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Publication number: DEC0009561MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 25. Juni 1954 Bekaniitg>eimadit am 23. August 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTANMELDUNG

KLASSE 21a⁴ GRUPPE 48ei INTERNAT. KLASSE H 04 ρ

C 9561 VIIIa I'21 a*

Henri Familier, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Compagnie Generale de Telegraphie sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt, Gräfelfing bei München

Vorrichtung zur Feststellung und Rückgängigmachung

der Abweichungen des Frequenzmodulationsverlaufs vom Sollwert für frequenzmodulierte Rückstrahlentfernungsmeßgeräte

Die !Priorität der Anmeldung in Frankreich vom 26. Juni 1953 ist in Anspruch genommen

Es sind) firequenzmodulierte Enitfernungsmeßgeräte bekannt, bei denen¹ die in einem Empfänger erzeugten Schwebungen zwischen einer unmittelbar von einem periodisch frequenzmodulierten Sender kommenden Welle und eimer von demselben Sender erzeugten und an einem passiven Gegenstand oder einer Antwortbake reflektierten Welle ausgenutzt werden. Hierdurch kann die Entfernung des Gegenstandes oder der Bake vom Sender bestimmt ■werden. In solchen Systemen ist der gemessene Wert relativer Natur und hängt von den speziellen Modulationsbedingungen ab. Die zu bestimmende Entfernung d ist durch folgende Gleichung bestimmt:

Hierbei ist AF der Frequenzhub und f_b dlie Schwebungsfrequenz zwischen der gesendeten und der empfangenen WeI¹Ie. Diese Frequenz wird durch einen Entfernungsanzeiger gemessen, der einen Frequenzmesser, einen Diskriminator oder

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ein diskontinuierliches Zählwerk darstellen kann. Letzteres zählt die Anzahl der Schwebungen während einer Modulationsperiode dies Senders. Ferner , bedeutet T die Modulationsperiode und K . eine Konstante, deren' Wert von dem angenommenen Modulationsgesetz abhängt.

Die zu bestimmende Entfernung d erhält man

also durch Messung der Schwebungsfrequenz f_b, wobei die Genauigkeit um so größer wird, je geringer die Schwankungen der drei Parameter K, T, AF sind.

Die Modulationsperiode T kann als konstant angesehen werden, da sie im allgemeinen durch einen von einem piezoelektrischen Quarz stabilisierten Oszillator aufrechterhaken wird. Infolgedessen läuft das Problem darauf hinaus, die folgenden beiden Bedingungen zu erfüllen,:

a) Die Modulationsform, die den Faktor K bestimmt, soll sich während der Messungen nicht ändern. Dies ist im allgemeinen der Fall.

b)¹ Der Frequenzhub AF soll konstant bleiben. Dies ist im wesentlichen ein Stabilisierungsproblem. Wenn das Entfernungsmeßgerät die Anzeige der Entfernung auf V₁₀₀₀ genau liefern soll,

²^ muß das Verhältnis auf ¹Z₂₀₀₀ oder sogar auf

V₃₀₀₀ konstant sein.

Zur Feststellung und Rückgängigmachung der Abweichungen des Frequenzmodulationsverlaufs vom Sollwert sind an sich bereits verschiedene Verfahren gebräuchlich. So ist es bekannt, die Entfernung zwischen dem Sender und einer Antwortbake zu messen, wobei letztere in einer Entfernung aufgestellt ist, die durch Vermessung genauestens bekannt ist (beispielsweise auf 10-⁴). Dieses Verfahren hat einen ernsten Nachteil. Um die Schwebungsfrequenz zu messen, wird die An- . zahl f_bT der Schwebungswechsel während) einer Modulationsperiode gezählt. Diese ist nicht notwendigerweise eine ganze Zahl. Der zur Messung von f_bT verwendete Zähler liefert also nur einen angenäherten Wert dieser Zahl, beispielsweise einen Wert, dier auf die nächstkleinere ganze Zahl abgerundet ist. Dies gibt einen Fehler für die Entfernungsmessung.

Demgemäß muß die Bezugsbake in einer großen Entfernung d₀ aufgestellt werden, wenn der feste Fehler nur einen kleinen relativen Fehler in der Größenordnung von ¹Z₂₀₀₀ bei der Entfernungsmessung mittels des Entfernungsmeßgerätes liefern soll.

Für einen Frequenzhub AF = ± 2 MHz und ein lineares Modülationsgesetz ist die Genauigkeit in der Entfernungsmessung mittels des erwähnten Gerätes von dter Größenordnung von ¹Z₂₀₀₀, wenn d₀ 40 km übersteigt. Nun ist es aber schwierig, eine Entfernung von 40 km mit genügender Genauigkeit zu vermessen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung und Rückgängigmachung der Ab-

weichungen des Frequenzmodulationsverlaufs vom Sollwert für frequenzmodulierte Rückstrahlentfernungsmeßgeräte, die von einer in bekannter Entfernung aufgestellten Reflexionsbake Gebrauch macht, bei der jedoch der geschilderte Nachteil vermieden ist.

Bei Anwendung der Erfindung kann die Bezugsbake in einer Entfernung von etwa 5 bis 10 km von dem Entfernungsmeßgerät aufgestellt werden. Diese Entfernung kann noch--mit großer Genauigkeit vermessen werden. Die Feststellvorrichtung selbst umfaßt folgende Einzelteile:

Ein Zählwerk zur Zählung einer Anzahl der durch reflektierte Energie erzeugten Schwebungen, die kleiner als die Zahl der während einer Modulationsperiode erzeugten Schwebungen ist, und zur Ableitung, eines Signals durch die letzte zu zählende Schwebung jeder Modiulationsperiode, einen stabilisierten Oszillator, der auf dem Sollwert der Frequenz dieser Schwebungen arbeitet, einen Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen mit dieser Frequenz steuert und nur den den gezählten Schwebungen seiner Zahl nach entsprechenden Impuls weiterleitet, ferner ein Kippgerät, das den Oszillator und das Zählwerk beim Auftreten der ersten 'Schwebungsampllitudie jeder Modulationsperiode. gleichzeitig in Tätigkeit setzt, und schließlich einen Zeitdiskrimiinator, an dessen einem Eingang das Signal des Zählwerks auftritt, während seinem anderen Eingang der eine Impuls des Impulsgenerators zugeführt wird, und an dessen Ausgang eine die gegenseitige Zeitabweichung der Eingangszeichen nach Größe und: Richtung charakterisierende Spannung zur Feststellung der Abweichungen des Frequenzmodulationsverlaufs vom Sollwert und zur Naebregelung des Frequenzgebers auftritt.

Die Erfindung wird am besten aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung verständlich. Hierin zeigt

Fig. ι ein schematisches Schaltbild! eines frequenzmodulierten Entfernungsmeßgerätes, das mit einer Antwortbake und der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist,

Fig. 2 die Schwebungen, die von der. Anordnung nach Fig. 1 erzeugt werden, und das zugehörige lineare Modülationsgesetz und

Fig. 3 schematisch ein Blockschaltbild¹ der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Nach Fig. 1 ist eine Antwortbake 1 in einer Entfernung d₀ von dem Entfernungsmeßgerät aufgestellt. Letzteres besteht aus dem Sender 2 und dem Empfänger 3, an dien diie erfindungsgemäße Vorrichtung 4 angeschlossen ist.

Das Gerät soll mit einem Frequenzhub AF₀ und nach einem Modulationsgesetz arbeiten, welches dem Faktor K₀ entspricht. Wenn es dies tatsächlich tut, ist unter diesen Umständen die zu messende Entfernung mit der in einer Modulationsperiode auftretenden Schwebungsanzahl durch Formel (1) verknüpft:

d_n = K_n

(2)

Die Bake 1 befindiet sich vorzugsweise in einer solchen Entfernung d₀, daß die -von der Messung

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dieser Entfernung herrührende Schwebungsanzahl eine ganze Zahl N ist. Es gilt also:

Es ist angenommen, daß diese Entfernung d₀ so gewählt ist, daß sie durch Landvermessung mit großer Genauigkeit bestimmt werden kann. Beispielsweise kann sie zwischen 7 und 10 km liegen.

Die Vermessungsgenauigkeit kann etwa die Größenordnung von Vioooo erreichen.

Aus verschiedenen Gründen kann es vorkommen, daß das Entfernungsmeßgerät nicht mehr gemäß -dem vorgeschriebenen Frequenzhub arbeitet. Der Frequenzhub AF kann also einen Wert annehmen, der vom berechneten Weft ZlF₀ abweicht, so daß dSe Messung nicht mit genügender Genauigkeit durchgeführt werden kann. Im Gegensatz dazu nimmt dier Faktor K selten einen Wert an, der vom berechneten Wert K₀ wesentlich abweicht.

In Fig. 2 ist die Wellenform der Schiwebungs- :spannungen V als Funktion der Zeit t aufgezeichnet. Bekanntlich erfährt dieses Signal einen· Phasensprung in dien Zeitpunkten C₁ und t_v welche Beginn und Ende der Modulationsperiode bezeichnen. Es ist angenommen, daß das Modulationsgesetz sägezahnmäßig verläuft. Das ausgesandte und das reflektierte Signal nach der Demodulation sind¹ im oberen Teil der Fig. 2 dargestellt.

Fig. 3 zeigt beispielsweise eine Vorrichtung zur

Durchführung der Messung der Abweichungen.

Ein Kippgerät 5, das an den Empfänger 3 angeschlossen ist, wird ausgelöst, wenn die Schiwebungsamplitude zum erstenmal einen gewissen Schwellenwert V₀ überschreitet. In diesem Augenblick t₂ setzt das Kippgerät 5 ein Zählwerk 6 in Tätigkeit, das N—p, vorzugsweise N·—1, im Empfänger auftretende Schwebungen abzählt, wobei N die während einer Modulationsperiode erzeugte SchwebungsanziaW, ρ eine kleinere ganze Zahl ist, und darnach im Zeitpunkt i₃ ein Signal abgibt.

Das Kippgerät löst ferner einen stabilisierten, beispielsweise quarzstabilisierten Oszillator 7 aus. Dieser Oszillator steuert einen Impulsgenerator 9, der regelmäßige Impulse mit einer Sollwert-

Ύ
periode --7- erzeugt.

N

Der Impuls mit der Ordnungszahl N—p bzw. N—ι wird einem an sich bekannten Zeitdiskriminator 8 zugeführt. Dieser empfängt ferner im Zeitpunkt t_z das Signal, das vom Zählwerk 6 nach der Abzahlung von A^r —ρ bzw. N·—1 Schwebungen erzeugt wird.

Wenn der Frequenzhub AF von AF₀ abweicht¹, treffein diese beiden Signale nicht gleichzeitig ein.

Am Ausgang der Vorrichtung 8 erhält man somit eine Spannung, deren Vorzeichen und Größe von der Reihenfolge, in welcher die beiden Signale einander folgen, sowie von der Zeitspanne zwischen ihnen abhängt. Diese Spannung ist ein Maß für AF. Sie kann auch zur Nachregeluing des Frequenzgebers des Entfernungsmeßgerätes auf den Wert AF₀ verwendet werden.

Unter der Annahme, daß N = 50 ist und eine Genauigkeit von V2000 erreicht werden soll, braucht diie für die Meßvorrichtung erforderliche Genauigkeit nur Vso zu betragen. Hierbei ist vorausgesetzt, daß die Genauigkeit der Vermessung und die Oszillatorgenauigkeit in dfer Größenordnung

von 1 / 11 pcpn

^vun /10000 negen.

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur Feststellung und Rückgängigmachung der Abweichungen des Frequenzmodulationsverlaufs vom Sollwert für frequenzmodulierte Rückstrahlentfernungsmeßgeräte mittels einer Antwortbake, die in bekannter Entfernung vom Entfernungsmeßgerät aufgestellt ist undl die vom Sender erzeugte Energie reflektiert, gekennzeichnet durch, ein Zählwerk (6) zur Zählung einer Anzahl der durch die reflektierte Energie erzeugten Schwebungen, die kleiner als die Zahl der während einer Modulationsperiode erzeugten Schwebuogen ist, und zur Ableitung eines Signals durch die letzte zu zählende Schwebung jeder Modulationsperiode, einen stabilisierten Oszillator (7), der auf dem Sollwert der Frequenz dieser Schwebungen arbeitet, einen Impulsgenerator (9) zur Erzeugung von Impulsen mit dieser Frequenz steuert und nur den den gezählten Schwebungen seiner Zahl¹ nach entsprechenden Impuls weiterleitet, ferner ein Kippgerät (5), das den Oszillator (7) und dlas Zählwerk (6) beim Auftreten der ersten Schwebungsamplitude jeder Modulationsperiode gleichzeitig in Tätigkeit setzt, und schließlich einen Zeitdiskriminator (8), an dessen einem Eingang das Signal des Zählwerks auftritt, während seinem anderen Eingang der eine Impuls des Impulsgenerators zugeführt wird, und an dessen Ausgang eine die gegenseitige Zeitabweichung der Eingangszeicheni nach Größe und Richtung charakterisierende Spannung zur Feststellung der Abweichungen des Frequenzmodulatiönsverlaufs vom Sollwert und zur Nachregelung des Frequenzgebers auftritt,

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 21414456.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen