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Verfahren zur Verminderung der Bandbreite bei der Ubertragung von
Radar-Meßbildern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens In der Radartechnik
ist es üblich, elektromagnetische Wellen impulsweise in einem Richtstrahl gegen
entfernt liegende Objekte auszusenden und den von der Ausbreitungsgeschwindigkeit
der elektromagnetischen Wellen und den Entfernungen der Objekte abhängigen zeitlichen
Verlauf der durch Reflexion an den angestrahlten Objekten entstehenden Echoimpulsreihe
zur Standortbestimmung der genannten Objekte auszuwerten. Der Richtstrahl wird dabei
fortlaufend gedreht. Nach Maßgabe des vorhandenen Offnungswinkels des Richtstrahles
und der relativ hohen Folgefrequenz der Sendeimpulse wird dabei dieselbe Messung
an der gleichen Gruppe von Objekten mehrfach wiederholt, so daß nacheinander mehrere
annähernd gleichartige Echoimpulsreihen auftreten.
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Oft ist es erwünscht, die beispielsweise an einem topographisch günstigen
Standort aufgenommenen Radarmeßbilder fortlaufend nach entfernt gelegenen zentralen
Beobachtungsstellen zu übertragen oder auf magnetisierbaren Bändern zu registrieren.
Bei den üblicherweise verwendeten Radargeräten bedingt jedoch die sich in der Größenordnung
von Bruchteilen von Mikrosekunden bis zu einigen Mikrosekunden bewegende Impulsdauer
eine in der Nachrichtentechnik nur für Fernsehübertragungen erforderliche Band breite
der Übertragungskanäle, die zu dem zu übertragenden oder zu registrierenden Nachrichteninhalt
in keinem passenden Verhältnis steht.
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Es ist nun bekannt, die Bandbreite bei der Übertragung von Radar-Meßbildern
durch Addition mehrerer aufeinanderfolgender Echoimpulsreihen zu vermindern, was
dadurch möglich ist, daß für die Über tragung des Summenimpulszuges die n-fache
Zeit zur Verfügung steht, wenn n die Zahl der summierten Echoimpulsreihen bedeutet.
Erstreckt sich der Additionsvorgang lediglich über die jeweils an der gleichen Gruppe
von Objekten vorgenommenen Messungen, so bleibt der ursprüngliche Nachrichteninhalt
offensichtlich unvermindert erhalten. Übersteigt der Additionsvorgang diesen Bereich,
so wird der Nachrichteninhalt geschmälert, was sich insbesondere durch eine Verminderung
der Winkelauflösung bemerkbar macht. Diese Nachteile können jedoch in einigen Anwendungsfällen
im Interesse einer weitergehenden Bandbreitereduktion zugestanden werden.
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Durch den erwähnten Additionsvorgang ergibt sich außer dem genannten
noch ein weiterer wesentlicher Vorteil. Bekanntlich sind die empfangenen Echoimpulsreihen
immer von einer Vielzahl von als Rauschen bezeichneten Störimpulsen durchsetzt,
die im Radar-Meßbild entweder die Anwesenheit von zusätzlichen Objekten vortäuschen
oder gar die Abbildungen der wirklichen Objekte überdecken. Da die Störimpulse jedoch
gemäß einer statistischen Vorteil
lung auftreten, ist ihre Einwirkung auf das Ergebnis
der Addition konformer Echoimpulsreihen gering, so daß die summierten Echofmpulse
die Amplituden des Rauschens um ein Mehrfaches überragen.
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Bei einem bekannten Verfahren zur Verminderung der Bandbreite bei
der Übertragung von Radar-Meßbildern werden aufeinanderfolgende Echoimpulsreihen
fortwährend mittels eines intensitätsmodulierten Kathodenstrahles auf einen speicherfähigen
Zwischenträger übereinander aufgetragen und mittels eines Abtastorgans in einer
gegenüber derjenigen des aufzeichnenden Kathodenstrahles verminderten Geschwindigkeit
abgetastet. Der Vorgang der Addition einzelner Echoimpulsreihen wird also bereits
bei der Aufzeichnung derselben vorgenommen.
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Eine Ausführungsform dieses bekannten Verfahrens verwendet als speicherfähigen
Zwischenträger den Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre, wobei der Leuchtstoff
durch den mittels der Echoimpulsreihen intensitätsmodulierten Kathodenstrahl zum
Leuchten angeregt wird. Die das Additionsergebnis mehrerer Echoimpulsreihen darstellende
Leuchtspur wird dabei fortlaufend mittels eines optischen Systems mit Photozelle
punktweise abgetastet. Bekanntlich lrermindert sich jedoch die Intensität einer
Leuchtspur gemäß einer exponentiellen Zeitfunktion. Da die Nachleuchtdauer Ides
Leuchtstoffes nicht derart groß sein darf, daß nachfolgende Additionsergehnisse
durch Reste von vorhergehenden gestört werden, ist es unvermeidbar, daß die Intensität
der innerhalb einer Periode konformer Echoimpulse zuerst gespeicherten Impulse schon
weitgehend geschwächt ist, wenn die
letzten Impulse dieser Periode
aufgezeichnet werden.
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Eine exakte Addition mehrerer Impulsreihen läßt sich demnach durch
dieses Verfahren nicht erzielen; abgesehen davon, daß jedem Leuchtstoff eigene Sättigungserscheinungen
das Meßergebnis weiterhin stören können.
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Eine gewisse Verbesserung wurde in bekannten Geräten durch die Verwendung
von elektronischen Speichervorrichtungen mit einer Speicherelektrode erzielt, die
aus einer Vielzahl von mikroskopischen speicherfähigen Elementen aufgebaut ist,
welche Elemente mitgeteilte Ladungen über längere Zeit ohne wesent-Iiche Verluste
nach Art der Kondensatoren zu speichern vermögen. Ein weiterer wichtiger Vorteil
dieser Speichervorrichtungen gegenüber dem Leuchtschirm besteht darin, daß die aufgezeichneten
Ladungsmuster zu jedem erforderlichen Zeitpunkt, in manchen Fällen sogar durch die
Ablesung selbst, gelöscht werden können. Bei diesen mit besonderer Speicherelektrode
arbeitenden Verfahren werden aufeinanderfolgende Echoimpulsreihen ebenfalls mittels
eines intensitätsmodulierten Elektronenstrahles fortwährend übereinander aufgezeichnet,
und das als Ergebnis dieses tSberlagerungsvorganges entstehende Ladungsmuster wird
mittels eines weiteren Elektronenstrahles abgetastet. Es können dabei Ladungsspeicherröhren
ohne sichtbares Bild, z. B. mit getrenntem Schreib- und Lesestrahl, die den Speicherschirm
von verschiedenen Seiten her abtasten, oder auch Fernseh-Bildfängerröhren in Verbindung
mit Kathodenstrahlbildröhren Verwendung finden. Die Addition ist auch bei diesen
Systemen nicht ideal, da auch Ladungsspeicher Sättigungserscheinungen aufweisen.
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Außerdem treten die sich durch unerwünschte Veränderung der Intensität
des Abtaststrahles äußernden Störungen, die durch die bei der mikroskopischen Struktur
der Speicherelektrode unvermeidbaren mechanischen und stofflichen Unregelmäßigkeiten
verursacht werden, im Additionsergehnis voll in Erscheinung, da die Echoimpulsreihen
immer in derselben Linie aufgezeichnet werden, in welcher auch die Asbtastung erfolgt.
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Die geschilderten Nachteile werden gemäß einem nicht vorveröffentlichten
älteren Vorschlag dadurch vermieden, daß der Vorgang der Addition der genannten
Echoimpulsreihen bei der Abtastung des Speichermusters vorgenommen- wird. Die Echoimpulsreihen
werden auf dem speicherfähigen Zwischenträger in mehreren quer zur Aufzeichnungsrichtung
gegeneinander verschobenen Bahnen aufgezeichnet, und diese Bahnen werden erst durch
die gemeinsame Abtastung zusammengefaßt.
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Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist, daß zu seiner Durchführung
bei elektrischen Speichervorrichtungen ein bandförmiger Elektronenst,rahl notwendig
ist. Die Erzeugung eines bandförmigen Elektronenstrahls stellt aber ein Problem
dar, das nur mit einem verhältnismäßig hohen Aufwand praktisch gelöst werden kann.
Dagegen bietet die Erzeugung eines allseitig konzentrierten Elektronenstrahls mit
punktförmiger Spur keine Schwierigkeiten. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen,
daß bei einem Verfahren zur Verminderung der Bandbreite bei der Übertragung von
Radar-Meßbildern durch Addition mehrerer durch aufeinanderfolgende Sendeimpulse
hervorgerufener Echoimpulsreihen mittels fortlaufender Aufzeichnung der genannten
Echoimpulsreihen auf mindestens einen speicherfähigen Zwischenträger einer eIektronischen
Speichervorrichtung und Abtastung des entstehenden Speichermusters
in einer gegenüber
derjenigen des Aufzeichnungsvorganges verminderten Geschwindigkeit mindestens ein
Teil der Aufzeichnungsspuren der Echoimpulsreihen quer zur Aufzeichnungsrichtung
gegeneinander verschoben aufgezeichnet wird und daß die Abtastung im Sinne einer
Zusammenfassung der Aufzeichnungsspuren mit einer zusätzlichen oszillierenden Bewegung
quer zu den Spuren erfolgt, deren Geschwindigkeit wesentlich größer als die Geschwindigkeit
in Richtung Ider Spuren ist. Die Erfindung umfaßt selbstverständlich auch die zur
Durchführung des angegebenen Verfahrens benötigte Vorrichtung.
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Infolge der hochfrequenten Ablenkung des Abtaststrahles quer zu den
Speicherlinien erhält das Ausgangssignal eine mit der Abienkfrequenz wechselnde
Hochfrequenzspannung, der die abgetasteten Signalspannungen überlagert sind. Die
Ausgangssignale ersch!einen also gegenüber den Eingangssignalen in einer um die
Ablenkfrequenz verschiedenen Frequenziage.
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Dies bedeutet den Vorteil, daß die Entkopplung der Ausgangssignale
von den Eingangssignalen wesentlich vereinfacht wird.
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Die Aufzeichnungsbahnen können die Form paralleler oder spiralförmiger
Linien oder konzentrischer Kreise aufweisen; sie können quer zur Aufzeichnungsrichtung
um weniger als die Spurbreite gegeneinander verschoben sein. Als speicherfähiger
Zwischenträger kann sich eine Ladungsspeicherschicht oder ein Leuchtstoff eignen.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß
verwendeten Vorriehtung dar.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektronische Speichervorrichtung
gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Xer Linie IV-IV in Fig. 1.
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Gemäß den Fig. 1 und 2 befindet sich im Innern eines evakuierten
Gefäßes 1 eine Speicherelektrode2.
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Auf die eine Seite der Speicherelektrode 2 wirkt ein von einer Elektronenquelle
3 ausgehender Aufzeichnungselektronenstrahl 4. Wie man unter Beiziehung von Fig.
2 erkennt, folgt der Aufzeichnungselektronenstrahl 4 auf der Speicherelektrode2,
von der gestrichelten Ausgangslage 5 ausgehend, einer stilisiert dargestellten spiralförmigen
Bahn 6. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die hinreichend bekannten Ablenkmittel
zur spiralförmigen Lenkung nicht dargestellt. Sie bestehen in der Regel aus zwei
um 900 gegeneinander versetzten Ablenkpllatten- oder Ablenkspulenpaaren, die an
zwei um 900 gegeneinander gedrehten sinusförmigen Spannungen mit abnehmender Amplitude
liegen. Die Steuerung ist dabei derart, daß der Aufzeichnungselektrnnenstrahl 4
beim Erreichen seiner Endlage am inneren Ende der spiralförmigen Bahn 6 unverzüglich
in seine Ausgangslage 5 gebracht wird und yon dort aus erneut der Bahn 6 folgt.
Der Aufzeichnungselektronenstrahl 4 wird im Verlauf seiner Bewegung in bekannter
Weise durch die eintreffenden Echoimpulsrei.hen intensitätsmoduliert. Die Modulationsspannung
kann beispielsweise der Elektronenquelle3, dem nicht dargestellten Wehneltzylinder
oder einer besonderen Blende zugeführt werden. Alle drei Verfahren sind gebräuchlich.
Entsprechend der Modulation zeichnet der Aufzeichnungselekfronensftahl 4 entlang
der Bahn 6 ein Speichermuster auf die Speicherelektrode 2. Dieses Speichermuster
ist das Abbild konformer, je einen Umlauf des ganzen Spiralzugs belegender Echoimpulsreihen.
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Die Ausführungsform besitzt eine Abtastvorrichtung, bei der von einer
Elektronenquelle 11 ein linienförmiger Abtastelektronenstrahl 12 ausgeht. Neben
der
nicht dargestellten Ablenkvorrichtung zur Herbeiführung der Kreisbewegung des Abtastelektronenstrahles
12 ist eine zusätzliche Ablenkvorrichtung 13 vorhanden, die im wesentlichen aus
zwei konzentrischen Kegelstümpfen 14 und 15 besteht. Eine der Ablenkvorrichtung
zugeführte hochfrequente Spannung verursacht ein Pendeln des Albtastelektronenstrahles
12 zwischen zwei Endlagen 16 und 17. Wie in Fig. 2 dargestellt, führt der Abtastelektronenstrahl
12 dadurch außer seiner Bewegung in Richtung der Aufzeichnungsbahn 6 noch oszillierende
Bewegungen quer dazu aus und folgt mithin der Liniel8. Im Interesse einer besseren
Darsteltlung ist die Bahn des Abtastelektronenstrahles in Fig. 2 etwas gedehnt dargestellt.
Än Wirilichkeit liegen benachbarte Teile der Linie 18 näher beieinander, wodurch
die Bewegungsgeschwindigkeit des Abtastelektronenstrahles 12 in radialer Richtung
offensichtlich wesentlich größer wird als in tangentialer. Obgleich untereinanderliegende
Bahnpunkte nun nacheinander berührt werden, wird ein Additionsvorgang stattfinden,
wenn entweder die Bandbreite des Übertragungskanals zu gering ist, um untereinanderliegende
Bahnpunkte getrennt zu übertragen, oder wenn aus dem Ergebnis des Abtastvorganges
die hochfrequente Spannung ausgefiltert wird. Ein Ausfiltern der hochfrequenten
Spannung ist bei Aufnahme der Ausgangsspannungen auf magnetisierbarem Band nicht
erforderlich, da dieselbe dann als eine Art Hochfrequenzmagnetisierungsspannung
wirken kann.