DE1081080B

DE1081080B - Anordnung zur Aufbereitung mehrerer gleichzeitig auftretender Signalfolgen zu deren Verstaerkung mit nur einem Verstaerker

Info

Publication number: DE1081080B
Application number: DEE15040A
Authority: DE
Inventors: Frederic Thomas Cryer St Peter
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1956-12-04
Filing date: 1957-12-03
Publication date: 1960-05-05
Also published as: US3050724A; GB874203A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Aufbereitung mehrerer gleichzeitig auftretender Signalfolgen zu deren Verstärkung mit nur einem Verstärker und bezieht sich insbesondere auf die Anwendung einer solchen Anordnung für Radargeräte.

In Radargeräten ist es erforderlich, mehrere Signalfolgen zu verstärken, wobei jede Signalfolge aus Signalen besteht, die in bestimmten Zeitabständen auftreten, und wobei die Signale jeder Signalfolge gleichzeitig mit den Signalen einer anderen Signalfolge auftreten. Dieses Problem taucht beispielsweise in Radargeräten vom sogenannten »Summen-Differenz-Typ« auf. Solche Geräte können aus einem Parabolreflektor bestehen, der durch vier Speiseantennen erregt wird, welche symmetrisch um den Brennpunkt des Parabolids angeordnet sind, derart, daß jede ein »schielendes« Polardiagramm erzeugt, während das kombinierte Polardiagramm symmetrisch zur Achse verläuft. Mit einer derartigen Anordnung kann man ein hochfrequentes Summensignal und zwei hochfrequente Differenzsignale erhalten, welche ein Maß für die Winkelablage eines Zieles in zwei senkrecht aufeinander stehenden Ebenen darstellen. Aus diesen Summen-Differenz-Signalen leitet man Signale ab, die proportional den Differenzsignalen geteilt durch das Summensignal sind. Diese Aufgabe kann gelöst werden, indem man die drei Signalfolgen in getrennten Zwischenfrequenzverstärkern verstärkt und die Differenzsignale in geeignet angeordneten phasenempfindlichen Detektoren demoduliert. Die schließlich erhaltenen Gleichstromsignale geben dann die Winkelabweichung genau in der Amplitude und im Vorzeichen an, vorausgesetzt, daß die drei getrennten Zwischenfrequenzverstärker in ihrer Verstärkung automatisch durch das Summensignal gesteuert werden. Es ist jedoch schwierig, drei völlig gleiche Verstärker mit gleicher Verstärkungsf egelungscharakteristik über den erforderlichen Bereich zu bauen. Dieses Problem könnte gelöst werden, indem man die Summen-Differenz-Signale relativ zueinander verzögert und dann die Signale in einem gemeinsamen Verstärker verstärkt. Eine derartige Anordnung arbeitet jedoch noch nicht zufriedenstellend, weil die erwünschten Echosignale durch unerwünschte Echosignale gestört werden können, was immer dann der Fall ist, wenn mehrere Echos empfangen werden, deren gegenseitiger Abstand der Verzögerungsperiode entspricht. Ähnliche Schwierigkeiten können ebenfalls entstehen, wenn es erwünscht ist, eine Vielzahl von elektrischen Signalfolgen zu verstärken, und wo ähnliche Probleme, wie sie oben beschrieben wurden, auftreten.

Zweck der Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung zu schaffen, mit welcher es möglich ist, die

Anordnung zur Aufbereitung

mehrerer gleichzeitig auftretender

Signalfolgen zu deren Verstärkung

mit nur einem Verstärker

Anmelder:

Electric Sd Musical Industries Limited,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreten Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover_r Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 4. Dezember 1956

und 20. November 1957

Peter Frederic Thomas Cryer Stillwell Haddenham,

Aylesbury, Buckinghamshire (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

oben beschriebenen Schwierigkeiten bei der Verstärkung der Signalfolgen zu überwinden oder zu vermindern.

Bei einer Anordnung zur Aufbereitung mehrerer gleichzeitig auftretender Signalfolgen zu deren Verstärkung mit nur einem Verstärker, in welcher mittels Torschaltungen aus den Signalfolgen Abschnitte herausgegriffen werden, wird dies dadurch erreicht, daß dem Verstärker eine Verzögerungsanordnung vorgeschaltet ist, in der die gleichzeitig herausgegriffenen Abschnitte der Signalfolgen durch gegenseitige Verzögerung und Überlagerung zeitlich so ineinandergeschachtelt werden, daß alle Signale der verschiedenen Folgen periodisch in gleichen Zeitabschnitten auftreten und seine Mehrdeutigkeiten durch die Verzögerungsanordnung hervorgerufen werden.

Aus der Zeitmultiplextechnik ist es bekannt, mittels Torschaltungen aus den Impulsen einer Signalfolge nur Abschnitte herauszugreifen und mehrere Signalfolgen zeitlich ineinanderzuschachteln, so daß eine gleichzeitige Verstärkung mehrerer Signale möglich ist. Sollen beim Zeitmultiplexverfahren mehrere impulsmodulierte Signalfolgen in einem Summenkanal zusammengefaßt werden, so werden die einzelnen Signalfolgen derart impulsmoduliert, daß die Impulse sämtlicher Signalfolgen zu verschiedenen Zeiten auftreten und man durch einfache Überlage-

009 508ß89

rung bereits das Summensignal erhält. Hingegen werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung die einzelnen Signalfolgen vor ihrer Überlagerung zeitverzögert, so daß mehrere gleichzeitig auftretende Signalfolgen mit mir einem Verstärker verstärkt werden können.

Die durch die Torschaltungen ausgewählten Abschnitte einer Signalfolge können einer Verzögerungsleitung zugeführt werden, welche dazu dient, einen Satz von ausgewählten Abschnitten relativ zu einem anderen Satz von ausgewählten Abschnitten zu verzögern, derart, daß die Abschnitte auf der Verzögerungsleitung überlagert werden. Der Verstärker, welchem die überlagerten Abschnitte zugeführt werden, kann eine sehr hohe Verstärkung aufweisen, und da alle Abschnitte von den verschiedenen Signalfolgen durch den gleichen Verstärker verstärkt werden, werden Verstärkungsunterschiede, welche auftreten könnten, wenn die besagten Signalfolgen in getrennten Verstärkern verstärkt würden, im wesentlichen vermieden.

Die Torschaltungen können derart ausgebildet sein, daß sie Signalabschnitte durchlassen, welche einem bestimmten Entfernungsbereich zugeordnet sind, so daß die Signale von erwünschten Echos nicht durch Signale von unerwünschten Echos gestört werden können, was z. B. bei einem Radargerät, wie oben beschrieben, von besonderem Vorteil ist.

Nachstehend soll die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, und zwar soll sie in der Anwendung auf einen Verstärker für ein Radargerät, welches nach dem Summen-Differenz-Verfahren arbeitet, beschrieben werden. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß drei hochfrequente Signalfolgen vorhanden sind, bestehend aus einem Differenzsignal d_v einem Summensignal S und einem Differenzsignal d₂, welche beispielsweise aus einer geeigneten Hybridanordnung erhalten werden, welche an die Empfängerantenne des Radargerätes angeschaltet ist. Diese Signale werden jeweils Mischkreisen 1,2 und 3 zugeführt, in welchen die Signale mit Schwingungen aus einem gemeinsamen Oszillator 4 gemischt werden, um zwischenfrequente Signale zu erhalten. Diese Signale werden getrennten Zwischenfrequenzverstärkern 5, 6 und 7 zugeführt, die gleiche Verstärkung aufweisen und derart ausgebildet sind, daß sie die Amplituden der Signale anheben, so daß das Rauschen nicht mehr stört. Die Herstellung solcher getrennter Verstärker macht keine Schwierigkeiten. Die Verstärker 5, 6 und 7 sind jeweils mit Torschaltungen 8, 9 und 10 verbunden, die derart ausgebildet sind, daß sie nur Signale hindurchlassen, welche einem bestimmten Entfernungsbereich zugeordnet sind. Die Torschaltungen werden durch von den üblichen Entfernungsnachführvorrichtungen oder Stroboskopkreisen abgeleiteten Impulsen gesteuert. Die Signale, welche die Torschaltungen 8 und 10 durchlaufen haben, sind die Differenzsignale d_t und d_z, während die Torschaltung 9 derart ausgebildet ist, daß sie das Summensignal 6" hindurchläßt und außerdem ein Summensignal — vS" erzeugt. Diese Signale entsprechen Echos, welche innerhalb des durch den Stroboskopkreis ausgewählten Entfernungsbereiches liegen. Die Ausgangsspannung der Torschaltung 8 wird einem Summenkreis 11 und einem Differenzkreis 12 zugeführt. Die Summensignale + 5* und —S aus der Torschaltung 9 werden ebenso dem Summenkreis 11 und dem Differenzkreis 12 zugeführt. Die Ausgangsspannung der Torschaltung 10 wird einem Summenkreis 13 und einem Differenzkreis 14 zugeführt. Die Summensignale +S und —S aus der Torschaltung 9 werden ebenso dem Summenkreis 13 und dem Differenzkreis 14 zugeführt. In diesen Summen- und Differenzkreisen wird das Summensignal zum Differenzsignal addiert oder von diesem subtrahiert, so daß man vier getrennte Folgen von Signalen d₁+S, d₁—S, d₂+S und d₂—S erhält. Jede Folge enthält Signale, welche in getrennten Zeitintervallen auftreten, wobei die Impulse in den

ίο Signalfolgen gleichzeitig auftreten.

Die Torschaltungen 8, 9 und 10 können irgendeiner bekannten Art sein und z. B. eine oder mehrere Elektronenröhren enthalten, die derart angeordnet sind, daß sie Signale hindurchlassen, wenn besagte Röhren durch Impulse entsperrt werden, daß sie jedoch den Durchlaß von Signalen versperren, wenn diese Impulse nicht vorhanden sind. Die Torschaltung 9 kann derart ausgebildet sein, daß an ihrem Ausgang ein Summensignal-\rS und ein Summensignal —5" erscheint. Der Ausgangskreis besteht dabei aus einem Übertrager mit Mittelabgriff, an welchem die Signale +S und —5* erscheinen.

Die Ausgangsspannungen von den Kreisen 11, 12, 13 und 14 werden einer Verzögerungsleitung 15 zugeführt, in welcher sie derart überlagert und verzögert werden, daß die Signale der verschiedenen Signalfolgen zwischen die Signale der anderen Folgen eingeschachtelt sind, so daß alle Signale der verschiedenen Folgen periodisch in gleichen Zeitabschnitten auftreten. Die Signale von der Verzögerungsleitung 15 werden dann einem gemeinsamen Verstärker 16 zugeführt und dort verstärkt. Der Verstärker 16, der eine hohe Verstärkung aufweist, dient also dazu, alle vier Signalfolgen zu verstärken. Nach Demodulation in einem Detektor 17 können die Winkelabweichungssignale aus dem Vergleich von ^₁ +S und d_t —S erhalten werden. Die Winkelabweichungssignale können dann dazu benutzt werden, um die Servomotoren zu steuern, welche zur Schwenkung der Antenne des Radargerätes dienen. Den der Verzögerungsleitung 15 zugeführten Signalen ist eine Information entsprechend ihrer Amplitude aufgeprägt, so daß die Verzögerungsleitung 15 keine Mehrdeutigkeiten hervorruft, wie sie entstehen könnten, wenn den eingespeisten Signalen die Information in Form von Phasenschwankungen aufgeprägt wäre.

Der Verstärker kann durch eine automatische Verstärkungsregelung gesteuert werden, wobei die Regelspannungen aus der Summe aller hinter dem Detektor

17 erhaltenen Signale abgeleitet werden. Die Signale aus dem Detektor 17 können z. B. der Steuerelektrode einer Röhre zugeführt werden, welche an ihrem Ausgang einen geeigneten Zeitkonstantenkreis aufweist, aus welchem Verstärkungsregelungsspannungen für den Verstärker 16 abgegriffen werden können. Die Entfernungsnachführvorrichtungen können derart ausgebildet sein, daß sie auf die unverzögerten Summensignale ansprechen. Wenn erwünscht, kann ein eigener Zwischenfrequenzverstärker vorgesehen sein,

welcher das Summensignal vor der Torschaltung 9 verstärkt, damit man eine Information über alle empfangenen Signale erhält.

Während der Periode, in der das Ziel aufgefaßt wird, kann der in der Zeichnung dargestellte Kreis derart geschaltet werden, daß man einen einzigen Empfangskanal erhält, in welchem alle empfangenen Signale enthalten sind. Dies erreicht man, indem man, anstatt die Torschaltungen 8, 9 und 10 impulszutasten, die Schaltkreise 8 und 10 während der Periode der Zielauffassung abschaltet und den Schaltkreis 9 ein-

geschaltet läßt. Drei der Kreise 11, 12., 13 und 14

(diese Kreise enthalten in an sich bekannter Weise eine oder mehrere Röhren) sind abgeschaltet, so daß nur einer leitend bleibt und man eine Ausgangsspannung erhält, die proportional den Signalen des Summenkanals ist. Vorzugsweise ist während der Periode der Zielauffassung die Schaltung derart gewählt, daß sämtliche Echoimpulse unverzögert angezeigt werden. Dabei müssen die drei Kreise 12, 13 und 14 und die Kreise 8 und 10 abgeschaltet sein, so daß allein das Summersignal +S dem Verstärker zugeführt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Aufbereitung mehrerer gleichzeitig auftretender Signalfolgen zu deren Verstärkung mit nur einem Verstärker, in welcher mittels Torschaltungen aus den Signalfolgen Abschnitte herausgegriffen werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstärker eine Verzögerungsanordnung vorgeschaltet ist, in der die gleichzeitig herausgegriffenen Abschnitte der Signalfolgen durch gegenseitige Verzögerung und Überlagerung zeitlich so ineinandergeschachtelt werden, daß alle Signale der verschiedenen Folgen periodisch in gleichen Zeitabschnitten auftreten und keine Mehrdeutigkeiten durch die Verzögerungsanordnung hervorgerufen werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1 für ein Radargerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltungen derart ausgebildet sind, daß sie Signalabschnitte durchlassen, welche einem bestimmten Entfernungsbereich zugeordnet sind, derart, daß die erwünschten Echosignale nicht durch unerwünschte Echosignale gestört werden.

3. Die Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2 für ein Radargerät, welches nach dem Summen-Differenz-Verfahren arbeitet.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Regelung der Verstärkung mittels einer aus dem Summensignal abgeleiteten Steuerspannung vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 013 725;
USA.-Patentschrift Nr. 2 725 470.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

009 508/28J ♦. 60*