DE1214280B - Anordnung fuer die Eichung und UEberwachung des Funktionszustandes von mit frequenz-modulierten elektromagnetischen Wellen arbeitenden Hoehenmessern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag;
Auslegetag:

GOIs

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/61

J 20551IX d/21 a4
19. September 1961
14. April 1966

Die Erfindung bezieht sich auf mit elektromagnetischen, frequenzmodulierten Wellen arbeitende Höhenmesser (FM/CW-Höhenmesser) für Flugzeuge, deren Arbeitsweise darauf beruht, daß die Höhe aus der Schwebungsfrequenz ermittelt wird, die sich durch Mischung einer ausgesendeten, frequenzmodulierten Schwingung mit der im gleichen Zeitpunkt des Aussendens empfangenen Echofrequenz bildet.

Bei nach diesem Prinzip arbeitenden Höhenmessern ist während des Betriebs eine ständige Überwachung des Senders hinsichtlich seiner Mittenfrequenz und der Frequenzmodulationsdaten erforderlich, weil zur Höhenbestimmung eine Absolutmessung der Schwebungsfrequenz notwendig ist, die auch durch die Senderdaten mitbestimmt wird. Bei Änderung der Senderdaten ergibt sich daher eine Schwebungsfrequenz, die der wirklichen Höhe nicht entspricht. Die Überwachung des Senders wird dadurch ermöglicht, daß ein Laufzeitglied bekannter Verzögerungszeit und ein zusätzlicher Überwachungsempfänger vorgesehen sind, der wie der Meßempfänger des Höhenmessers die gleichen Ausgangswerte liefert.

Bei derartigen Höhenmessern ist aber auch der Meßempfänger hinsichtlich etwa auftretender Laufzeitverzögerungen zu überwachen und schließlich auch der Überwachungsempfänger selbst. Der Meßempfänger wird dadurch fortlaufend geeicht, daß seine Ausgangssignale mit denjenigen des Überwachungsempfängers verglichen werden. Das einwandfreie Funktionieren des Höhenmessersenders und des Überwachungsempfängers wird dadurch geprüft, daß man das Sendesignal über das Laufzeitglied mit bekannter Verzögerungszeit durch den Überwachungsempfänger laufen läßt.

Die Verwendung von Laufzeitgliedern für Eichzwecke ist an sich bekannt.

Ferner ist ein FM/CW-Höhenmesser bekannt, bei dem die Höhe auf der Grundlage einer Laufzeit-Vergleichsmesung zwischen dem natürlichen Meßwege Bord-Boden-Bord und einer kontinuierlich veränderbaren Verzögerungsleitung bestimmt wird, wobei mittels eines Servosystems die Laufzeit der Verzögerungsleitung entsprechend eingestellt und ein Nullabgleich vorgenommen wird. Dabei ist jedoch eine Überwachung der Senderdaten nicht notwendig, weil als Maß für die Höhe die eingestellte Laufzeit der Verzögerungsleitung und nicht die Schwebungsfrequenz benutzt wird.

Weiterhin ist es bekannt, zur Überwachung des Wertes für die Mittenfrequenz des Senders und der Frequenzmodulationsdaten einer FM/CW-Radaranlage bzw. zur Bildung von Eichmarken mit mehre-

Anordnung für die Eichung und Überwachung
des Funktionszustandes von mit frequenzmodulierten elektromagnetischen Wellen
arbeitenden Höhenmessern

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,

New York, N. Y, (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

Stuttgart 1, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:

Marino Pompeo Giovanni Capelli, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 20. September 1960 (32 219), vom 15. September 1961

ren Vergleichswegen zu arbeiten, in denen Verzögerungsleitungen vorgegebener Verzögerungszeit liegen. Weichen bei der Messung in den Vergleichswegen die Meßwerte von den einmal eingeeichten Sollwerten ab, so werden die Senderdaten mittels einer aus der Wertdifferenz abgeleiteten Regelgröße nachgeregelt. Bei dieser Überwachungsanordnung ist jedoch eine Unterscheidung bzw. Beurteilung nicht möglich, ob die im Augenblick durch die Vergleichswege gelieferten, von den Sollwerten abweichenden Meßwerte nicht etwa durch eine Fehlfunktion der Empfangseinrichtung hervorgerufen sind, weil an eine Überwachung auch des Empfängers nicht gedacht ist.
Die Erfindung bezieht sich also auf eine Anordnung, die die Eichung und fortlaufende Überwachung des Funktionszustandes von Höhenmessern während des Betriebs erlaubt, bei denen kontinuierliche, frequenzmodulierte, elektromagnetische Wellen zur Erdoberfläche ausgesendet und die reflektierten Wellen in einem Meßempfänger mit unmittelbar vom Sender abgeleiteten Wellen gemischt werden, und die dabei entstehende Differenzfrequenz als Maß für die Höhe gemessen wird, und bei denen ferner der Sender hinsichtlich seiner Mittenfrequenz und der Frequenzmodulationsdaten durch Zuführung der Senderwelle zu einem Überwachungsempfänger mit nachgeschaltetem Anzeigegerät unter Verwendung

609 558/1VT

einer Verzögerungsleitung vorgegebener Verzöge- im Empfänger B kombiniert und ergeben ein Aus-

rungszeit kontrolliert wird. garigssignal, das einer solchen Höhe über der Erd-

Zur Überwachung sowohl des Funktionszustandes oberfläche entspricht, für die die Laufzeit zwischen des Senders als auch der beiden Empfänger ist bei Antenne und Erdoberfläche hin und zurück gleich einer Ausführungsform die Einrichtung erfindungs- 5 der Zeitverzögerung in der Verzögerungsleitung L gemäß derart aufgebaut, daß der Überwachungsemp- ist. Diese Höhenanzeige wird in der weiteren Befänger gleiche elektrische Daten aufweist wie der Schreibung Eichhöhe genannt. Meßempfänger, daß auch ihm die unmittelbar vom I_n der Schalterstellung Y gelangt die Ausgangs-Sender abgeleitete Welle zugeführt wird und daß er spannung des Empfängers B in die Signalvergleichswahlweise zur Kontrolle der Mittenfrequenz des Sen- ίο anordnung G, in der sie mit einer ganz bestimmten ders eingangsseitig über die Verzögerungsleitung an Spannung (oder einem Strom) verglichen wird, die den Sender und ausgangsseitig an die Anzeigevorrich- so gewählt ist, daß sie der Eichhöhe entspricht, rung, und zur Kontrolle des Meßempfängers ein- Eine Übereinstimmung der in der Vergleichsanordgangsseitig an die Empfangsantenne und ausgangs- nung G verglichenen Signale zeigt an, daß der Senseitig an eine Signalvergleichsanordnung anschaltbar 15 der T und der Empfänger B einwandfrei arbeiten, da ist, der außerdem die Ausgangsspannung des Meß- _si_e zusammen eine richtige Wertangabe liefern, die empfängers zugeführt wird (Fig. 1). den elektrischen Daten der VerzögerungsleitungL

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Anord- entspricht. Die Vergleichsanordnung G ist so einge-

nung erfindungsgemäß so getroffen, daß der Über- richtet, daß Alarm gegeben wird, wenn die beiden

wachungsempfänger eingangsseitig über die Verzöge- ₂o Signale nicht übereinstimmen,

rungsleitung an die Empfangsantenne und ausgangs- Stehen die Umschalter S₁ und S₂ in Stellung X, so

seitig an eine das Anzeigegerät umfassende Ver- liegen der eigentliche Höhenmesserempfänger und der

gleichsanordnung angeschlossen ist, der außerdem Empfänger B parallel, und zwar zwischen der Emp-

die Ausgangsspannung des Meßempfängers zugeführt fangsantenne Ό und der Vergleichsanordnung E. Das

wird (Fig. 2). 25 einwandfreie Funktionieren des Höhenmesser-Emp-

Die Erfindung wird an Hand von zwei Ausfüh- fängers A wird durch die Gleichheit der Anzeigen

rungsbeispielen, die in Fig. 1 bzw. Fig. 2 schema- seines Höhenwertes mit dem des vorher geprüften

tisch dargestellt sind, näher erläutert. Empfängers B festgestellt. Auch die Vergleichsanord-

In F i g. 1 bedeuten die Bezugszeichen T den Sen- nung E ist mit einer Alarmvorrichtung ausgerüstet,

der und A den Empfänger des Höhenmessers; F ist 30 die in Tätigkeit tritt, wenn die beiden Signale nicht

ein Richtkoppler, und mit C und D sind die Sende- gleich sind.

bzw. Empfangsantenne bezeichnet, die in einer Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß HöheH über der reflektierenden Erdoberfläche lie- Fig. 2 ist die EmpfangsantenneD außer mit dem gen mögen. Mit dem Symbol M ist das Höhen- eigentlichen Höhenmesserempfänger A noch über anzeigegerät bezeichnet, das mit dem Ausgang des 35 eine Verzögerungsleitung L mit einer bekannten VerEmpfängers A verbunden ist. Die Funktion eines der- zögerungszeit mit dem Empfänger B verbunden. Die artigen Höhenmessers ist bekannt. die Höhe darstellende Ausgangsspannung des Emp-

Die zusätzlichen Geräteteile, die eine fortwährende fängers A und die Ausgangsspannung des Empfän-Eichung und Prüfung des Funktionszustandes gestat- gers B werden einer Vergleichsanordnung K zugeten, bestehen im wesentlichen aus einer Verzöge- 40 führt. Die Ausgangsspannung des Empfängers A rungsleitung L mit bekannter Verzögerungszeit, -wird mittels eines Instrumentes M angezeigt. Das Beeinem Empfänger B, Umschaltern S₁ und S₂ und zugszeichen H bedeutet die Höhe über der Erdober-Signalvergleichsanordnungen E und G. fläche.

Außer den normalerweise vorhandenen Verbin- Die Empfänger A und B liegen beide zwischen der dungsleitungen vom Sender T zum Empfänger A ₄₅ Empfangsantenne D und der Vergleichsanordnung K₁ und zur Sendeantenne C über den Richtkoppler jF so daß beide Signale miteinander verglichen werden sind weitere Verbindungen notwendig, um das Sende- können. Im Verhältnis zu dem Signal, das der Empsignal einerseits über den Richtkoppler F und die fänger .4 liefert, ist das in den Empfänger B gelan-Verzögerungsleitung L zu einem Kontakt Y des Um- gende Empfangssignal und somit auch sein Ausschalters S₁ und andererseits direkt an den Eingang 50 gangssignal um die der Verzögerungszeit der Verzödes Empfängers B legen zu können. Eingang und gerungsleitung L entsprechende Zeit verzögert. Die Ausgang des Empfängers B liegen an den Umschalt- Vergleichsanordnung ist mit einer Alarmvorrichtung kontakten Z der Umschalter S₁ bzw. S₂. Außer der versehen, die dann anspricht, wenn die Signale aus normalerweise vorhandenen Verbindung zwischen den Empfängern^ und B nicht um die bekannte Empfangsantenne D und Höhenmesserempfänger A 55 Verzögerungszeit differieren.

ist eine Verbindung zwischen Empfangsantenne D So wird bei beiden Ausführungsbeispielen ein Ver- und dem Kontakt X des Schalters S₁ hergestellt. Die gleich der von der Empfangsantenne D aufgenom-Signalvergleichanordnungen E und G sind mit den menen Signale, die die Empfänger A und B verarbei-KontaktenX bzw. Y des Umschalters S₂ verbunden, ten, herbeigeführt. Der maximal mit diesen Höhen- und weiterhin ist die Vergleichsanordnung E an den 60 messern erfaßbare Entfernungsbereich ist jedoch Ausgang des Höhenmesserempfängers A geschaltet. gegenüber dem eines Höhenmessers alter Bauart, bei Die Umschalter S₁ und S₂ werden automatisch syn- dem eine fortlaufende Eichung nicht vorgesehen ist, chron geschaltet, so daß beide Schalter entweder in _etwas kleiner. Wenn sich in dem ersten Ausführungs-Stellung X oder in Stellung Y stehen. beispiel die von der Empfangsantenne aufgenom-Stehen die Schalter in Stellung Y, so liegen am R₅ mene Leistung auf die beiden Empfänger gleich-EmpfängerS sowohl direkte Signale vom Sender Γ mäßig aufteilt, so ist die maximal erfaßbare Höhe als auch solche über den Richtkoppler F und die _et_wa 70% gegenüber der mit einem gewöhnlichen Verzögerungsleitung L. Diese beiden Signale werden Höhenmesser erfaßbaren. Es genügt jedoch, wenn

die fortwährende Eichung nur bei den unteren Höhenbereichen, etwa von 0 bis 25% des Bereiches eines einfachen Höhenmessers, vorgenommen wird. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die maximal erfaßbare Höhe noch etwas kleiner als bei dem ersten Ausführungsbeispiel, weil vor dem Empfänger B die Verzögerungsleitung eingeschaltet ist, die eine erhebliche Dämpfung einfügt. Wenn jedoch, beispielsweise durch entsprechend hohe Senderleistung, dafür gesorgt ist, daß die Empfangsantenne genügend Energie aufnimmt, können alle in der Praxis zu messenden Höhen erfaßt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung, die die Eichung und fortlaufende Überwachung des Funktionszustandes von Höhenmessern während des Betriebs erlaubt, bei denen kontinuierliche, frequenzmodulierte, elektromagnetische Wellen zur Erdoberfläche ausgesendet und die reflektierten Wellen in einem Meßempfänger mit unmittelbar vom Sender abgeleiteten Wellen gemischt werden, und die dabei entstehende Differenzfrequenz als Maß für die Höhe gemessen wird und bei denen ferner der Sender hinsichtlich seiner Mittenfrequenz und der Frequenzmodulationsdaten durch Zuführung der Senderwelle zu einem Uberwachungsempfänger mit nachgeschaltetem Anzeigegerät unter Verwendung einer Verzögerungsleitung vorgegebener Verzögerungszeit kontrolliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung sowohl des Funktionszustandes des Senders (T) als auch der Empfänger der Überwachungsempfänger (B) gleiche elektrische Daten aufweist wie der Meßempfänger (A), daß auch ihm die unmittelbar vom Sender abgeleitete Welle zugeführt wird und daß er wahlweise zur Kontrolle der Mittenfrequenz des Senders eingangsseitig über die Verzögerungsleitung (L) an den Sender und ausgangsseitig an die Anzeigevorrichtung (G) und zur Kontrolle des Meßempfängers eingangsseitig an die Empfangsantenne (D) und ausgangsseitig an eine Signalvergleichsanordnung (E) anschaltbar ist, der außerdem die Ausgangsspannung des Meßempfängers zugeführt wird (F i g. 1).

2. Anordnung, die die Eichung und fortlaufende Überwachung des Funktionszustandes von Höhenmessern während des Betriebes erlaubt, bei denen kontinuierliche, frequenzmodulierte, elektromagnetische Wellen zur Erdoberfläche ausgesendet und die reflektierten Wellen in einem Meßempfänger mit unmittelbar vom Sender abgeleiteten Wellen gemischt werden, und die dabei entstehende Differenzfrequenz als Maß für die Höhe gemessen wird und bei denen ferner der Sender hinsichtlich seiner Mittenfrequenz und der Frequenzmodulationsdaten durch Zuführung der Senderwelle zu einem Überwachungsempfänger mit nachgeschaltetem Anzeigegerät unter Verwendung einer Verzögerungsleitung vorgegebener Verzögerungszeit kontrolliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung sowohl des Funktionszustandes des Senders (T) als auch der Empfänger der Überwachungsempfänger (B) gleiche elektrische Daten aufweist wie der Meßempfänger (A), daß auch ihm die unmittelbar vom Sender abgeleitete Welle zugeführt wird und daß er eingangsseitig über die Verzögerungsleitung (L) an die Empfangsantenne (D) und ausgangsseitig an eine das Anzeigegerät umfassende Vergleichsanordnung (K) angeschlossen ist, der außerdem die Ausgangsspannung des Meßempfängers zugeführt wird (F i g. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 578 406;
französische Patentschrift Nr. 1035 249;
USA.-Patentschrift Nr. 2 622 241.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 558/147 4.66 © Bundesdruckerei Berlin