24.11.1966 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 15.XI.1968 56301 KI. 74 d, 6/15 MKP CrOld h\% Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Franz-Heinrich Lange, inz. Wolf¬ gang Miller, inz. Werner Stammberger Wlasciciel patentu: VEB Funkwerk Kópenick, Berlin-Kópenick (Nie¬ miecka Republika Demokratyczna) Uklad do korelacyjnego odbioru impulsów przesylanych na czestotliwosci nosnej Wynalazek dotyczy ukladu do korelacyjnego odbio¬ ru impulsów przesylanych na czestotliwosci nosnej.Dla wyodrebnienia sygnalu uzytecznego z po¬ ziomu zaklócen znane sa rózne sposoby, np. od¬ biór synchrodynowy i korelacyjny. Poza tym moz¬ na równiez stosowac urzadzenia pamieciowe. Te ostatnie urzadzenia sa niezalezne od wlasciwego sposobu odbioru i moga byc stosowane dodatkowo dla poprawienia odstepu sygnalu uzytecznego od poziomu zaklócen.Przy odbiorze synchrodynowym w przypadku korelacji skrosnej przy harmonicznych sygnalach modulujacych, w znanych dotychczas ukladach czestotliwosc i faza napiecia porównawczego wy¬ twarzanego przez porównawczy oscylator miejsco¬ wy musi zgadzac sie z czestotliwoscia i faza od¬ bieranych sygnalów. W pewnych wypadkach, za¬ leznie od rodzaju systemu transmisyjnego, faza czestotliwosci nosnej odbieranych sygnalów, jest nieokreslona. Jako przyklad moga tu sluzyc spo¬ soby namiarowe przy uzyciu fal dzwiekowych, ultradzwiekowych lub elektromagnetycznych. W tych wypadkach znane uklady nie nadaja sie do obu wspomnianych sposobów odbioru lub zasto¬ sowanie ich wymaga dodatkowych nakladów.Dla innych celów odbiór korelacyjny moze byc jednak stosowany z dobrym skutkiem, przy czym uzyskuje sie miedzy innymi znaczne zwiekszenie odstepu od zaklócen. Korzystne mozliwosci zasto¬ sowania wystepuja nap. przy pomiarach zródel za- 10 15 7$ 30 klócajacych, przy ustalaniu wielkosci absorpcji dla róznych materialów, lub przy badaniach jonosfe- ry. Aparatura dla tego ostatniego celu zawiera miedzy innymi odbiornik, oscylator porównawczy oraz znaczna ilosc ukladów mnozacych z dolaczo¬ nymi do nich intergratorami, które to uklady mno¬ zace sterowane sa wielkosciami wyjsciowymi od¬ biornika i oscylatora porównawczego.Celem wynalazku jest zbudowanie ulepszonego ukladu o odbioru impulsów przesylanych na cze¬ stotliwosci nosnej, których faza i czestotliwosc nie sa znane.Wynalazek stawia sobie za zadanie tak zmienic uklad do odbioru korelacyjnego impulsów prze¬ sylanych na czestotliwosci nosnej, zawierajacy od¬ biornik oscylator porównawczy o czestotliwosci nosnej, oraz znaczna ilosc ukladów mnozacych z dolaczonymi do nich intergratorami, sterowanych wielkosciami wyjsciowymi z odbiornika i oscyla¬ tora, ze bez potrzeby dodatkowej regulacji fazy drgan pochodzacych z oscylatora porównawczego uzyskuje sie znaczna poprawe odbioru.Wedlug wynalazku miedzy jednym wejsciem kazdego z ukladów mnozacych, a oscylatorem po¬ równawczym wzglednie odbiornikiem wlaczonym jest przesuwnik fazowy, przy czym te przesuwni- ki fazowe nastawione sa na rózniace sie katy fa¬ zowe rozlozone równomiernie wzdluz kata fazo¬ wego 180°, natomiast drugie wejscia kazdego z ukladów mnozacych dolaczone sa do wyjscia od- 5630156301 3 biornika wzglednie oscylatora porównawczego.Wyjscia ukladów mnozacych polaczone sa z inter- gratorami, do których polaczone sa dwupolówkowe prostowniki, które * dolaczone sa do trzech wejsc ukladu sumujacego, którego napiecie wyjsciowe zawiera zadany sygnal uzyteczny, wyodrebniony z szumu.W jednym z ukladów bioracych pod uwage wy¬ magania praktyczne znajduja sie trzy uklady mno¬ zace i przesuwniki fazy nastawione na katy fazo- yw£ 0?, 60? Jjj 120°. Poszczególne przesuwniki fazy nalezy wlacza/: miedzy wyjscie oscylatora porów¬ nawczego, a jedno z wejsc poszczególnych ukla¬ dów mnozacych.Intergratory wykonane sa jako filtry dólnoprze- pustowe o przelaczalnej szerokosci pasma.Praca mozliwa jest zarówno przy uzyciu zwy¬ klego oscylatora porównawczego o niestabilizowa- nej czestotliwosci, jak i oscylatora synchronizo¬ wanego czestotliwoscia nosna odbieranych impul¬ sów.Jezeli potrzebne jest szczególnie silne wyodreb¬ nienie sygnalu uzytecznego z poziomu zaklócen, to do wyjscia ukladu sumujacego mozna dolaczyc od¬ powiednie urzadzenie pamieciowe, np. lampe pa¬ mieciowa. Uklad, wedlug wynalazku mozna zasto¬ sowac korzystnie w echografach.Wynalazek zostanie objasniony na podstawie przykladu przedstawionego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat echografu wraz z ukla¬ dem wedlug wynalazku, a fig. 2 przebieg unormo¬ wanego napiecia wyjsciowego ukladu wedlug wy¬ nalazku w zaleznosci od kata fazowego.Cale urzadzenie sklada sie z dwóch jednostek.Wlasciwego echografu 1 i ukladu wedlug wynalaz¬ ku zwanego dalej korelatorem 2. Obie jednostki ograniczone sa na fig. 1 linia przerywana, W echo- grafie 1 zaznaczone sa tylko istotne zespoly, gdyz nie stanowi on przedmiotu wynalazku. Generator impulsowy 3 wytwarza impulsy czestotliwosci nos¬ nej, które przez przelacznik nadawanie —* odbiór 4 Wzglednie przez odpowiednia zwrotnice przecho¬ dza do nadawczo-odbiorczego oscylatora 5.Odebrane echa przechodza z oscylatora 5 przez przelacznik 4 do Wzmacniacza odbiorczego 6* a nastepnie dochodza do korelatora 2, przy czym równoczesnie dochodza do przelacznika 7, który laczy wyjscie wzmacniacza 6 z lampa pamieciowa 8j, do której równolegle dolaczony jest wzmac¬ niacz 9 urzadzenia zapisujacego z dolaczonym przyrzadem rejestracyjnym 10.Korelator 2 zawiera oscylator porównawczy 11, którego Wyjscie dolaczone jest do trzech prze- suwhików fazowych 12, 13 i 14. Jezeli prze- SuWnik fazdWy 12 nastawiony jest na kat tpi wy¬ noszacy O6, to katy i 14 wynosza odpowiednio 60° wzglednie 120Ó.Zasadniczo przesuwniki fazowe ' nastawione sa fla rózne katy dzielace równomiernie kat 180°.Wyjscie kazdego z przesuwników 12, 13, 14 polaczone jest i wejsciem przyporzadkowanego ftiu ukladu mnozacego 15, 16, 17, a drugie wejscia tych ukladów dolaczone sa równolegle do wyjscia Wzmacniacza odbiorczego 6. Wyjscia ukla- dów mnozacych 15, 16, 17 dolaczone sa odpóWied- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 nio do intergratorów 1*, 19, 20 Wykonanych jako filtry dolnoprzepustowe, których wyjscia polaczone sa z prostownikami dwupolówkowymi 21, 22, 23 dolaczonymi do trzech Wejsc ukladu sumujacego 24. Wyjscie ukladu sumujacego 24 polaczone jest z przelacznikiem 7, za pomoca którego wyjscie wzmacniacza odbiorczego 6 (bezposrednio, lub przez korelator 2) moze byc polaczone z lampa pa¬ mieciowa 8, oraz z równolegle dolaczonym do niej wzmacniaczem 9 urzadzenia zapisujacego.Sposób dzialania korelatora jest nastepujacy.Odebrane i wzmocnione sygnaly echa o czestotli¬ wosci nosnej fx zwane dalej napieciem sygnalu, przechodza z wzmacniacza odbiorczego 6 do trzech równoleglych wejsc ukladów, mnozacych 15, 16, 17 dzialajacych jako korelator skrosny. Napiecie porównawcze o czestotliwosci fy = fx potrzebne do utworzenia korelacji skrosnej, wytwarzane jest w oscylatorze porównawczym 11 i przez przesuw¬ niki fazowe 12, 13, 14 doprowadzane jest do ukla¬ dów mnozacych 15, 16, 17 z róznymi katami fazo¬ wymi cpj, cpg cp8. Po wymnozeniu napiecia sygnalu z trzema napieciami porównawczymi o róznym polozeniu fazowym, skladowe widma czestotliwos¬ ci, powstajacego przy mnozeniu, których czesto¬ tliwosc lezy powyzej zakresu przepustowego in¬ tergratorów 18, 19, 20 wykonanych jako filtry dol¬ noprzepustowe tlumione sa przez te intergratory.W ten sposób uzyskuje sie wartosc srednia na okres czasu calkowania, Tint, która powinna od¬ powiadac szerokosci pasma Af. Intergratory 18, 19, 20 w postaci filtrów dolnoprzepustowych wyko¬ nane sa tak, ze ich szerokosc pasma mozna regu¬ lowac i dopasowac do kazdorazowego czasu trwa¬ nia impulsów Timp, sygnalów echa. Korzystne jest takie dobranie czasu trwnia impulsów Timp. i czasu Calkowania Tint, aby spelniona byla za¬ leznosc: 1 Tint z& Timp^ Af Wynika stad, w porównaniu z dotychczas sto¬ sowanymi sposobami odbioru z przemiana, zmniej¬ szenie szerokosci pasma, a tym samym zmniejsze¬ nie mocy zaklócania to znaczy zadane wyodrebnie¬ nie sygnalów uzytecznych z poziomu zaklócen.W przedstawionym przykladzie, przy optymal¬ nym doborze czasu calkowania mozna uzyskac zre- dokuwanie szerokosci pasma z 1 do 2 KHz na 70 Hz, a tym samym uzyskac pieciokrotne wzmoc¬ nienie.W dWupolóWkowych prostownikach 21, 22, 23, dolaczonych do intergratorów 18, 19, 20, tworza sie wartosci bezwzgledne trzech funkcji korelacji skrosnej, a wskutek tego eliminuje sie róznice w znakach polozenia fazowego ± 60°, ± 120° i ± 160°.W ten sposób zostaja uchwycone wszystkie po¬ lozenia fazowe w zakresie 3GÓd w odstepach co 60°. Oznacza to pokonanie trudnosci wspomnianych na wstepie, polegajacych na tym, ze przy korelacji skrosnej, tzn. mnozeniu napiecia sygnalu o cze¬ stotliwosci nosnej prsez sygnal porównawczy o stalej czestotliwosci, uzyskuje sie po calkowaniu optymalny impuls wyjsciowy tylko wtedy, gdy fazy obu napiec sa zgodne.56301 Napiecia, pojawiajace sie na wyjsciach trzech prostowników dwupolówkowych 21, 22, 23 sumo¬ wane sa w ukladzie sumujacym 24 i doprowadzone sa do lampy pamieciowej 8 oraz do wzmacniacza 9 urzadzenia zapisujacego.Ze wzgledu na okolicznosc, ze echa odbierane na wejsciach ukladów mnozacych, 15, 16, 17 nie zaw¬ sze sa zgodne co do fazy z jednym z przesunietych w fazie napiec porównawczych, wystepuja pewne wahania wielkosci wyjsciowej korelatora 2, któ¬ re sa jednak stosunkowo niewielkie.Przy pominieciu nieznacznych róznic tlumienia lub wspólczynnika wzmocnienia elementów, znaj¬ dujacych sie w trzech kanalach, 12, 15, 18, 21, wzglednie 13, 16, 19, 22, wzglednie 14, 17, 20, 23, na wyjsciu kazdego z kanalów tzn. za kazdym ^ z trzech prostowników 21, 22, 23 wystepuje na- Ux • Uy piecie Ukan o amplitudzie — , gdzie Uy jest amplituda napiecia porównawczego, a Ux am¬ plituda sygnalu na wejsciach do ukladów 15, 16, 17. Przy sumowaniu trzech napiec z poszczegól¬ nych kanalów, nalezy uwzglednic rózna ich faze, co wplywa na wspomniane wahania calkowitego napiecia wyjsciowego Ha ges.Jak wykazaly badania unormowane napiecie Ua"ges wyjsciowe —— zmienia sie o wielkosc A Un U kan stanowiaca ± 7°/o.Na fig. 2 przedstawiony jest przebieg napiecia wyjsciowego w zaleznosci od kata fazowego <0° < cp < 360°).Jezeli dla specjalnych celów wartosc AUn musi byc mniejsza, to korelator 2 musi zawierac wiecej kanalów. Do aparatury ustalajacej polozenie la¬ wicy ryb wystarcza na ogól korelator z trzema kanalami. Dodatkowa zaleta ukladu, wedlug wy¬ nalazku jest to, ze korelator 2 musi byc zastoso¬ wany jako dodatkowy przyrzad do istniejacych juz urzadzen hydroakustycznych bez potrzeby ich przebudowy.Zastosowanie ukladu, wedlug wynalazku, nie ogranicza sie tylko do echografów. Poprawia ono odbiór impulsów przesylanych na czestotliwosci nosnej, wszedzie tam, gdzie faza, odbieranych im¬ pulsów, tzn. faza napiecia sygnalu, jest nieokreslo¬ na i nie moze byc regulowana. Jako przyklad mo¬ ze tu sluzyc technika radarowa, oraz aparatura do wykrywania zródel dzwieku, w szczególnosci poruszajacych sie zródel dzwieku i/lub stacji na¬ miarowych. Wymagania co do stalosci czestotli¬ wosci pomocniczego oscylatora 11 sa niewielkie.Czesto mozna zrezygnowac ze specjalnych ukla¬ dów synchronizacyjnych. Przy synchronizowanym scylatorze porównawczym w obrebie pasma prze¬ noszenia intergratorów 18, 19, 20 nie ma niebez¬ pieczenstwa wystepowania przesuniec Dopple- rowskich.Jezeli urzadzenie przedstawione na fig. 1 znaj¬ duje sie np. na pokladzie statku, który porusza sie z predkoscia 15 mil/godz., a pracuje sie przy cze¬ stotliwosci nosnej fx = 20 KHz, to czestotliwosc Dopplera wynosi okolo 100 Hz. Ma wiec ona ten sam rzad wielkosci co odchylenia czestotliwosci oscylatora porównawczego bez synchronizacji.Dalsza poprawe odbioru mozna uzyskac przez zapamietywanie sygnalu np. za pomoca lampy pa¬ mieciowej 8.Konstrukcja ukladu, wedlug wynalazku nie ogra- 5 nicza sie do przedstawionego przykladu. Tak np. równiez napiecie wyjsciowe oscylatora porów¬ nawczego 11 moze byc doprowadzane w jednako¬ wej fazie do ukladów mnozacych 12, 13, 14, a na¬ piecie sygnalu zrózna faza. Poza tym odpowiednio 10 do wymagan w poszczególnych kanalach korelato¬ ra 2 moga byc umieszczone wzmacniacze, regu¬ latory i stopnie dostrójcze. 15 20 25 45 50 55 PL