as in Fig. 4 for example illustrated. It is amplified in an amplifier tube 26 and in a Diode 27 rectified amplifier output voltage through a resistor 28 a in the grid circle of a relay tube 29 lying capacitor 30 with lying parallel Discharge resistor 31 supplied. As indicated by dashed line 32, here too a limitation of the regulation area by arranging a shunt to the diode be provided with a correspondingly biased rectifier 32a.

Im Gitterkreis des Relaisrohres 29 wird gleichzeitig eine zeitliche Regulierung der Empfindlichkeit vorgenommen, indem der Kondensator 30 bei Schallaussendung durch einen Kontakt 33 auf eine gewisse negative Spannung gebracht wird, um sich sodann über den Widerstand 31 allmählich bis zur nächsten Schallaussendung wieder zu entladen, so daß die Empfindlichkeit von einem Mindestwert bei der Schallaussendung allmählich bis zu einem Höchstwert ansteigt. Dieser Höchstwert ist durch die Regelspannung gegeben, die dem Kondensator 30 von der Diode 27 aus zugeführt wird. In the lattice circle of the relay tube 29 is a temporal Adjustment of the sensitivity made by the condenser 30 when emitting sound is brought to a certain negative voltage by a contact 33 to itself then gradually again through the resistor 31 until the next sound emission to discharge so that the sensitivity of a minimum value at the sound emission gradually increases to a maximum value. This maximum value is due to the control voltage given, which is fed to the capacitor 30 from the diode 27 from.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungen möglich. In den dargestellten Beispielen erstreckt sich die Verzögerung mittelwertbildend über ein größeres, ein Mehrfaches der Signaldauer umfassendes Zeitintervall. Dabei werden die Signale teilweise noch durch die von ihnen selbst verursachte Empfindlichkeitsahnahme betroffen. Das kann vermieden werden, indem die Regeleinrichtung so ausgebildet wird, daß die Verzögerung sich in einer bloßen zeitlichen Verschiebung der Empfindlichkeitsbeeinflussungen gegenüber den sie verursachenden Schwankungen des Störspiegels bzw. der Empfangsamplitude bemerkbar macht, die mindestens eine Signaldauer beträgt. Hierbei kann eine Glättung des Störspiegels vorgenommen werden, damit nicht jede noch so kurze Störspiegelschwankung eine entsprechende Empfindlichkeitsänderung zur Folge hat. The invention is not limited to the examples shown, on the contrary, various modifications and other designs are still possible. In the examples shown, the delay is averaging over a larger time interval that is a multiple of the signal duration. Included the signals are partly still due to the sensitivity perception they have caused themselves affected. This can be avoided by designing the control device in this way that the delay is a mere time shift in the sensitivity influences compared to the fluctuations in the mirror or the reception amplitude that cause them makes noticeable, which is at least one signal duration. Smoothing can be used here of the mirror, so that not every fluctuation in the mirror, no matter how short results in a corresponding change in sensitivity.

In manchen Fällen, insbesondere bei Echoloten mit durch die empfangenen Echos gesteuerter Sendeeinrichtung, ist es wichtig, das durch ein plötzliches Wiederansteigen des Störspiegels verursachte Ansprechen der Empfangseinrichtung möglichst unschädlich zu machen. Hierzu kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die bei Eintreffen von aufeinanderfolgenden Impulsen zu wesentlich verschiedenen Zeitpunkten nach Aussendung des Lotimpulses, z. B. mit Hilfe einer entsprechenden Ddierenzspannung, eine Lotverzögerung hervorruft. Dlie Empfindlichkeit kann anstatt durch Röhrenregelung auch durch andere, z. B. mechanische Mittel beeinflußt werden. In some cases, especially with echo sounders with through the received Echoes of controlled transmitter equipment, it is important to avoid a sudden rise the interference mirror caused the receiving device to respond as harmlessly as possible close. For this purpose, a device can be provided which, upon arrival of successive pulses at significantly different times after transmission of the solder pulse, e.g. B. with the help of a corresponding degenerating voltage, a solder delay evokes. Instead of tube control, the sensitivity can also be controlled by other, z. B. mechanical means are influenced.

Zum Beispiel kann in den Verstärkerzweig ein Potentiometer eingeschaltet werden, dessen Abgriff vom Ausgangsstrom des Regelverstärkers eingestellt wird, beispielsweise durch ein dynamisch oder magnetisch bewegtes System oder unter Zuhilfenahme eines Motors. An Stelle des Potentiometers kann auch ein regelbar'er Kondensator benutzt werden, der entweder den Übertragungswert entsprechend seinem Leitwert oder seiner Ableitung verändert oder die Empfindlichkeit durch Verstimmen eines Resonanzkreises herabsetzt.For example, a potentiometer can be switched into the amplifier branch whose tap is set by the output current of the control amplifier, for example by a dynamically or magnetically moving system or with the aid of an engine. A controllable capacitor can also be used in place of the potentiometer be used, which either determines the transmission value according to its conductance or its derivation changes or the sensitivity by detuning a resonance circuit degrades.

Wo die den Störspiegel erzeugenden Vorgänge oder Einrichtungen bekannt und zugänglich sind, kann die Empfindlichkeitsregelung auch durch diese Vorgänge bzw. Einrichtungen statt durch den Störspiegel selbst erfolgen. Where the processes or devices generating the interference mirror are known and are accessible, the sensitivity control can also be carried out through these operations or facilities instead of the glitch itself.

Schließlich läßt sich die Erfindung auch auf andere Signalvorrichtungen und Echoloteinrichtungen, z. B. Echolot auf Schiffen, anwenden. Finally, the invention can also be applied to other signaling devices and echo sounding devices, e.g. B. Use echo sounder on ships.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for regulating the sensitivity of signal receiving systems, where the signal duration is short in relation to the signal pause, especially for Echo sounding by means of sound waves, in which the sensitivity of the receiving device is controlled by the reception amplitude, such that an increase in the reception amplitude a decrease in sensitivity, and vice versa, and this control operates with a delay, characterized in that the degree of control and the delay of the sensitivity control are dimensioned so that the through a The increase in amplitude caused the decrease in sensitivity only after a certain time t, which is longer than the signal duration, but shorter than the signal pause, after the amplitude increase effective or fully effective, so that the signals caused by themselves The decrease in sensitivity is not or only partially affected, while substantial Reception amplitudes that last longer than the signals regulate themselves away.

2. Signal receiving system for performing the method according to claim 1 with one operated by the reception amplitudes and one with a delay device connected circuitry that provides a control voltage for sensitivity control generated by the receiving system and the sensitivity when the receiving amplitude increases decreased, with a decrease in the reception amplitude the sensitivity increased, characterized in that the elements of the circuit arrangement for generating the Regeis voltage and the delay device are dimensioned so that the through a The receiving device generates the control voltage for this constant receiving amplitude Receiving amplitude makes insensitive, and that by an increase in amplitude only caused a certain decrease in sensitivity Time d t, which is longer than the signal duration, but shorter than the signal pause, after the amplitude increase effective or fully effective, so that the signals are transmitted by themselves caused decrease in sensitivity are not or only partially affected while receive amplitudes that last much longer than the signals regulate themselves.

3- receiving system according to claim 2 for echo sounder systems with a device for time-dependent sensitivity control through which the sensitivity begins is gradually increased to a maximum value with each solder pulse transmission, characterized in that the device for time-dependent control with the Device according to Claim 2 for the amplitude-dependent regulation of the sensitivity is connected so that the control voltage generated by the reception amplitudes the limited increase in sensitivity over time.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the delay as the mean value over a larger, at least a multiple of Extends the signal duration comprehensive time interval.

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the delay in a purely temporal shift in the sensitivity to influences the fluctuations in the interference level or the reception amplitude that cause them consists.

6. Apparatus according to claim 2, characterized in that sdie upper limit of sensitivity corresponding to the lowest occurring in the company The interference mirror is fixed.

7. Apparatus according to claim 2, characterized in that the lower Limit of sensitivity corresponding to the highest level of interference occurring in the company is determined by a device for limiting the control voltage.

8. Vlorrichtung according to claim 2, characterized in that at Amplitude limitation in the signal amplifier the control element before the amplitude limitation is arranged.

9. Apparatus according to claim 2, characterized in that for the Control voltage and the signal voltage a common rectifier is provided.

10. The device according to claim 2, in particular for echo sounders with the received echoes of a controlled transmitting device, characterized in that A device is provided for rendering sudden disturbance rises harmless is that when successive impulses arrive, they become significantly different Points in time after the sending of the solder pulse cause a solder draw.