NO142053B - Fremgangsmaate til forbedring av retningskarakteristikken i en ekkolodd-mottaksbasis, samt anordning for utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte til forbedring av retningskarakteristikken i en ekkolodd-mottaksbasis, samt anordning for utførelse av fremgangsmåten.

Description

- Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til forbedring av retningskarakteristikken i en ekkolodd-mottaksbasis, bestående av flere omformere som er anordnet i samme

plan,; ved multiplikativ bearbeidelse av utgangssignaler som er avledet fra omformernes inngangssignaler under anvendelse av en svinger (Wasserschallsender) med konstant sendefrekvens, hvor inngangssignalenes frekvens er lik sendefrekvensen, samt en anordning for utførelse av denne fremgangsmåte.

Innenfor ekkoloddteknikken blir det vanligvis anvendt ekkolodd-mottaksbasiser som bare består av et mindre antall omformere, og som følgelig har liten utstrekning i rommet. Dette system gir imidlertid en ugunstig retningskarakteristikk i form av et bredt hovedbånd og høye bibånd. Et bredt hovedbånd forhindrer en nøyaktig retningsbestemmelsé for innfallende ekko-signaler,.mens høye bibånd kan forvanske retningsbestemmelsen i vesentlig grad. . - : Fra tysk patentskrift 2.347.732 er det kjent en fremgangsmåte, til forbedring av retningskarakteristikken i en ekkolodd-mottaksbasis , ved multiplikativ bearbeidelse av omformernes inngangssignaler.

Denne fremgangsmåte betinger imidlertid en ekkolodd-mottaksbasis av spesiell utforming, med parvis anordnete omformere som må være plassert i forutvalgte avstander fra hverandre. Fremgangsmåten er følgelig ikke egnet for oppnåelse av en forbedring av retningskarakteristikken i en plan ekkolodd-mottaksbasis med omformere av vilkårlig antall og plassering.

Det er følgelig et formål ved foreliggende oppfinnelse å angi en fremgangsmåte til forbedring av retningskarakteristikken

i en plan ekkolodd-mottaksbasis med flere omformere, som ikke stiller krav til antallet og plasseringen av omformerne, samt

å frembringe.en styreanordning for gjennomførelse av fremgangsmåten.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved

at utgangssignalene har forskjellige frekvenser, som er forskjellig fra sendefrekvensene, og hvorav minst ett utgangssignal har høyere frekvens og minst ett utgangssignal har lavere frekvens enn sendefrekvensen,

at flere inngangssignaler adderes til et gruppesignal,

mens flere utgangssignaler med samme frekvens adderes til ytterligere gruppesignaler,

at den multiplikative bearbeidelse omfatter en første bearbeidelse med minst to multiplikasjoner av gruppesignaler, hvorav det ene gruppesignal har sendefrekvensen mens det andre gruppesignal har en høyere eller en lavere frekvens, og

at den multiplikative bearbeidelse omfatter en annen bearbeidelse med minst en multiplikasjon av produktene fra den første bearbeidelse.

Da det således bare er frekvensen og ikke amplitydein-formasjonen i inngangssignalene som behøves, kan omformernes inngangssignaler, i en ytterligere, fordelaktig utforming av oppfinnelsen, forandres til firkantpulsrekker med samme frekvens og konstant amplityde. Det vil derved, på den ene side, oppnås uavhengighet av den ulike følsomhet hos omformerne og, på den annen side, vil en avleding av utgangssignaler som selv er av firkantform, fra firkantpulsrekker, kunne gjennomføres på tek-nisk enklere måte enn en avleding av utgangssignaler fra sinus-formete inngangssignaler.

Avhengig av sin frekvens vil gruppesignalene angi forskjellige retningskarakteristikker.

Hvis samtlige omformeres inngangssignaler adderes, vil

det fremkomne gruppesignal være ekkosignalet i ekkolodd-mottaksbasisen, og vil angi en retningskarakteristikk som er be-stemt av mottaksbasisens utforming. Et gruppesignal med lavere frekvens angir en retningskarakteristikk med bredt hovedbånd, mens et gruppesignal med høyere frekvens angir en retningskarakteristikk med smalt hovedbånd.

En multiplikasjon av gruppesignaler motsvarer således en multiplikasjon av ulike retningskarakteristikker.

En definisjon av de av gruppesignalene dannete retningskarakteristikker i forhold til ekkolodd-mottaksbasisens retningskarakteristikk er bare mulig under forutsetning av at det, fra samtlige omformeres inngangssignaler, avledes utgangssignaler med samme frekvens, slik at bare frekvensen i gruppesignalet er et mål for dets retningskarakteristikk.

Oppfinnelsen omfatter også en koplingsanordning til ut-førelse av fremgangsmåten, med avleding av utgangssignaler med frekvenser som avviker fra sendefrekvensen med faktoren 2, inn-befattet en ekkolodd-mottaksbasis, som består av flere omformere som er anordnet i samme plan og en svinger (Wasserschallsender) med konstant sendefrekvens samt multipliserere for gruppesignaler. Koplingsanordningen er kjennetegnet ved

at hver omformer er forbundet med et koplingstrinn med uendelig liten koplingsterskel, idet koplingstrinnenes utgang er forbundet med en første adderer som er innkoplet foran et båndfilter med sendefrekvensen som middelfrekvens, hvor båndfilterets utgangssignal i form av et gruppesignal av inngangssignaler, er et ekkosignal,

at det bak koplingstrinnene er innskutt signalfrem-bringere (kippsvingere), hvorav en første type er konstruert for avgivelse av utgangssignaler med den halve sendefrekvens, mens en andre type er konstruert for avgivelse av utgangssignaler med den doble sendefrekvens,

at signalfrembringerne (kippsvingerne> av den første type, gjennom en andre adderer, er tilkoplet et andre båndfilter med den halve sendéfrekvens som middelfrekvens, hvor båndfilterets utgangssignal er et første gruppesignal,

at signalfrembringerne (kippsvingerne) av den andre type, gjennom en tredje adderer, er tilkoplet et tredje båndfilter med den doble sendefrekvens som middelfrekvens, hvor båndfilterets utgangssignal er et andre gruppesignal, og

at det er anordnet en første multipliserer som er påtrykket ekkosignalet og det første gruppesignal og en annen multipliserer som er påtrykket ekkosignalet og det annet gruppesignal samt en tredje multipliserer som er tilkoplet bak den første og den annen multipliserer.

Signalfrembringerne av den første type består fortrinnsvis av et bistabilt vippetrinn med en dynamisk inngang. Derved kan det avledes fra omformernes inngangssignaler utgangssignaler med en frekvens som er det halve av sendefrekvensen.

Signalfrembringerne av den annen type består fortrinnsvis av to parallellkoplete, monostabile vippetrinn hvor det ene vippetrinn er innkoplet bak en NAND-port, og hvor vippetrinnenes utganger er forbundet med en annen NAND-port hvis utgang er utgangen av signalfrembringerne. Derved kan det avledes fra omformernes inngangssignaler utgangssignaler med en frekvens som er det doble av sendefrekvensen.

Utgangssignaler av samme frekvens adderes til gruppesignaler, hvorved de andeler av uønskete frekvenser som oppstår ved addisjonen av firkantpulser, utfiltreres av innkoplete båndfiltre. Omformernes inngangssignaler adderes til et gruppesignal med sendefrekvensen, som representerer ekkolodd-mottaksbasisens ekkosignal.

Gruppesignalene overføres to og to til en multipliserer, hvor en multiplikasjon av ekkosignalet med et gruppesignal med den halve sendefrekvens gir en retningskarakteristikk med dempete bibånd i ekkolodd-mottaksbasisen. En multiplikasjon av ekkoloddsignalet med et gruppesignal med den doble sendefrekvens gir en retningskarakteristikk med større retningsskarphet hos hovedbåndet, men med høye bibånd.

En multiplikasjon av de to, ovennevnte produkter gir en retningskarakteristikk hvor hovedbåndet har stor retningsskarphet og hvor bibåndene er sterkt dempet, og dette er ønskelig for en ekkolodd-mottaksbasis og kan benyttes med fordel.

Foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å angi en fremgangsmåte, samt en anordning for gjennomførelse av denne fremgangsmåte, til forbedring av retningskarakteristikken i en ekkolodd-mottaksbasis, som ikke betinger en spesiell utforming av ekkolodd-mottaksbasisen og som følgelig også kan benyttes i tilknytning til eksisterende og allerede anvendte, plane ekkolodd-mottaksbasiser.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et blokkdiagram av et kretssystem ifølge oppfinnelsen, for avleding av utgangssignaler med samme frekvens fra samtlige omformeres inngangssignaler. Fig. 2 viser retningskarakteristikkene for et ekkolodd-signal, et gruppesignal med en frekvens som utgjør det halve av ekkoloddsignalets frekvens, samt et produkt av en multiplikasjon av begge signaler. Fig. 3 viser retningskarakteristikkene for et ekkosignal, et gruppesignal med en frekvens som utgjør det doble av ekkosignalets frekvens, samt et produkt av en multiplikasjon av begge signaler. Fig. 4 viser retningskarakteristikken for produktene ifølge fig. 2 og 3, samt et produkt av en multiplikasjon av begge produkter. Fig. 5 viser en kippsvinger for frembringelse av utgangssignaler med frekvensen f/2 i samsvar med blokkdiagrammet ifølge fig. 1. Fig. 6 viser en kippsvinger for frembringelse av utgangssignaler med frekvensen 2f i samsvar med blokkdiagrammet ifølge fig. 1. Fig. 7 viser signalrekker ved inngangen og utgangen av kippsvingerne ifølge fig. 5 og 6.

Som det fremgår av fig. 1, består en ekkolodd-mottaksbasis av fire omformere 1 til 4 som er anordnet i samme plan. Omformerne 1 til 4 er forbundet med koplingstrinn 5 til 8 med uendelig liten koplingsterskel, for omforming av omformernes 1 til 4 inngangssignaler til firkantpulsrekker med samme frekvens og konstant amplityde.

Koplingstrinnene 5 til 8 er forbundet med en adderer 9 som er innskutt foran et båndfilter 10 hvis middelfrekvens fm er lik frekvensen f for den anvendte svinger (ikke vist). Utgangs-signalet fra båndfilteret 10, i form av ekkosignalet E, angir retningskarakteristikken i ekkolodd-mottaksbasisen, slik det fremgår av fig. 2, hvor amplityden, avhengig av innfallsvinkelen ^mot normalen til mottaksbasisplanet, er vist ved et relativt bredt hovedbånd og et første bibånd som er dempet med.bare 10 db.

Koplingstrinnene 5 til 8 er forbundet med kippsvingere 11 til 14 og 15 til 18, hvor kippsvingerne 11 til 14, som vist i fig. 5, består av et bistabilt vippetrinn 31 med en dynamisk inngang 32 som fremkaller en vipping av det bistabile vippetrinn for hver O/L-overgang av dets inngangssignal a (jfr. fig. 7), hvorved det avledes et utgangssignal b med frekvensen f/2 fra inngangssignalet a med frekvensen f.

Kippsvingerne 11 til 14 er forbundet med en adderer 19

som er tilkoplet et båndfilter 20 med middelfrekvensen f/2,

hvis utgangssignal er et første gruppesignal Gl. Gruppesignalet Gl angir en retningskarakteristikk, som vist i fig. 2, hvor hovedbåndet er dobbelt så bredt som ekkosignalets E og hvor bibåndene er sterkt dempet.

Kippsvingerne 15 til 18 omfatter, som vist i fig. 6, to monostabile vippetrinn 33 og 34, hvor vippetrinnet 34 er innkoplet bak en NAND-port 35, og hvor utgangene av de to monostabile vippetrinn 33 og 34 er forbundet med en annen NAND-port 36 hvis utgang er utgangen for kippsvingerne 15 til 18.

Hver 6/L-overgang av inngangssignalet a resulterer i ut-løsning av det monostabile vippetrinn 33 og, som følge av inverteringen i den foraninnkoplete NAND-port 35, av det monostabile vippetrinn 34. De to monostabile vippetrinn 33 og 34

er slik konstruert, at de vipper tilbake etter et tidsrom som tilsvarer nøyaktig halvdelen av tidsperioden for en firkant-puls fra inngangssignalet a. De frembringer derved pulser c og d som overføres til NAND-porten 36 som avgir en pulsrekke e med frekvensen 2;f.

Kippsvingerne 15 til 18 er forbundet med en adderer 21

som er innkoplet foran, et båndfilter 22 med middelfrekvensen 2f, hvis utgangssignal er et andre gruppesignal G2. Som vist i fig. 3, vil det andre gruppesignal G2 angi en retningskarakteristikk med et smalt hovedbånd og med meget store bibånd.

Ekkosignalet E overføres gjennom en likeretter 25 til en multipliserer 26 hvis annen inngang mottar det første gruppesignal Gl. I en gjengivelse hvor amplityden 0 db er normert til 1, angir et utgangssignal Sl ved multiplisereren 26 en retningskarakteristikk med sterkt dempete bibånd (jfr. fig. 2).

Gruppesignalet G2 overføres gjennom en likeretter 27 til den ene inngang av en andre multipliserer 28 hvis annen inngang mottar ekkosignalet E. Et utgangssignal S2 ved utgangen av multiplisereren 28 angir en retningskarakteristikk med smalt hovedbånd og dempete bibånd (jfr. fig. 3).

En tredje multipliserer 29 er innkoplet etter multipli-sererne 26 og 28, og en likeretter 30 er innskutt mellom multiplisereren 28 og multiplisereren 29. Et utgangssignal S3 ved utgangen av multiplisereren 29 angir, som vist i fig. 4, en retningskarakteristikk med smalt hovedbånd og meget sterkt dempete bibånd.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til forbedring av retningskarakteristikken i en ekkolodd-mottaksbasis, bestående av flere omformere som er anordnet i samme plan, ved multiplikativ bearbeidelse av utgangssignaler som er avledet fra omformernes inngangssignaler under anvendelse av en svinger (Wasserschallsender) med konstant sendefrekvens, hvor inngangssignalenes frekvens er lik sendefrekvensen, karakterisert ved at utgangssignalene har forskjellige frekvenser, som er forskjellig fra sendefrekvensene, og hvorav minst ett utgangssignal har høyere frekvens og minst ett utgangssignal har lavere frekvens enn sendefrekvensen, at flere inngangssignaler adderes til et gruppesignal, mens flere utgangssignaler med samme frekvens adderes til ytterligere gruppesignaler, at den multiplikative bearbeidelse omfatter en første bearbeidelse med minst to multiplikasjoner av gruppesignaler, hvorav det ene gruppesignal har sendefrekvensen mens det andre gruppesignal har en høyere eller en lavere frekvens, og at den multiplikative bearbeidelse omfatter en annen bearbeidelse med minst en multiplikasjon av produktene fra første bearbeidelse.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at omformernes inngangssignaler omformes til firkantpulsrekker med samme frekvens og konstant amplityde, og at utgangssignalene avledes i form av firkantpulsrekker med konstant amplityde, idet uønskete frekvensandeler derved utfUtreres av gruppesignalene.

3. Koplingsanordning for gjennomførelse av fremgangsmåten i samsvar med krav 2, med avleding av utgangssignaler med frekvenser som avviker fra sendefrekvensen med faktoren 2, innbe-fattet en ekkolodd-mottaksbasis, som består av flere omformere som er anordnet i samme plan og en svinger (Wasserschallsender) med konstant sendefrekvens samt multipliserére for gruppesignaler, karakterisert ved at hver omformer (1-4) er forbundet med et koplingstrinn (5-8) med uendelig liten koplingsterskel, idet koplingstrinnenes (5-8) utgang er forbundet med en første adderer (9) som er innkoplet foran et båndfilter (10) med sendefrekvensen (f) som middelfrekvens, hvor båndfilterets utgangssignal i form av.et gruppesignal av inngangssignaler, er et ekkosignal (E), at det bak koplingstrinnene (5-8) er innskutt signalfrem-bringere (kippsvingere 11-18), hvorav en første type er konstruert for avgivelse av utgangssignaler med den halve sendefrekvens, mens en andre type er konstruert for avgivelse av utgangssignaler med den doble sendefrekvens, at signalfrembringerne (kippsvingerne 11-14) av den første tyPe» gjennom en andre adderer (19), er tilkoplet et andre båndfilter (2 0) med den halve sendefrekvens som middelfrekvens, hvor båndfilterets (20) utgangssignal er et første gruppesignal (Gl), at signalfrembringerne (kippsvingerne 15-18) av den andre type» gjennom en tredje adderer (21), er tilkoplet et tredje båndfilter (22) med den doble sendefrekvens som middelfrekvens, hvor båndfilterets (22) utgangssignal er et andre gruppesignal (G2), og at det er anordnet en første multipliserer (26) som er påtrykket ekkosignalet (E) og det første gruppesignal (Gl) og en annen multipliserer (28) som er påtrykket ekkosignalet (E) og det annet gruppesignal (G2) samt en tredje multipliserer (29) som er tilkoplet bak den første og den annen multipliserer (26,28) .

4. Anordning i samsvar med krav 3, karakterisert ved at signalfrembringerne (kippsvingere 11-14) av den første type består av et bistabilt vippetrinn (31) med en dynamisk inngang (32).

5. Anordning i samsvar med krav 3, karakterisert ved at signalfrembringerne (kippsvingerne 15-18) av den andre type består av to parallellkoplete, monostabile vippetrinn (33 og 34) hvor det ene vippetrinn (34) er innkoplet bak en NAND-port (35), og hvor vippetrinnenes (33 og 34) utganger er forbundet med en annen NAND-port (36) hvis utgang er utgangen av signalfrembringerne.