DE960108C

DE960108C - Verfahren zur schmalbandigen Übertragung von Radar-Schirmbildern

Info

Publication number: DE960108C
Application number: DES45033A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Donath
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-08-02
Filing date: 1955-08-02
Publication date: 1957-03-14
Also published as: NL109282C; GB807738A; CH348731A; US3069676A; FR1155318A; NL209470A

Description

Für die schmalbandige Übertragung von Radar-Schirmbilder sind Verfahren bekanntgeworden, die den Inhalt der zu übertragenden Schirmbilder vereinfachen, indem alle oder jedenfalls ein-ganzzahliger Teil aller einem Zielobjekt zugeordneten Echoimpulse innerhalb einer durch die Umlaufgeschwindigkeit und die Diagrammbreite der Antenne gegebenen Abtastzeit durch ein einzelnes Signalzeichen ersetzt werden.

Hierdurch - ergibt sich zwar bereits eine merkliche Verringerung der Übertragungsbandbreite. Die Grenze der Verringerung ist dabei durch die größte zeitliche Dichte der zu übertragenden Signale, d. h. durch das erforderliche Auflösungsvermögen, gegeben.

Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, eine weitere Verringerung der Übertragungs'bandbreite zu erreichen, und geht dabei von dem Grundsatz aus, die in unregelmäßiger zeitlicher Folge auftretenden Signale in eine zeitlich gleichmäßig ao aufgeteilte Folge von Signalen umzuwandeln. Dementsprechend besteht die Erfindung darin, daß zur schmalbandigen Übertragung von Radar-Panorama-Schirmbildern, wobei das Schirmbild durch einen periodischen Vorgang in Spiral-, Zeilen-, as Stern- oder beliebiger anderer Rasterform abgetastet wird, folgende Maßnahmen kombiniert werden:

a) Nach Abtasten jedes Bildpunktes wird die Abtastfunktion des Abtastsystems für eine festgelegte Zeit, z. B. für eine volle Abtastperiode, unterdrückt, und der Abtaststrahl setzt nach Ablauf dieser Zeit seine Funktion hinter dem zuletzt abgetasteten Bildpunkt fort;

b) die so erhaltenen Abtastspannungen mit unregelmäßiger zeitlicher Folge werden in eine periodische Folge von Spannungswerten umgewandelt, die z. B. durch die Größe ihrer Amplituden eine Kennzeichnung für die ursprüngliche zeitliche Lage der Abtastwerte innerhalb der Abtastperioden enthalten;

c) diese periodische Folge von Spannungswerten, die z. B. einen amplitudenmodulierten Puls

ίο darstellt, wird direkt oder nach Umwandlung in einen niederfrequenten Spannungsverlauf zur Übertragung benutzt;

d) bei der Tochterstation wird aus dem übertragenden Signal, z. B. dem amplitudenmodulierten Puls, die ursprüngliche Zuordnung der Bildpunkte auf dem Schirm wiederhergestellt.

Dabei ist es zweckmäßig, als primäres Schirmbild ein bereits vereinfachtes Schirmbild zu benutzen. Unter einem vereinfachten Schirmbild, wird in diesem Zusammenhang die (gegebenenfalls teilweise) Zusammenfassung der zu einer Abtastzeit gehörenden Echoimpulse verstanden, wobei die Abtastzeit durch die Umdrehungsgeschwindigkeit und die Diagrammbreite der Antenne festgelegt ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand, eines Ausführungsbeispiels erläutert, das sich mit an sich bekannten Mitteln weitgehend abändern läßt, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die in der Figur dargestellte Pfinzipschaltung der Primärseite, also derjenigen Stelle, von der das primäre Radarbild zu einer Tochterstation übertragen werden soll.

Die Speicherröhre ι ist als Zweistrahlröhre ge-

zeichnet, der bei A die zur Aufzeichnung des primären Radarbildes aus dem Radargerät entnommenen Impulse zugeführt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn nach einem der bekannten Verfahren dieses Radarsignal bereits vereinfacht, d. h.

auf seinen Nettoinformationsinhalt reduziert ist. Auf dem in der Röhre gezeichneten Speicherschirm 6" wird das Radarbild in Polarkoordinaten aufgezeichnet und steht dort für die weitere Behandlung zur Verfügung.

Zu diesem Zweck wird der Speicherschirm 5 durch den Abtaststrahl periodisch mit der Abtastfrequenz fr in Kreisbahnen abgetastet. Die Kreisbahnsteuerung des Abtaststrahls erfolgt durch zwei um 90⁰ phasenverschobene, sinusförmige Ablenkspannungen, die' im Generator 2 erzeugt werden. Die Amplitude dieser Spannungen und damit der Radius der Abtastbahn wird im Modulator 3 bestimmt. Ferner wird bei jedem Umlauf im Nordmarkengenerator 4 ein Impuls gebildet. Dieser Nordmarkenimpuls bewirkt nach seinem Durchgang durch die Austaststufe 5 im Treppenspannungsgenerator 14 eine Verkleinerung der Modulatorsteuerspannung um jeweils eine Zeilenbreite, so daß der Kreisdurchmesser nach jedem Umlauf um den Betrag der Längenauflösung schrumpft. Gleichzeitig wird die Zahl der Nordmarkenimpulse in einem mit dem Treppenspannungsgenerator 14 verbundenen Zähler gezählt und nach Vollendung aller zu einer einmaligen vollkommenen Abtastung des Speichers gehörenden Umlaufe einerseits ein Impuls an den Synchronisierungsimpulsgenerator 15 gegeben, andererseits die zum größten Abtastkreis gehörenden Ablenkamplituden im Modulator wieder eingestellt.

In der beschriebenen Weise vollzieht sich die periodische Abtastung des Speicherbildes, wenn keine Echoimpulse vorhanden sind, also ein Leerbild vorliegt. Der Abtastvorgang ändert sich aber, sobald der Abtaststrahl der Speicher- und Abtaströhre auf ein Echosignal trifft. Der Abtastverstärker 6 erhält dann ein Signal und löst den Sperrspannungsgenerator 7 aus. Dieser erzeugt einen rechteckförmigen Sperrimpuls, der einerseits den Abtaststrom für die Länge eines vollen Umlaufs plus der Länge eines Bildelementes sperrt und so die Bildung von Signalen durch weitere eventuell auf derselben Kreisbahn liegende Echosignale verhindert. Andererseits sperrt der Impuls in der Austaststufe 5 die Weitergabe des Nordmarkenimpulses an 15, so daß. die Größe der Kreisbahn nicht verändert wird. In die durch den Ausfall des Synchrönimpulses entstandene Lücke wird später durch die Mischstufe 13 das Echosignal eingesetzt.

Zu diesem Zweck wird aus der Vorderflanke des Sperrimpulses in der Differenzierstufe 8 ein Impuls gebildet und dem elektrischen Schalter 10 zugeführt.

■ Aus dem Nordmarkenimpuls wird im Sägezahngenerator 9 eine zeitproportional ansteigende Spannung mit der Abtastfrequenz fr gebildet. Im elektrischen Schalter 10 wird aus der Sägezahnspannung durch den Impuls der Differenzierstufe ein neuer Impuls gebildet, dessen Amplitude ein Maß für die Zeit zwischen Nordmarkenimpuls und Echoimpuls und damit für den Azimut des Echos darstellt. Im. Impulsspeicher 11 wird dieser Spannungswert bis zum Eintreffen des nächsten Nordmarkenimpulses gespeichert.

Im Nordmarkenabtaster 12 wird der gespeicherte Spannungswert im Augenblick des Nordmarkenimpulses abgetastet und der Speicher durch einen anschließend erzeugten Löschimpuls wieder gelöscht. In der Mischstufe 13 werden die so erzeugten, den Echozeichen zugeordneten Impulse mit den Synchronzeichen der Gruppe 15 zum kompletten Signal gemischt.

Im Fall des Vorliegens mehrerer auf einem Abtastkreis gelegener Zielpunkte bewirkt der Sperrspannungsgenerator entsprechende Wiederholungen ein und derselben Abtastbahn, da je Umlauf nur ein Bildpunkt übertragen werden kann.

Das am Ausgang der Stufe 13 auftretende Signal hat somit folgende Form:

Für jeden Kreisumlauf, bei welchem kein Echozeichen erfaßt wird, wird der Nordmarkenimpuls in Form eines Synchronisierzeichens für den erfolgten Wechsel der Abtastbahn übertragen.

Wird ein Nutzsignal angetroffen, so wird an Stelle dieses Synchronisierimpulses ein Zeichenimpuls eingesetzt und in den folgenden Perioden

der noch nicht abgetastete Teil der Kreisbahn auf weitere Echos hin untersucht. Der Vorgang wiederholt sich, bis alle Echos der Bahn übermittelt worden sind. Der letzte Umlauf auf der Bahn trifft auf keine neuen Zeichen und bewirkt das Einblenden eines Nordsynchronisierimpulses.

Der Zähler in Stufe 14 zählt die Zahl der ausgetasteten Nordimpulse, also die Zahl der Weiterschaltungen, und bewirkt nach der vollen für ein Bild vorgesehenen Anzahl ein Bildwechselzeichen. Die ursprünglichen Polarkoordinaten für die Lage der Ziele- im primären Radarbild sind im Zeichenimpuls des Ausgangssignals folgendermaßen transformiert:

a) Die Entfernung des jeweiligen Zielpunktes drückt sich in der Zahl der' Nordmarkenimpulse zwischen dem Bildwechselsignal und dem Zeichenimpuls aus;

b) die dem jeweiligen Zielpunkt entsprechende Winkellage ist in dem hier dargestellten Beispiel in die Amplitude des Zeichenimpulses übersetzt. Dieses am Ausgang auftretende Signal kann vorteilhaft vor der Übertragung über einen Tiefpaß 16 geleitet werden, dessen Grenzfrequenz z. B. der halben Abtastfrequenz fr entspricht.

Dabei könnten die Signalimpulse von den Synchronisierungsimpulsen z. B. in der vom Fernsehen her bekannten Weise dadurch unterschieden werden, daß nur ein bestimmter Prozentsatz der maxi- malen Amplitude für die. Kennzeichnung des dem jeweiligen Zielpunkt entsprechenden Winkels zur Verfügung steht, während für die Synchronisierungsimpulse die maximale Amplitude benutzt wird.

Dieses bietet die Möglichkeit, auf der Empfangsseite die Synchronisierungsimpulse amplitudenselektiv abzutrennen und damit den Ablenkgenerator bei der Tochterstation zu synchronisieren. Dieser Ablenkgenerator-bewirkt eine zum Ablenkstrahl der Primärseite synchron verlaufende Ablenkung des Elektronenstrahles der Tochterstation. Wie auf der Primärseite wird bei der Tochterstation das Ablenksignal für die Kreissteuerung gewonnen. Die Zeichensignale werden durch Abtasten des ankommenden Spannungsverlaufs mit der Abtastfrequenz fr als periodische, in ihrer Amplitude modulierte Impulse erhalten. Jedes Zeichensignal stößt nunmehr einen Speicher an, so daß sein Spannungswert einer Impulsperiode zur Verfügung steht. Ein Vergleich mit einer Sägezahnspannung liefert dann einen Impuls, dessen Abstand vom wiedergewonnenen Nordmarkenimpuls dem ursprünglichen Azimutwinkel entspricht. Dieser Impuls kann somit zur Helltastung des Schreibstrahls der Wiedergaberöhre in der Tochterstation verwendet werden.

Zur Erzeugung eines schmalbandig übertragbaren Spannungsverlaufes ist es vorteilhaft, die periodische Folge von Spannungswerten, die z. B. durch die Größe ihrer Amplitude eine Kennzeichnung für die ursprüngliche zeitliche Lage der Abtastwerte innerhalb der Abtastperiode enthalten, über einen Tiefpaß zu leiten, dessen Grenzfrequenz etwa der* halben Pulsfrequenz entspricht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur schmalbandigen Übertragung von Radar-Schirmbildern, wobei das Schirmbild der Primärseite durch einen periodischen Vorgang (z. B. in Spiral-, Zeilen-, Stern- oder beliebiger anderer Rasterform) abgetastet wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen:

a) Nach Abtastung jedes Echobildpunktes wird die Abtastfunktion des Abtastsystems für eine festgelegte Zeit, z. B. für eine volle Abtastperiode, unterdrückt, und nach Ablauf dieser Zeit setzt der Abtaststrahl seine Funktion hinter dem zuletzt abgetasteten Bildpunkt fort; '

b) die so erhaltenen Abtastspannungen mit unregelmäßiger zeitlicher Folge werden in eine periodische Folge von Spannungswerten umgewandelt, die z. B. durch die Größe ihrer 3s Amplitude eine Kennzeichnung für die ursprüngliche zeitliche Lage der Abtastwerte innerhalb der Abtastperioden enthalten;

c) diese periodische Folge von Spannungswerten, die einen z. B. amplitudenmodulierten Puls darstellt, wird direkt oder nach Umwandlung in einen niederfrequenten Spannungsverlauf zur Übertragung benutzt;

d) bei der Tochterstation wird aus dem von der primären Stelle übertragenen Puls bzw. dem übertragenen niederfrequenten Spannungsverlauf die ursprüngliche Zuordnung der Bildpunkte im Schirmbild-der Primärseite wiederhergestellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Folge von Spannungswerten, die z. B. durch die Größe ihrer Amplitude eine Kennzeichnung für die ursprüngliche zeitliche Lage der Abtastwerte innerhalb^ der Abtastperioden enthalten, über einen Tiefpaß geleitet wird, dessen Grenzfrequenz etwa der halben Pulsfrequenz entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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