DE2024689A1

DE2024689A1 - Einrichtung zur Erhöhung der Systemgenauigkeit bei Entfernungsmeßverfahren nach dem Laufzeitprinzip

Info

Publication number: DE2024689A1
Application number: DE19702024689
Authority: DE
Inventors: Leon Upper Montclair N.J. Himmel (V.St.A.). 13351
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1969-05-26
Filing date: 1970-05-21
Publication date: 1970-12-03
Also published as: BE763235A; US3648177A; FR2043665A1; JPS5126796B1

Description

Dipl.-Phys. Leo Thul
Patentanwalt
Stuttgart — 30
Kurze Strasse 8

L. Himmel - 26

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Einrichtung zur Erhöhung der Systemgenauigkeit bei Entfernungsmeßverfahren nach dem Laufzeitprinzip

Die Erfindung bezieht sich, ganz allgemein gesagt, auf eine Einrichtung zur Entfernungsmessung nach dem Laufzeltprinzip, insbesondere auf eine Einrichtung zur Bestimmung der Zelt zwischen bestimmten Punkten eines Modulationssignals.

Bei vielen Navigationssystemen mit Entfernungsmessung, beispielsweise dem TACAN-System, werden zu diesem Zwecke abgerundete impulse, Insbesondere solche mit Gauß¹scher Verteilung, ausgesendet, um das Hochfrequenzspektrum nicht zu breit werden zu lassen, und so ein "Übersprechen" zwischen benachbarten Kanälen möglichst klein zu halten. Um nun die Ankunftszeit eines Gauß¹sehen Impulses zur Entfernungsmessung zu bestimmen, werden entweder Schaltungen zur Bestimmung der halben Amplitude eines solchen Impulses oder Spitzendetektoren verwendet. Alle diese Schaltungen beeinträchtigen die Genauigkeit der Messung, well Impulse mit Gauß'scher Verteilung weder definierte Flanken noch ausgeprägte Spitzen haben.

Ktz/Or

U. Mai I970

009849/13 50 original inspected

L. Himmel - 26

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Entfernungsmeßeinrichtung anzugeben, bei der die zeitliche Lage eines empfangenen Impulses mit Gauß¹scher Verteilung mit größerer Genauigkeit als bisher bestimmt werden kann.

Bei einer Einrichtung zur Erhöhung der Systemgenauigkeit von Entfernungsmeßverfahren nach dem Laufzeitprinzip, bei denen die Zelt zwischen Aussenden und Wiederempfangen eines hochfrequenten Impulses, dessen Umhüllende annähernd die Form einer Gauß'sehen Verteilungskurv© hat, als Maß für die Entfernung bestimmt wird, ist erfindungsgemäß sendeseitig eine Phasenmodulation, der dem Impulse eingeschriebenen Hochfrequenz mit zum Modulationsimpuls synchroner, jedoch zu diesem zeitverzögerter Tastung vorgenommen* empfangsseitig wird die durch die Phasenmodulation markierte Stelle des Empfangsimpulses nach Transponierung in eine Zwischenfrequenz und Zwischenfrequenzverstärkung mittels eines Diskriminators gewonnen und zur Entfernungsmessung benutzt.

009849/1350 ./.

L. Himmel -26

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert; in den einzelnen Figuren sind schematisch als Blockschaltbild dargestellt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für die Sendeeinrichtung;

Fig. 2 eine entsprechende Empfangseinrichtung und

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Sendeeinrichtung.

Zur Aussendung von Impulsen, deren zeitliche Lage beim Empfang mit großer Genauigkeit bestimmt werden kann» wird die Phase des hochfrequenten Trägers der Impulse entweder abrupt verschoben, oder der hochfrequente Träger wird um einen bestimmten Betrag innerhalb einer gewissen Zeit in der Phase verschoben, je nachdem, was für eine Art Anzeige empfangsseitig benötigt wird.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 für die Sendeeinrichtung, bei der eine ganz bestimmte Stelle innerhalb eines Impulses zur Entfernungsmessung markiert werden soll,' um das zeitliche Auftreten dieses Impulses festzulegen, ist eine Zeitsteuerschaltung 4 vorgesehen, die einen schmalen Steuerimpuls erzeugt, der einem Modulationsgenerator 5 eingegeben wird, und diesen zur Ausgabe des gewünschten Modulationsimpulses veranlaßt. Der Ausgangsimpuls des Modulationsgenerators 5 wird einem Modulator 3 zugeführt.

009849/1350

L. Himmel - 26

Der von der Zeitsteuerschaltung 4 erzeugte Steuerimpuls wird auch einem Verzögerungsglied 7 eingegeben, dessen um eine vorgegebene Zeit verzögerter Ausgangsimpuls einem steuerbaren Oszillator 1 zugeführt wird. Dieser verzögerte Impuls wird dazu benutzt, um eine Phasenwinkelmodulation der Oszillatorschwingung herbeizuführen, oder, genauer gesagt, die Phase des Ausgangssignals des Oszillators 1 kontinuierlich zu verändern, und zwar während einer Zeit, die der Dauer des Impulses entspricht. Das Ausgangssignal des Oszillators wird über einen Frequenzvervielfacher 2 dem Modulator 3 eingegeben. Das Ausgangssignal des Modulators 2 ist ein mit der hochfrequenten Trägerfrequenz ausgeschriebener Impuls, dessen Trägerfrequenz momentan phasenverschoben ist, und dessen Hüllkurve die gewünschte, durch den Modulationsgenerator 5 bestimmte Form hat. Das Ausgangssignal des Modulators 3 wird einer Antenne 6 zugeführt, die den Impuls ausstrahlt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 (gleiche Funktionsblöcke haben die gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1) für die Sendeeinrichtung erzeugt die Zeitsteuerschaltung 4 jenen schmalen Steuerimpuls, der beim Modulationsgenerator 5 die Erzeugung des Modulationsimpulses der gewünschten Form einleitet. Das Ausgangssignal des Modulationsgenerators 5 wird dem Modulator 3 eingegeben. Der Steuerimpuls der Zeitsteuerschaltung 4 wird auch dem Verzögerungsglied J, das diesem eine bestimmte Zeitverzögerung erteilt, zugeführt. Der verzögerte Ausgangsimpuls des Verzögerungsgliedes 7 wird einem steuerbaren Phasenschieber 15 zugeführt, der eingangsseitig mit dem Ausgang des Oszillators 1 verbunden ist; dieser verzögerte Steuerimpuls bewirkt eine Phasenmodulation des Ausgangssignaleε des Oszillators 1, oder genauer gesagt, der verzögerte Steuerimpuls bewirkt eine Änderung d@s Wertes der Phase

009849/1350 ,/.

L. Himmel - 26

des Ausgangssignals des Oszillators 1 während einer Zeit, die längengleich, aber zeitverschoben zum (unverzögerten) Modulationsimpuls ist. Das Ausgangssignal des steuerbaren Phasenschiebers 15 wird über den Frequenzvervielfacher 2 dem Modulator 3 zugeführt, dessen Ausgangssignal ein mit der hochfrequenten Trägerfrequenz ausgeschriebener Impuls ist, dessen Trägerfrequenz zu einer vorgegebenen Zeit phasenverschoben ist und dessen Hüllkurve die durch den Modulationsgenerator 5 bestimmte Form hat. Der vom Modulator 5 ausgegebene hochfrequente Impuls wird mittels der Antenne 6 ausgestrahlt.

Ein Ausführungsbeispiel für die Empfangseinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Die von einer Antenne 8 empfangenen Hochfrequenzimpulse werden, wie üblich, einer Mischstufe 9 zugeführt und mittels eines Mischoszillators 10 in eine Zwischenfrequenz transponiert. Das Ausgangssignal der Mischstufe 9 wird in einem Zwischenfrequenzverstärker 11 verstärkt, dessen Bandbreite so groß gewählt ist, daß das dem Hochfrequenzsignal entsprechende Spektrum den Zwischenfrequenzverstärker 11 passieren kann. Das Ausgangssignal des ZwIschenfrequenzverstärkers 11 wird einem Diskriminator 12 eingegeben, an dessen einem Ausgang ein der Phasenmodulation entsprechender schmaler Impuls abgenommen werden kann, der wegen seiner entsprechenden, vorgegebenen, zeltlichen Lage zur Bestimmung des zeltlichen Auftretens des Hochfrequenzimpulses nützlich ist. An einem zweiten Ausgang des Diskriminators 12 wird ein zwisohenfrequentes Signal abgenommen, das in einem Zwischenfrequenzverstärker 13« dessen Bandbreite so gewählt ist, daß das Signalspektrum des Modulationsimpulses passieren kann, verstärkt wird. Das Ausgangssignal des Zwischenfrequenzverstärkers 13 wird einem Detektor 14 eingegeben, dessen Ausgangssignal dem Modulationssignal entspricht.

1 Bl. Zeichnungen, 3 Pig· 0098 49/13 50 3 Patentansprüche

Claims

L. Himmel - 26

Patentansprüche

Einrichtung zur Erhöhung der Systemgenauigkeit von Entfernungsmeßverfahren nach dem Laufzeitprinzip, bei denen die Zeit zwischen Aussenden und Wiederempfangen eines hochfrequenten Impulses, dessen Umhüllende annähernd die Form einer Gauß'sehen Verteilungskurve hat, als Maß für die Entfernung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig eine Phasenmodulation der dem Impulse eingeschriebenen Hochfrequenz (steuerbarer Oszillator Ij Fig. 1) mit zum Modulationsimpuls (Modulationsgenerator 5) synchroner (Zeitsteuerschaltung 4), jedoch zu diesem zeitverzögerter (Verzögerungsglied 7) Tastung vorgenommen wird, und daß empfangsseitig die durch die Phasenmodulation markierte Stelle des Empfangsimpulses nach Transponierung in eine Zwischenfrequenz (Mischstufe 9, Mischoszillator 10; Fig. 2) und Zwlsehenfrequenzverstärkung (ZF-Verstärker 11) mittels eines Diskriminators (12) gewonnen und zur Entfernungsmessung benutzt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare. Oszillator (1) direkt phasenmoduliert wird, indem seinem Steuereingang der mittels des Verzögerungsgliedes (7) verzögerte Impuls der Zeitsteuerschaltung (4) eingegeben wird.

Ktz/Or

14. Mai 1970

009849/1350

L. Himmel - 26

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oszillator (1) ein steuerbares Phasenglied (15) nachgeschaltet ist, und daß der verzögerte Impuls (Verzögerungsglied 7) der Zeitsteuerschaltung (4) dem steuerbaren Phasenglied (15) zur Phasenmodulation des Ausgangssignals des Oszillators (1) eingegeben wird.

009849/1350

Leerseite