NL8401024A

NL8401024A - METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING SPATIAL DELAY BETWEEN TWO SIGNALS OF THE SAME FREQUENCY, IN PARTICULAR IN THE HYPERFREQUENT BAND

Info

Publication number: NL8401024A
Application number: NL8401024A
Authority: NL
Original assignee: Thomson Csf
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1984-04-01
Publication date: 1991-12-02
Also published as: IT1235232B; GB2251748A; FR2661507A1; GB2251748B; FR2661507B1; DE3411653A1; IT8467306A0

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het meten van de ruimtelijke vertraging tussen twee signalen van dezelfde frequentie, in het bijzonder in de hyperfrequent band.Short designation: Method and device for measuring the spatial delay between two signals of the same frequency, in particular in the hyper-frequency band.

De onderhavige uitvinding betreft een werkwijze en inrichting voor het meten van de ruimtelijke frequentie tussen twee signalen van dezelfde frequentie, in het bijzonder in de hyperfrequent band.The present invention relates to a method and apparatus for measuring the spatial frequency between two signals of the same frequency, in particular in the hyper-frequency band.

Een dergelijke inrichting wordt b.v. gebruikt in een fasegoniometer, waarvan het principeschema is weergegeven in de bijgaande fig.l en die tracht om ten opzichte van een referentievlak de hoek Θ te bepalen van het frontP van een golf, teneinde de relatieve richting van de zender van deze golf te bepalen.Such a device is e.g. used in a phase goniometer, the principle diagram of which is shown in the accompanying Figure 1 and which attempts to determine the angle Θ of the frontP of a wave relative to a reference plane, in order to determine the relative direction of the transmitter of this wave.

Men duidt met de ruimtelijke vertraging S het verschil aan van de wegen die doorlopen worden door twee punten en P^ van het uitgezonden golffront voordat het referentievlak wordt bereikt. Zoals in fig.l is weergegeven plaatst men twee ontvangantennes A en A^ die gescheiden zijn door een afstand d en in een vlak liggen dat het referentievlak vormt. Het front P van de ontvangen golf maakt een hoek 6 met dit referentievlak.The spatial delay S denotes the difference of the paths traversed by two points and P ^ of the emitted wave front before the reference plane is reached. As shown in Fig. 1, two receiving antennas A and A ^ are placed which are separated by a distance d and lie in a plane forming the reference plane. The front P of the received wave makes an angle 6 with this reference plane.

De ruimtelijke vertraging S wordt eveneens weergegeven door de afstand (A^P^) van de eerste antenne A^ tot het front P wanneer dit de tweede antenne A^ bereikt (A^P^ = 0).The spatial delay S is also represented by the distance (A ^ P ^) from the first antenna A ^ to the front P when it reaches the second antenna A ^ (A ^ P ^ = 0).

Een eerste betrekking (1) verbindt de ruimtelijke vertraging S met de afstand cl van de antennes: S = d.sin 0(1)A first relation (1) connects the spatial delay S to the distance cl of the antennas: S = d.sin 0 (1)

De ruimtelijke vertraging S wordt anderzijds vastgelegd uitgaande van de relatieve fase φ en de frequentie _f, waarmede overeenkomt de golflengte X , van de twee signalen r (t) en r^ (t) ontvangen door de antennes A resp. A_. De ruimtelijke vertraging S wordt in feite (2) vastgelegd door de betrekking (2) waarin c de lichtsnelheid is.The spatial delay S is, on the other hand, determined from the relative phase φ and the frequency _f, which corresponds to the wavelength X, of the two signals r (t) and r ^ (t) received by the antennas A, respectively. A_. The spatial delay S is in fact (2) fixed by the relationship (2) in which c is the speed of light.

De klassieke fasegoniometers zijn uitgerust met een inrichting 1 die de relatieve fase φ meet van de signalen die resp. worden ontvangen door de twee antennes A^ en en de frequentie £ meet. Men moet dan de ruimtelijke vertraging S berekenen door de betrekking (2), wat toestaat om de aankomstrichting © te kennen van de uitzendingen door gebruikmaking van de betrekking (1). Deze aankomstrichting Θ kan slechts bekend zijn na het meten van de frequentie £ van de ontvangen signalen.The classical phase goniometers are equipped with a device 1 which measures the relative phase φ of the signals resp. are received by the two antennas A ^ and and measure the frequency £. One then has to calculate the spatial delay S by the relationship (2), which allows to know the direction of arrival © of the transmissions using the relationship (1). This arrival direction Θ can only be known after measuring the frequency β of the received signals.

Op het gebied van de hyperfrequenties b.v., wordt de fase ^ gemeten met behulp van fasediscriminators die signalen afgeven waarvan de relatieve amplitude met de fase is verbonden door een bekende wetmatigheid. Ook de frequentie £ kan worden gemeten met behulp van een andere fasediscriminator, waarvan de fase-frequentiewetmatigheid bekend is. Maar de voorafgaande bekendheid van de frequentie houdt de noodzaak in van gespecialiseerde schakelingen, wat een groot bezwaar is in het kader van de toepassingen van de fasegoniometer, in het bijzonder in het geval van werking bij zeer brede band.For example, in the field of hyper-frequencies, the phase is measured with the aid of phase discriminators which output signals whose relative amplitude is connected to the phase by a known law. The frequency £ can also be measured with the aid of another phase discriminator, the phase frequency of which is known. But the prior knowledge of the frequency implies the need for specialized circuits, which is a major drawback in the applications of the phase goniometer, especially in the case of operation at very wide band.

De onderhavige uitvinding staat toe de bovengenoemde bezwaren op te heffen.The present invention allows to overcome the above drawbacks.

De uitvinding bestaat uit het gebruikmaken van de eigenschappen van de relatieve fase van twee signalen van dezelfde frequentie die zich in tegenovergestelde richtingen voortplanten, wat de meting toestaat, over een brede frequentieband, van de ruimtelijke vertraging van de twee signalen zonder dat er behoefte bestaat aan het meten of kennen van hun frequentie.The invention consists in utilizing the properties of the relative phase of two signals of the same frequency propagating in opposite directions, which allows the measurement, over a wide frequency band, of the spatial delay of the two signals without the need for measuring or knowing their frequency.

Volgens de uitvinding wordt de werkwijze voor het meten van de ruimtelijke vertraging tussen de twee invallende signalen van dezelfde frequentie gekenmerkt, doordat hij achtereenvolgens de volgende trappen omvat: - het injecteren van twee signalen aan de ingang van de overdrachts-middelen, zodanig dat zij zich in de overdrachtsmiddelen in tegenovergestelde richtingen voortplanten; - het bepalen van een referentieafstand ten opzichte van een van de injectiepunten, waarvoor de elektrische banen gelijk zijn die resp. door de twee signalen vanaf hun injectiepunt in de transmissiemiddelen worden doorlopen; - het opwekken van de omhullende van de resulterende golf die in de overdrachtsmiddelen bestaat; - het meten van de tussenruimte die de referentieafstand en de plaats van de maximum amplitude van de dichtstbijliggende omhullende van deze referentieafstand scheidt en de berekening van de ruimtelijke vertraging die tussen de twee invallende signalen van dezelfde frequentie bestaat aan de ingang van de overdrachtsmiddelen en die gelijk is aan het dubbele van de berekende tussenruimte.According to the invention, the method for measuring the spatial delay between the two incident signals of the same frequency is characterized in that it successively comprises the following steps: - injecting two signals at the input of the transmission means, such that they are propagate in opposite directions in the transfer means; determining a reference distance with respect to one of the injection points, for which the electric paths are equal to resp. traversed by the two signals from their injection point into the transmission means; - generating the envelope of the resulting wave that exists in the transfer means; - measuring the spacing separating the reference distance and the location of the maximum amplitude of the nearest envelope from this reference distance and calculating the spatial delay existing between the two incident signals of the same frequency at the input of the transmission means and equal is double the calculated spacing.

Een ander voordeel van de onderhavige uitvinding is dat eveneens de meting mogelijk is van de frequentie van deze signalen, welke meting uitsluitend of parallel met de meting van de ruimtelijke vertraging kan worden uitgevoerd.Another advantage of the present invention is that it is also possible to measure the frequency of these signals, which measurement can be performed exclusively or in parallel with the measurement of the spatial delay.

Een volgend voordeel van de onderhavige uitvinding is dat de berekening is toegestaan van de ruimtelijke vertraging die bestaat tussen de twee complexe signalen die zijn samengesteld uit eenzelfde aantal elementaire signalen van verschillende frequentie.A further advantage of the present invention is that it allows the calculation of the spatial delay that exists between the two complex signals composed of the same number of elementary signals of different frequency.

Andere voordelen en kenmerken van de onderhavige uitvinding zullen naar voren treden bij het lezen van de gedetailleerde beschrijving die in het onderstaande wordt gegeven met verwijzing naar de bijgaande figuren, welke voorstellen: - Fig.l, het principeschema van een fasegoniometer, dat reeds in de inleiding is beschreven; - Fig.2, het synoptische schema van de inrichting volgens de uitvinding; - Fig.3, een uitvoeringsvorm van een gedeelte van de inrichting van fig.2; - Fig.4, een uitvoeringsvariant van het gedeelte van de inrichting volgens de uitvinding weergegeven in fig.3; en - Fig.5, een andere uitvoeringsvariant van het gedeelte van de inrichting volgens de uitvinding weergegeven in fig.3.Other advantages and features of the present invention will emerge upon reading the detailed description given below with reference to the accompanying figures, which represent: - Fig. 1, the principle diagram of a phase goniometer, which has already been introduction has been described; - Fig. 2, the synoptic diagram of the device according to the invention; - Fig. 3, an embodiment of a part of the device of Fig. 2; Fig. 4, an embodiment variant of the part of the device according to the invention shown in Fig. 3; and - Fig. 5, another embodiment variant of the part of the device according to the invention shown in Fig. 3.

Fig.2 toont het synoptische schema van de inrichting volgens de uitvinding. De twee signalen met dezelfde frequentie _f, waarmede de golflengte \ overeenkomt, worden aangelegd aan de eerste en de tweede ingang A resp. B van de overdrachtsmiddelen en planten zich in tegenovergestelde richtingen voort.Fig. 2 shows the synoptic diagram of the device according to the invention. The two signals of the same frequency _f, with which the wavelength \ corresponds, are applied to the first and the second input A, respectively. B of the transfer means and propagate in opposite directions.

De overdrachtsmiddelen 2 kunnen overdrachtlijnen zijn (zoals in fig.3, 4, 5 b.v. zijn weergegeven) of meer plaatselijke schakelingen (niet weergegeven ).The transfer means 2 may be transfer lines (as shown in Figs. 3, 4, 5, for example) or more local circuits (not shown).

Men duidt met Mo het referentiepunt aan dat ligt op een zgn. referentieafstand van een injectiepunt, A b.v., en waarvoor de elektrische banen die door de twee invallende signalen worden doorlopen gelijk zijn.Mo refers to the reference point which lies at a so-called reference distance of an injection point, e.g. A, for which the electric paths traversed by the two incident signals are equal.

Het door de overdrachtsmiddelen 2 afgegeven signaal wordt aangelegd aan de ingang van een schakeling 3, die de omhullende bepaalt van het signaal dat aan zijn ingang wordt aangelegd.The signal output by the transfer means 2 is applied to the input of a circuit 3, which determines the envelope of the signal applied to its input.

Een rekenschakeling 4 bepaalt de afstand so van het eerste maximum van de omhullende, bepaald door de schakeling 3, tot het referentiepunt Mo van de overdrachtsmiddelen 2. Hij berekent eveneens de ruimtelijke vertraging S die gelijk is, zoals men in het onderstaande zal aantonen, aan het dubbele van de afstand so en eventueel de richting © van het golffront wanneer de twee signalen die aan de ingang van de overdrachtsmiddelen 2 worden aangelegd van dit golffront afkomstig zijn.A calculation circuit 4 determines the distance so from the first maximum of the envelope, determined by the circuit 3, to the reference point Mo of the transfer means 2. It also calculates the spatial delay S, which will be equal, as will be shown below. double the distance s0 and possibly the direction © of the wave front when the two signals applied to the input of the transfer means 2 originate from this wave front.

Wanneer men de frequentie van de twee invallende signalen wenst te meten, berekent een schakeling 5 de frequentie f van de ingangssignalen van de inrichting uitgaande van de afstand die twee opeenvolgende maxima scheidt van de omhullende van het resulterende signaal dat bestaat in de overdrachtsmiddelen 2. De rekenmethoden zijn in het onderstaande beschreven.If one wishes to measure the frequency of the two incident signals, a circuit 5 calculates the frequency f of the input signals of the device from the distance separating two consecutive maxima from the envelope of the resulting signal consisting in the transmission means 2. The calculation methods are described below.

De werking van de inrichting volgens de uitvinding die in fig.2 is weergegeven wordt in het onderstaande beschreven met verwijzing naar fig.2 en 3.The operation of the device according to the invention shown in fig. 2 is described below with reference to fig. 2 and 3.

Een eerste uitvoeringsvorm van de overdrachtsmiddelen 2 en van de schakeling 3 voor de bepaling van de omhullende is weergegeven in fig.3.A first embodiment of the transfer means 2 and of the circuit 3 for determining the envelope is shown in Fig. 3.

De overdrachtsmiddelen zijn b.v. samegesteld uit een eenvoudige overdrachtslijn 200, waarbij aan de twee einden A en B van deze lijn resp. de twee invallende signalen met de frequentie £ worden aangelegd.The transfer means are e.g. composed from a simple transfer line 200, with the two ends A and B of this line resp. the two incident signals are applied with the frequency £.

De gelijktijdige aanwezigheid van twee signalen op eenzelfde lijn veroorzaakt een stationair golfstelsel.The simultaneous presence of two signals on the same line causes a stationary wave system.

De onderhavige uitvinding is, zoals reeds werd vermeld, gebaseerd op het gebruik van de eigenschappen van de relatieve fase van twee signalen van dezelfde frequentie die integenovergestelde richtingen door de overdrachtsmiddelen worden voortgeplant, waarbij het vervolg van de behandeling de resulterende stationaire golf betreft. Volgens een niet beperkend uitvoeringsvoorbeeld wordt de opgewekt stationaire golf door bemonstering afgenomen d.m.v. N koppelmiddelen 201, 202,..., 20N.Men veronderstelt dat de koppelingen gering zijn, zodat het stationaire stelsel niet wordt verstoord.The present invention, as already mentioned, is based on the use of the properties of the relative phase of two signals of the same frequency propagated in opposite directions by the transfer means, the remainder of the treatment being the resulting stationary wave. According to a non-limiting exemplary embodiment, the generated stationary wave is collected by sampling by means of N coupling means 201, 202, ..., 20N. It is assumed that the coupling is small, so that the stationary system is not disturbed.

De schakeling 3 die de omhullende van de stationaire golf bepaalt kan op niet beperkende wijze worden gevormd door N detectors 301, 302,...., 30N die resp. behoren bij de koppelmiddelen 201, 202,...., 20N en elk een monster afgeven van de omhullende van de stationaire golf. Het aantal en de plaatsing van de koppelmiddelen 201, 202,...., 20N worden door de deskundige bepaald, door gebruik van het theorema van Shannon, zodanig dat aan de uitgang van de detectors 301, 302,....,30N opnieuw de omhullende wordt gevormd van de stationaire golf in de frequentieband van werking.The circuit 3 determining the envelope of the stationary wave can be formed in a non-limiting manner by N detectors 301, 302, ..., 30N which respectively. associated with the coupling means 201, 202, ...., 20N and each delivering a sample of the envelope of the stationary wave. The number and placement of the coupling means 201, 202, ...., 20N are determined by the skilled person, using Shannon's theorem, such that at the output of the detectors 301, 302, ..., 30N again the envelope is formed from the stationary wave in the frequency band of operation.

De gedetecteerde monsters die door de N detectors 301, 302,..., 30N worden afgegeven, worden aangelegd aan de ingang van een ruimte-tijdomvorm-inrichting 31, die aan een eerste ingang 311 een periodiek signaal Sp afgeeft, dat de bemonsterde variaties voorstelt van de uitgangsspanning van N detectors, d.w.z. de variaties van de omhullende van de stationaire golf die in de overdrachtsmiddelen 2 wordt opgewekt. Aan een tweede uitgang 312 geeft de ruimte-tijdomvorminrichting 31 een ruimte-tijdreferentie-signaal af. De detectors zijn bij voorkeur kwadratische detectors.The detected samples output from the N detectors 301, 302, ..., 30N are applied to the input of a space-time converter 31, which outputs a periodic signal Sp at a first input 311, which samples the sampled variations represents the output voltage of N detectors, ie the variations of the envelope of the stationary wave generated in the transfer means 2. The space-time converter 31 outputs a space-time reference signal at a second output 312. The detectors are preferably quadratic detectors.

De omvorminrichting kan, volgens een niet beperkend, niet weergegeven voorbeeld, een schakelaar met N ingangen zijn die resp. de uitgangssignalen van de detectors 301, 302,..., 30N ontvangen en deze de een na de andere schakelen naar de eerste ingang 311 op een bepaald ritme dat gestuurd wordt door een uitwendig impulssignaal. Het referentiesignaal SD is in Π dit geval een signaal dat de positie voorstelt van elk afgenomen en gedetecteerd monster ten opzichte van de referentieafstand, en wordt verkregen door een (niet weergegeven) generatorschakeling uitgaande van het stuur-impulssignaal en van de bekende verdeling van N koppelmiddelen 201, 202,..., 20N aan de overdrachtsmiddelen 2.According to a non-limiting example, not shown, the converter can be a switch with N inputs resp. receive the output signals of the detectors 301, 302, ..., 30N and switch them one after the other to the first input 311 at a certain rhythm which is controlled by an external pulse signal. The reference signal SD in this case is a signal representing the position of each sample taken and detected relative to the reference distance, and is obtained by a generator circuit (not shown) starting from the control pulse signal and from the known distribution of N coupling means 201, 202, ..., 20N to the transfer means 2.

Het is eveneens mogelijk om de uitgangsspanningen van de parallel-detectors op momentane wijze te gebruiken, teneinde de snelle ontwikkeling te kennen van de een of meer gemeten grootheden, zoals b.v. in een radar met impulssamendrukking, van de variatie van de frequentie HF in een impuls.It is also possible to use the output voltages of the parallel detectors in a momentary manner in order to know the rapid development of the one or more measured quantities, such as e.g. in a pulse compression radar, of the variation of the frequency HF in a pulse.

De gelijktijdige aanwezigheid van twee signalen op eenzelfde lijn, zoals het geval is bij de uitvoeringsvorm van fig.3, doet een stationair golfstelsel ontstaan. Het als referentie gekozen punt Mo is dan het middenpunt van de overdrachtslijn 200.The simultaneous presence of two signals on the same line, as is the case with the embodiment of Figure 3, creates a stationary wave system. The point Mo selected as reference is then the center point of the transfer line 200.

De faseverschuivingen die door elk van de twee ingangssignalen worden ondergaan tussen de respectieve ingang A of B en het referentiepunt Mo van de overdrachtslijn zijn gelijk en hierdoor is hun relatieve fasever-schuiving op het referentiepunt Mo gelijk aan hun relatieve faseverschui-ving Θ aan de ingang van de overdrachtslijn 200.The phase shifts undergone by each of the two input signals between the respective input A or B and the reference point Mo of the transmission line are equal and therefore their relative phase shift at the reference point Mo is equal to their relative phase shift Θ at the input of the transfer line 200.

Op elk punt van de overdrachtslijn dat op een afstand _s ligt van het referentiepunt Mo wordt de opgewekte spanning e(s) uitgedrukt door de betrekking (3) :At any point of the transmission line which is a distance _s from the reference point Mo, the generated voltage e (s) is expressed by the relationship (3):

waarin - E een spanning is afhankelijk van de amplitude van de aan elk einde van de lijn geïnjecteerde signalen; - $ het faseverschil is van de twee ingangssignalen van de over-drachtslijn; enwhere - E is a voltage depending on the amplitude of the signals injected at each end of the line; - $ is the phase difference of the two input signals of the transmission line; and

.f zijn resp. de golflengte en de pulsatie van de ingangssignalen..f are resp. the wavelength and pulsation of the input signals.

Er is verondersteld, dat de koppelmiddelen 201, 202, .,.,20N zodanig zijn uitgevoerd, dat zij de opgewekte stationaire golf niet verstoren.It is assumed that the coupling means 201, 202,.,. 20N are designed in such a way that they do not disturb the generated stationary wave.

De spanning E (s) die langs de lijn door de kwadratische detectors wordt gedetecteerd is evenredig aanThe voltage E (s) detected along the line by the quadratic detectors is proportional to

De maxima van de spanning langs de lijn doen zich voor op punten die op een lengte s van het referentiepunt Mo liggen, zodanig dat:The stresses along the line occur at points lying at a length s of the reference point Mo, such that:

(4) waarin k een relatief getal is.(4) where k is a relative number.

De afstand s^ van de maxima kan men daardoor uitdrukken afhankelijk van de faseverschuiving , van de golflengte en van k door de betrekking (5)The distance s ^ from the maxima can therefore be expressed depending on the phase shift, the wavelength and k by the relationship (5)

(5)(5)

Wanneer men met so de grootheid (6) aanduidt, wordt de afstand £ van de maxima tot het middenpunt of referentiepunt Mo van de lijn wordt gegeven doorWhen the quantity (6) is indicated with so, the distance £ from the maxima to the midpoint or reference point Mo of the line is given by

(7)(7)

Welnu in de aanhef van de beschrijving is de ruimtelijke vertraging g vastceleerd door de betrekking (2) (2)In the preamble of the description, the spatial delay g is fixed by the relationship (2) (2)

De vergelijking van de betrekkingen (2) en (6) staat toe om de ruimtelijke vertraging S uit te drukken afhankelijk van de afstand so van het eerste maximum tot het referentiepunt Mo door de onderstaande vergelijking (8): S = 2.so (8)The equation of relations (2) and (6) allows to express the spatial delay S depending on the distance so from the first maximum to the reference point Mo by the equation (8) below: S = 2.so (8 )

De ruimtelijke vertraging S, of het verschil van weg doorlopen door de twee ingangssignalen voordat zij op de overdrachtslijn 200 worden geïnjecteerd, wordt daardoor gegeven door de gelijkheid (8) die onafhankelijk is van de golflengte λ en hierdoor van de frequentie f_ van de ingangssignalen.The spatial delay S, or the difference of path traversed by the two input signals before they are injected on the transmission line 200, is therefore given by the equality (8) which is independent of the wavelength λ and hence of the frequency f_ of the input signals.

De schakeling 4 van fig.l meet dus de afstand so van het eerste maximum aangrenzend van het referentiepunt Mo en berekent vervolgens de ruimtelijke vertraging S = 2.so. Hij berekent eveneens de richting van het golffront met de betrekking (1) aangegeven in de inleiding van de beschrijving,The circuit 4 of Fig. 1 thus measures the distance so of the first maximum adjacent to the reference point Mo and then calculates the spatial delay S = 2.so. He also calculates the direction of the wave front with the relationship (1) indicated in the introduction to the description,

wanneer men veronderstelt, dat de twee signalen die geïnjecteerd worden op de ingangen A en B van de overdrachtsmiddelen 2 van een zelfde golf afkomstig zijn, dat de afstand <3 die de twee ontvangantennes Al en A2 scheidt (fig.l) bekend is en dat de elektrische wegen die de antennes Al en A2 aan de ingangen A resp. B van de overdrachtsmiddelen 2 gelijk zijn.assuming that the two signals injected at the inputs A and B of the transfer means 2 originate from the same wave, that the distance <3 separating the two receiving antennas A1 and A2 (fig. 1) is known and that the electrical paths connecting the antennas A1 and A2 to the inputs A and. B of the transfer means 2 are equal.

De hierbovengenoemde betrekking (7) geeft de plaats s aan van het maximum van de omhullende van het resulterende signaal overgedragen door de overdrachtsmiddelen 2The above-mentioned relationship (7) indicates the location s of the maximum of the envelope of the resulting signal transmitted by the transfer means 2

(7)(7)

ne afstand Λ s tussen twee opeenvolgende maxima is daardoor gelijk aan en is daardoor rechtsstreeks evenredig met de golflengtene distances twee s between two consecutive maxima is therefore equal to and is therefore directly proportional to the wavelength

QQ

van de twee invallende signalen en gelijk, op de coëfficiënt na, aan het omgekeerde van de frequentie f van de invallende signalen.of the two incident signals and equal, except for the coefficient, to the inverse of the frequency f of the incident signals.

Door bepaling van het intervalΔ s dat twee opeenvolgende maxima scheidt, staat de schakeling 5 de berekening toe van de frequentie De berekening van de ruimtelijke vertraging door de schakeling A en dieBy determining the intervalΔs separating two consecutive maxima, the circuit 5 allows the calculation of the frequency. The calculation of the spatial delay by the circuit A and that

van de frequentie f door de schakeling 5 kunnen onafhankelijk van elkaar worden uitgevoerd. De twee schakelingen 4 en 5 kunnen daardoor in de inrichting volgens de uitvinding gezamenlijk of afzonderlijk bestaan.of the frequency f through the circuit 5 can be performed independently of each other. The two circuits 4 and 5 can therefore exist jointly or separately in the device according to the invention.

Wanneer de ingangssignalen complexe signalen zijn, d.w.z. zijn samengesteld uit een zelfde aantal elementaire signalen van verschillende frequenties, kan men aantonen dat de omhullende van de stationaire golf de draaggolf is van de informaties die bij elke frequentie behoren: de spanning die langs de overdrachtslijn 200 wordt gedetecteerd is de som van de spanningen die men voor elk elementair signaal afzonderlijk zou verkrijgen.When the input signals are complex signals, ie composed of the same number of elementary signals of different frequencies, it can be shown that the envelope of the stationary wave is the carrier wave of the information associated with each frequency: the voltage which is transmitted along the transmission line 200 the sum of the voltages that would be obtained for each elementary signal is detected.

Een bij voorbeeld numeriek filter, dat niet in de figuren is weergegeven, staat toe in het geval van een complex signaal om de verschillende omhullenden te isoleren die resp. met de elementaire signalen overeenkomen. Het is voor elke omhullende hierdoor mogelijk om de ruimtelijke vertraging en/of de frequentie van het paar elementaire signalen te berekenen, dat de overeenkomstige stationaire golf heeft opgewekt.For example, a numerical filter, not shown in the figures, allows in the case of a complex signal to isolate the different envelopes resp. correspond to the elementary signals. It is possible for any envelope hereby to calculate the spatial delay and / or the frequency of the pair of elementary signals that has generated the corresponding stationary wave.

Fig.4 toont een andere uitvoeringsvorm van de overdrachtsmiddelen 2, welke in samenwerking met de schakeling 3 van fig.3 bruikbaar zijn in de inrichting volgens de uitvinding weergegeven door fig.2:Fig. 4 shows another embodiment of the transfer means 2, which can be used in conjunction with the circuit 3 of Fig. 3 in the device according to the invention represented by Fig. 2:

De overdrachtsmiddelen 2 kunnen eveneens twee evenwijdige over-drachtslijnen 210 en 220 omvatten die aan één einde zijn gesloten over hun karakteristieke impedantie Z^ resp. Z^, waarbij hun andere einde tegenover het einde van de andere lijn is geplaatst dat over de karakteristieke impedantie is gesloten.The transfer means 2 may also include two parallel transfer lines 210 and 220 closed at one end over their characteristic impedance Z1 and 2, respectively. Z ^, with their other end juxtaposed with the end of the other line closed across the characteristic impedance.

De eerste ingang A en de tweede ingang B van de overdrachtsmiddelen 2 worden gevormd door het open einde van de eerste overdrachtslijn 210 resp. de tweede overdrachtslijn 220.The first input A and the second input B of the transfer means 2 are formed by the open end of the first transfer line 210, respectively. the second transfer line 220.

Elk koppelmiddel 201, 202, ..., 20N kan een eerste en een tweede koppelinrichting omvatten, die een gedeelte afneemt van het signaal dat wordt overgedragen door de eerste lijn 210 resp. de tweede lijn 220, evenals een schakeling die de optelling uitvoert van de afgenomen signalen. Op eenvoudiger wijze kan elk koppelmiddel 201, 202, ____, 20N, tegelijker tijd worden gekoppeld met de eerste en de tweede overdrachtslijn. Er is dan een optelling van de signalen die van elke lijn worden afgenomen op de twee punten M^, M'^; ...; of M^, M'^ die tegenover elkaar liggen. In een dergelijke structuur werken de lijnen 210 en 220 in een progressief stelsel. Deze uitvoeringsvorm staat de versterking toe, indien noodzakelijk, van signalen langs de lijnen terwijl bij de uitvoeringsvorm van fig.3 de versterking slechts aan de ingangen A en B van de lijn 200 kan plaatsvinden.Each coupling means 201, 202, ..., 20N may comprise a first and a second coupling device, which takes a portion of the signal which is transmitted by the first line 210, respectively. the second line 220, as well as a circuit that performs the addition of the extracted signals. In a simpler manner, each coupling means 201, 202, ____, 20N can be coupled simultaneously to the first and the second transfer line. There is then an addition of the signals taken from each line at the two points M ^, M '^; ...; or M ^, M '^ facing each other. In such a structure, lines 210 and 220 operate in a progressive system. This embodiment allows amplification of signals along the lines, if necessary, while in the embodiment of FIG. 3, amplification can be effected only at inputs A and B of line 200.

De referentie Mo wordt hier gevormd door twee punten: M'o voor de lijn 210 en M''o voor de lijn 220, waarbij de punten M'o en M"ó tegenover elkaar liggen en zodanig dat de elektrische banen AM'o en BM"o gelijk zijn.The reference Mo here is formed by two points: M'o for the line 210 and M''o for the line 220, the points M'o and M "ó opposite each other and such that the electrical paths AM'o and BM "o be equal.

Fig.5 toont een andere uitvoeringsvorm van de schakelingen 2 en 3 van fig.2.Fig. 5 shows another embodiment of the circuits 2 and 3 of Fig. 2.

De overdrachtsmiddelen 2 omvatten een overdrachtslijn 230 met verdeelde constanten, van de coaxiale soort b.v., waarvan de twee einden de twee ingangen A en B van de overdrachtsmiddelen 2 vormen en waarvan de lijninductanties met L worden aangeduid. De koppelmiddelen die de stationaire golf afnemen worden gevormd door transistors die in fig.5 zijn weergegeven met hun equivalente schema's 201, 202,...., 20N. De parasitaire ingangscapaciteit van de transistors treedt op in de berekening van de lijnimpedantie van de lijn en de ingangscapaciteit van elke koppel-transistor wordt weergegeven door de enige capaciteit aangeduid met C.The transfer means 2 comprise a transfer line 230 with divided constants, of the coaxial type, for example, the two ends of which form the two inputs A and B of the transfer means 2, the line inductances of which are indicated by L. The coupling means which take the stationary wave are formed by transistors shown in Fig. 5 with their equivalent schemes 201, 202, ..., 20N. The parasitic input capacitance of the transistors occurs in the calculation of the line impedance of the line, and the input capacitance of each coupling transistor is represented by the only capacitance indicated by C.

De detectors 301, 302, ..., 30N van het ondersamenstel 3 worden elk gevormd door het parallel plaatsen van een gelijkrichtdiode D en van een capaciteit C'. Een volledige ruimte/tijdomvormer 31, b.v. zoals in fig.3 het ondersamenstel 3, levert aan zijn twee uitgangen 311 en 312 een signaal Sp af dat de omhullende van de stationaire golf voorstelt en SD resp.The detectors 301, 302, ..., 30N of the subassembly 3 are each formed by placing a rectifying diode D and a capacitance C 'in parallel. A full space / time converter 31, e.g. as in Fig. 3, the subassembly 3, delivers a signal Sp at its two outputs 311 and 312 which represents the envelope of the stationary wave and SD, respectively.

Π een ruimte-tijdreferentiesignaal.Ruimte a space-time reference signal.

De inrichting volgens de uitvinding kan worden gebruikt als uitsluitende frequentiemeter. In dit geval is het niet noodzakelijk om het signaal van onbekende frequentie te injecteren aan de twee ingangen A en B van de overdrachtsmiddelen 2: men gebruikt slechts één ingang, b.v. A, terwijl de andere ingang B door een kortsluiting wordt gesloten.The device according to the invention can be used as an exclusive frequency meter. In this case, it is not necessary to inject the signal of unknown frequency to the two inputs A and B of the transfer means 2: only one input is used, e.g. A, while the other input B is short-circuited.

In de inrichting volgens de uitvinding is het hoogfrequent gedeelte 2 reciprook : een hoogfrequent signaal dat aan de uitgang van een van de koppelmiddelen 201, 202, ..., 20N wordt geïnjecteerd geeft aan de twee einden A en B van de overdrachtsmiddelen twee signalen van gelijke amplitude af, van dezelfde frequentie, welke een ruimtelijke vertraging hebben die onafhankelijk is van de frequentie en die b.v. kan worden gebruikt voor het uitzenden in een bepaalde richting.In the device according to the invention, the high-frequency portion 2 is reciprocal: a high-frequency signal injected at the output of one of the coupling means 201, 202, ..., 20N gives two signals of the two ends A and B of the transfer means. equal amplitude, from the same frequency, which have a spatial delay that is independent of the frequency and which e.g. can be used for broadcasting in a particular direction.

Men heeft aldus een inrichting beschreven die de berekening toestaat van de ruimtelijke vertraging van twee signalen van dezelfde frequentie, onafhankelijk van de frequentie van deze twee signalen, welke inrichting eveneens de berekening toestaat, onafhankelijk van de berekening van de ruimtelijke frequentie, van de frequentie van de twee signalen.Thus, a device has been described which allows the calculation of the spatial delay of two signals of the same frequency, independent of the frequency of these two signals, which device also allows the calculation, independent of the calculation of the spatial frequency, of the frequency of the two signals.

Claims

Method for measuring the spatial frequency between two incident signals of the same frequency, characterized in that it comprises successively: - a first stage of injecting the two signals at two points of the transmission means such that they are in the transmission means propagate in opposite directions: - a second stage of determining a reference distance, relative to one of the injection points of the signals, for which the electric paths which resp. in the transfer means are traversed by the two signals from their injection point are equal; - a third stage of generating the envelope of the resulting wave that exists in the transfer means; - a fourth stage of measurement of the spacing separating the reference distance from the location of the maximum amplitude of the envelope closest to the reference distance, and - a fifth stage of calculation of the spatial delay existing between the two incident signals of the same frequency at the input of the transfer means and equal to twice the calculated spacing.

Measuring method according to claim 1, characterized in that after the third stage it comprises a sixth stage of measuring the gap separating two consecutive maxima from the envelope of the resulting wave existing in the transfer means followed by a seventh stage of calculating the period of the incident signals by multiplying the spacing between two consecutive maxima by a coefficient 2 / c, where c_ is the speed of light.

Measuring method according to claim 1 or 2, characterized in that in the case where each incident signal is composed of the same number of elementary signals of different frequencies, it comprises an additional stage for filtering the envelope of the resulting wave which is the transfer means exist to generate a number of elementary envelopes resp. correspond to the resulting wave of a pair of elementary signals of the same frequency that propagate in opposite directions.

Measuring method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the envelope of the resulting wave is generated by sampling the resulting wave taken at a number of N points on the transfer means, detecting each taken off sample, the treatment of the number of N detected samples each corresponding to a sampling point on one side or the other of the reference at a given spacing from the reference distance, in order to generate a sampled curve depending on the variations of time represents the envelope of the resulting wave.

Measuring method according to claim 4, characterized in that the transmission means comprise two transfer means, in which the two incident signals are respectively. propagate in opposite directions, the detection being performed for the number of signals corresponding to the sum of the two signals taken on one and the other transfer circuit at a point at the same spacing and on the same side of the reference distance .

Measuring method according to claim 4 or 5, characterized in that the detection is square.

Spatial delay measuring device between a first and a second signal having the same frequency (£), characterized in that it comprises: - transfer means (2) in opposite directions of two signals applied to their input; - generating means (3) of the envelope (Sp) of the resulting wave existing in the transfer means; - means (4) for measuring the distance (so), with respect to a reference distance, from the location of the maximum amplitude of the envelope (Sp) closest to the reference distance and the calculation of the spatial delay (S ) which exists between the two incident signals at the input of the transfer means (2) and which is equal to double the calculated distance (so), the reference distance being the distance for which the electrical paths, which are in the transfer means (2) are traversed by the incident signals from their respective injection point (A, B).

Measuring device according to claim 7, characterized in that it furthermore comprises calculating means (5) of the period ώ of the incident 2 1 signals, which, except for the coefficient -, are equal to the intermediate distance (s) measured along two consecutive maxima of the envelope (Sp) of the resulting wave consisting in the transfer means (2), where £ is the speed of light.

Measuring device according to claim 7 or 8, characterized in that if the first and the second incident signal, resp. are composed of an equal number of (M) elementary signals at different frequencies, it additionally includes filter means which receive the generating means (3) from the envelope (Sp) of the resulting wave consisting in the © means of transmission ( 2) and outputting a number of (M) elemental envelopes, each elemental envelope being the envelope of the resulting propagation wave in the opposite directions of a first and a second elementary signal of the same frequency, respectively. compose the first and second incident signal.

Measuring device according to claim 7 or 8, characterized in that the transmission means (2) are formed by a transmission line (200, 230), the first and the second incident signal, respectively, at the ends (A, B) thereof. be constructed.

Measuring device according to claim 7 or 8, characterized in that the transfer means (2) are formed by a first and a second parallel transfer line (210, 220), which are loaded at their first end by their respective characteristic impedance (Z ^ , Z ^) and at their second end (A, B) are fed by the first resp. the second incident signal, the first end of a transmission line (210, 220) being placed opposite the second end of the other line (220, 210), so that the first and second incident signal propagate in opposite directions.

Measuring device according to claim 10, characterized in that a number of N samples of the resulting wave existing in the transfer means (2) respectively. have been taken by a number of N coupling means (201, 202, ..., 20N), the generating means (3) of the envelope (Sp) of the resulting wave comprising: - a number of N detection means (301, 302 , ..., 30N) which resp. are fed by a sample taken by the coupling means (201, 202, ..., 20N); and - space-time transforming means (31) which, based on the number of N detected samples each corresponding to a certain location relative to the reference distance, generate a sampled curve (Sp) representing the variations of the amplitude of time the detected samples and a reference signal (SD) Π which, depending on the time, indicates the location of the sampling points relative to the reference distance.

Measuring device according to claim 11, characterized in that a number of N coupling means (201, 202, ..., 20N) each take a sample of a first incident signal on the first transmission line (210) and a sample of the second incident signal on the second transmission line (220) and resp. Summing this, where the points of decrease by each coupling means (201, 202, ..., 20N) of the samples of the first and second incident signals are placed opposite each other and have the same location relative to the reference distance , and that the means (3) of generating the envelope of the resultant wave comprises: - a number of N detection means (301, 302, ..., 30N) which respectively. are fed by a sample taken by the coupling means (201, 202, ..., 20N); and - space-time transforming means (31) which, based on the number of N detected samples each corresponding to a certain location relative to the reference distance, generate a sampled curve (Sp) representing the variations of the amplitude of time the detected samples as well as a reference signal (S_) which, depending on the time, indicates the position of the sampling points relative to the reference distance.

Measuring device according to claim 12 or 13, characterized in that the detection means (301, 302, ..., 30N) are quadratic detectors.

Measuring device according to claim 12 or 13, characterized in that the space-time transforming means (31) comprise a switch with N inputs which resp. are fed by the N detected samples, which are successively switched to the output of the switch to the rhythm of an external control impulse signal, and a circuit which, based on the control impulse signal, gives a signal which for each impulse, i.e. for each sample of the impulse, represents the location relative to the reference distance of the corresponding sample taken from the transfer means (2).