DE977953C

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Publication number: DE977953C
Application number: DE1956C0012864
Authority: DE
Priority date: 1956-04-18
Filing date: 1956-04-18
Publication date: 1974-07-25

Description

Die Zwischenfrequenz schwankt dann so stark, daß die günstigen Eigenschaften der zur Verfügung stehenden Siebmittel, insbesondere Hohlraumresonatoren, nicht ausgenutzt werden können. Diese Nachteile treten besonders stark auf, wenn die Frequenz aufeinanderfolgender Impulszüge stufenweise zufällig geändert wird, weil dann in ungünstigstem Fall zwischen Senden und Empfang eines Impulszuges die größtmögliche Frequenzänderung eintreten kann. Ein wirksamer Schutz gegen Störsignale ist unter diesen Umständen nicht mehr möglich.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bei einem Funkortungsgerät der eingangs geschilderten Art dadurch beseitigt, daß sendeseitig die zufällig schwankende Frequenz der ausgestrahlten Welle die Summe einer von einem stabilisierten Sendeoszillator gelieferten festen Frequenz und einer zufällig schwankenden Frequenz ist, die von einem Oszillator mit breitbandig durchstimmbarer Röhre geliefert wird und sich derart stufenweise ändert, daß sie während der Laufzeit der Impulse konstant bleibt, daß ferner empfangsseitig die Überlagerung der zufällig schwankenden Frequenz des empfangenen Echos und der von dem breitbandigen Sendeoszillator gelieferten zufällig schwankenden Frequenz eine erste, sehr hohe Zwischenfrequenz mit konstantem Wert liefert, daß die so erhaltene Zwischenfrequenz einem Hohlraumresonator zugeführt wird, der etwaige Störsignale beseitigt, und daß eine zweite Frequenzumsetzung durch Überlagerung der ersten Zwischenfrequenz mit einer in fester Beziehung zu der Frequenz des stabilisierten Sendeoszillators stehenden tXberlagerungsfrequenz durchgeführt wird, derart, daß die anschließend im Videofrequenzkanal des Funkortungsgeräts in üblicher Weise ausgewertete zweite Zwischenfrequenz des Empfängers vollkommen konstant und ein wirksamer Schutz gegen Störsignale erreicht ist.
Man erhält durch diese Maßnahmen empfangsseitig eine genau konstante Zwischenfrequenz, auf die der Hohlraumresonator abgestimmt werden kann, so daß man die gleichen günstigen Empfangsbedingungen wie bei Funkortungsgeräten mit konstanter Sendefrequenz hat, gleichzeitig aber den durch die zufälligen Schwankungen der Sendefrequenz bewirkten Schutz gegen Störsender genießt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung zweier beispielsweisen Ausführungsformen hervor.
Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsart enthält der Sender das Klystron 1 mit einer festen Frequenz, z. B. 1500 MHz, und den breitbandigen Rückwärtswellenoszillator 2, bekannt unter dem Namen Carcinotron, dessen Frequenz in zufälliger Weise schwankt, z.B. im Frequenzband 1800MHz + e.
Diese beiden Steuergeneratoren wirken auf die Mischstufe 3 ein, deren Ausgangsfrequenz gleich der Summe dieser beiden Frequenzen ist, im betrachteten Fall also 3300 MHz + e. Dieses Signal wird durch den Verstärker9 verstärkt und über die Zweiwegschaltung 4 auf die Antenne 10 übertragen, wo es ausgestrahlt wird.
Der Empfänger besteht aus der Mischstufe 5, welche von der Zweiwegschaltung 4 gespeist wird und in welcher das empfangene Echo von der Frequenz 3300 MHz +8 mit dem von der Röhre 2 gelieferten Signal gemischt wird. Am Ausgang der Mischstufe 5 erhält man also eine feste Frequenz von 1500 MHz.
Diese feste Frequenz von 1500 MHz wird auf den Hohlraumresonator 6 übertragen, welcher eine wei- tere Mischstufe 7 von üblicher Bauart speist. Dieser wird andererseits das Signal des tZberlagerungsoszillators 8 von z. B. 1530 MHz zugeführt. Die Mischstufe 7 liefert demnach ein Signal von einer festen Zwischenfrequenz, nämlich 30 MKz.
Es ist eine an sich bekannte Vorrichtung vorgesehen, um die Frequenzdifferenz zwischen den Klystrons 1 und 8 konstant zu halten. Man kann zu diesem Zweck beispielsweise den Diskriminator 11 vorsehen, der von den beiden Klystrons gespeist wird und eine Spannung liefert, welche eine Funktion der Frequenzdifferenz der von den Klystrons 1 und 8 gelieferten Signale ist. Durch diese Spannung wird das Klystron 8 so gesteuert, daß die Differenz beseitigt wird. Solche Diskriminatoren sind bekannt, so daß es nicht notwendig ist, den Diskriminator 11 im einzelnen zu beschreiben.
Um den durch die erste Frequenzumsetzung in der Mischstufe 5 verursachten Empfindlichkeitsverlust auszugleichen, schaltet man zweckmäßigerweise zwischen die Zweiwegschaltung 4 und die Mischstufe 5 den Verstärker 19 ein, der z. B. aus einer rauscharmen Wanderfeldröhre besteht. Es ist bekannt, daß derartige Röhren einen Rauschfaktor von 10 dB besitzen können. Die Empfangsverhältnisse sind also in diesem Fall ebenso vorteilhaft wie mit Funkortungsgeräten der üblichen Bauart.
Die beschriebene Vorrichtung kann manchmal eine Unannehmlichkeit aufweisen. Das zur Steuerung des Senders verwendete Klystron, also das Klystron 1, schwingt nämlich mit einer Leistung, die keineswegs vernachlässigbar klein ist, auf der Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators 6. Es besteht daher die Gefahr, daß in diesem parasitäre Signale erzeugt werden.
Dies bedingt die Anbringung von Abschirmungen, deren Realisierung in bestimmten Fällen äußerst schwierig sein kann. Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsart der Erfindung ermöglicht die Vermeidung dieser Unannehmlichkeit.
Gemäß dieser Abart wird das Klystron 1 durch zwei Oszillatoren ersetzt, welche auf verschiedenen Frequenzen arbeiten. Das durch die Überlagerung der Ausgangssignale dieser Oszillatoren entstehende Signal wird der Mischstufe 3 zugeführt. Deren Ausgangsfrequenz ist gleich der Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators 6, jedoch ist ihr Pegel so schwach, daß er nicht stört. Darüber hinaus werden die gleichen Oszillatoren zur Erzeugung des empfangsseitig benötigten Überlagerungssignals verwendet.
Das in F i g. 2 dargestellte Funkortungsgerät ist in folgender Weise aufgebaut: Der Oszillator 2 ist identisch mit dem von F i g. 1, und sein Ausgangssignal mit 1800 MHz + e überlagert sich in der Mischstufe 3 mit einem Signal von konstanter Frequenz, z. B. 1400 MHz. Der Sendekanal ist der gleiche wie in F i g. 1, jedoch beträgt die Trägerfrequenz der ausgestrahlten Impulse hier 3200 MHz + e. Das Signal von 1400 MHz entsteht in der Kristallmischstufe 12 durch Mischung des vom Klystron 8a gelieferten Signals mit 1640 MHz und eines Signals von 240 MHz, welches durch Verzweiunddreißigfachung des vom Quarz 14 gelieferten Signals von 7,5 MHz entsteht.
Der Empfangskanal ist, mit Ausnahme des zweiten Überlagerungsoszillators, mit demjenigen von F i g. 1 identisch.
Das von der Antenne 10 aufgenommene Echo wird nach dem Durchgang durch die Zweiwegschaltung 4 der Mischstufe 5 zugeführt, wo es mit dem vom Oszillator 2 gelieferten Signal gemischt wird. Das Ausgangssignal der Mischstufe 5 hat also eine konstante Frequenz von 1400 MHz. Es wird dem Hohlraumresonator 6 zugeführt, welcher auf diese Frequenz abgestimmt ist und die Mischstufe 7 speist.
Diese liefert das Zwischenfrequenzsignal, hier 90MHz. Diese Frequenz muß gleichfalls konstant sein, und infolgedessen muß die zur Konvertierung der Frequenz von 1400 MHz verwendete tSberlagerungsfrequenz stabilisiert sein. Man erreicht dies dadurch, daß man das Ausgangssignal des Quarzoszillators 14 in der Vervielfacherstufe 15 z. B. verzwanzigfacht und dem vom Klystron 8 a gelieferten Signal von 1640 MHz in der Mischstufe 16 überlagert. Dadurch entsteht ein Signal von 1490 MHz, welches als Überlagerungsfrequenz in der Mischstufe 7 verwendet wird. Man erkennt, daß das Ausgangssignal dieser Mischstufe die Stabilität des Quarzes besitzt, da die eventuellen Frequenzschwankungen des Klystrons 8 a an beiden Eingängen der Mischstufe 7 auftreten und sich infolgedessen automatisch eliminieren.
Andererseits hat das der Mischstufe 3 zugeführte Signal von 1400 MHz, wie bereits oben erwähnt wurde, keine störende Wirkung auf den Hohlraumresonator 6, da es einen geringen Pegel besitzt, während in der ersten Anordnung von Fig. 1 dieses Signal direkt von einem Klystron mit einer Leistung von der Größenordnung 5 mW geliefert wird und keineswegs vernachlässigbar klein ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Signal von 1400 MHz außerhalb der Impulssendezeiten zu unterdrücken.
Diese Unterdrückung kann leicht durch bekannte Einrichtungen geschehen, z.B. durch Einschaltung der Blockierungsschaltung 17, welche durch die üblichen Synchronisationsimpulse des Funkortungs gerätes gesteuert wird. Diese werden ihr bei 18 zuge- führt und veranlassen die periodische Öffnung der Mischstufe 13.
Es ist zu bemerken, daß die obenerwähnte Oszillatoranordnung 12 bis 17 nicht mehr als 10 Empfangsröhren benötigt. Das Klystron 8 a tritt bereits bei der ersten Anordnung auf.
Durch die Erfindung wird gewährleistet, daß die aus der Mischstufe 7 austretende Zwischenfrequenz völlig konstant ist.
Andererseits bietet die Verwendung des abgestimmten Hohlraumresonators 6 große Vorteile hinsichtlich des Schutzes gegen Störsignale. Ein derartiger Hohlraumresonator wird zu diesem Zweck bei den Funkortungsgeräten mit konstanter Frequenz verwendet, jedoch ist seine Verwendung offensichtlich bei Funkortungsgeräten mit zufällig schwankender Frequenz nicht möglich, bei welchen der breitbandige Überlagerungsoszillator keinen völligen Gleichlauf mit dem Sendeoszillator, und zwar unter Berücksichtigung der Laufzeit der Echos, besitzt.
Bei Störsignalen, welche in stetigerWeise frequenzmoduliert sind, eliminiert der Hohlraumresonator sämtliche Störfrequenzen außer einer einzigen, während ohne diesen Hohlraumresonator alle Frequenzen übertragen werden, die in dem durch den fehlenden Gleichlauf des Überlagerungsoszillators und des Sendeoszillators entstehenden Frequenzband enthalten sind. Wenn sich die Störsignale aus zwei Frequenzen zusammensetzen, muß die ihrer Differenz entsprechende Frequenz genau gleich der Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators sein, um störend in Erscheinung zu treten. Die Störmöglichkeiten sind in diesem Falle in gleicher Weise verringert.
Die Erfindung ist natürlich in keiner Weise auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsarten beschränkt, welche nur als Beispiele gewählt worden sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Nach dem Rückstrahlprinzip arbeitendes Funkortungsgerät mit Aussendung von Höchstfrequenzimpuiszügen zufällig und stufenweise schwankender Sendefrequenz und Empfangsüberlagerung durch einen Überlagerungsoszillator, dessen Frequenz unter unmittelbarer Beaufschlagung seitens des Sendeteils gleichlaufende und gleichartige Änderungen ausführt, d a d u r c h gekennzeichnet, daß sendeseitig die zufall lig schwankende Frequenz der ausgestrahlten Welle die Summe einer von einem stabilisierten Sendeoszillator gelieferten festen Frequenz und einer zufällig schwankenden Frequenz ist, die von einem Oszillator mit breitbandig durchstinunbarer Röhre geliefert wird und sich derart stufenweise ändert, daß sie während der Laufzeit der Impulse konstant bleibt, daß ferner empfangsseitig die Überlagerung der zufällig schwankenden Frequenz des empfangenen Echos und der von dem breitbandigen Sendeoszillator gelieferten zufällig schwankenden Frequenz eine erste, sehr hohe Zwischenfrequenz mit konstantem Wert liefert, daß die so erhaltene Zwischenfrequenz einem Hohlraumresonator zugeführt wird, der etwaige Störsignale beseitigt, und daß eine zweite Frequenzumsetzung durch Überlagerung der ersten Zwischenfrequenz mit einer in fester Beziehung zu der Frequenz des stabilisierten Sendeoszillators stehenden Überlagerungsfrequenz durchgeführt wird, derart, daß die anschließend im Videofrequenzkanal des Funkortungsgeräts in üblicher Weise ausgewertete zweite Zwischenfrequenz des Empfängers vollkommen konstant und ein wirksamer Schutz gegen Störsignale erreicht ist.
2. Funkortungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabilisierte Sendeoszillator ein Klystron enthält und daß die für die zweite Frequenzumsetzung im Empfänger verwendete Überlagerungsfrequenz von einem weiteren Klystronoszillator geliefert wird, dessen Frequenz mit derjenigen des ersten Klystronoszillators so im Gleichlauf gesteuert ist, daß die Differenz zwischen den Frequenzen der beiden Oszillatoren streng konstant und gleich der zweiten Zwischenfrequenz des Empfängers ist.
3. Funkortungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sendeseite der stabilisierte Sendeoszillator einen Klystronoszillator und einen Quarzoszillator sowie Mittel zur Überlagerung der Frequenz des Klystrons mit einer Oberwelle des Quarzoszillators enthält, daß auf der Empfangsseite die Frequenz des Klystronoszillators in einer Mischstufe einer anderen Oberwelle des Quarzoszillators überlagert wird, und daß die auf diese Weise entstehende stabilisierte Frequenz der zweiten Mischstufe des Empfangskanals als Überlagerungsfrequenz zugeführt und dort mit der ersten konstanten Zwischenfrequenz des Empfängers gemischt wird.
4. Funkortungsgerät gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel, um die auf der Sendeseite verwendeteVervielfacherstufe für die Quarzfrequenz nur zum Zeitpunkt der Aussendung der Impulse zu öffnen.
5. Funkortungsgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskanal zusätzlich eine rauscharme Wanderfeldröhre aufweist, welche zwischen der üblichen Sende-Empfangs-Weiche und der ersten Mischstufe des Empfängers als Verstärker eingeschaltet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein nach dem Rückstrahlprinzip arbeitendes Funkortungsgerät mit Aussendung von Höchstfrequenzimpulszügen zufällig und stufenweise schwankender Sendefrequenz und Empfangsüberlagerung durch einen Überlagerungsoszillator, dessen Frequenz unter unmittelbarer Beaufschlagung seitens des Sendeteils gleichlaufende und gleichartige Anderungen ausführt.

Es sind Funkortungsgeräte bekannt, bei denen die Sendefrequenz stetig oder diskontinuierlich verändert wird, damit die Einwirkung von Störsendern verringert wird. Da man aber empfangsseitig eine möglichst konstante Zwischenfrequenz zu erhalten wünscht, wird die Überlagerungsfrequenz von der zufällig schwankenden Sendefrequenz abgeleitet, gewöhnlich durch Überlagerung einer festen Frequenz. Die Überlagerungsfrequenz führt dann die gleichen Schwankungen wie die Sendefrequenz aus, und diese Schwankungen werden durch die Bildung der Differenzfrequenz mit den empfangenen Signalen beseitigt, so daß man eine verhältnismäßig konstante Zwischenfrequenz erhält.

Diese bekannten Geräte weisen aber den Nachteil auf, daß die Frequenzänderungen, die während der Laufzeit der Impulse erfolgen, nicht berücksichtigt werden. Gewöhnlich wird sich also die Sendefrequenz - und damit die Überlagerungsfrequenz -etwas geändert haben, bis die ausgesendeten Impulse zum Ziel und wieder zurück zum Empfänger gelaufen sind. Die Zwischenfrequenz ist dann nicht vollständig konstant, sondern schwankt um diese Frequenzänderungen, die während der Laufzeit eines Impulses möglich sind. Der Zwischenfrequenzkanal muß also entsprechend breitbandig ausgelegt werden, wodurch die Schutzwirkung gegen Störsender entsprechend herabgesetzt wird.

Diese Nachteile fallen nicht sehr ins Gewicht, wenn die Sendefrequenz nicht allzu hoch ist, da in diesem Fall die Zwischenfrequenz verhältnismäßig hoch gewählt werden kann, so daß die Restschwankungen prozentual klein sind. Die Restschwankungen können noch weiter herabgesetzt werden, wenn verhältnismäßig langsame und stetige Frequenzänderungen vorgenommen werden.

Wenn dagegen mit Höchstfrequenzwellen gearbeitet wird, liegt die Zwischenfrequenz nach ein- oder zweimaliger Umsetzung meist mehrere Größenordnungen tiefer als die Sendefrequenz. In diesem Fall können die während der Impulslaufzeit entstehenden Frequenzänderungen sehr störend in Erscheinung treten.