DE1673831A1 - System zur Messung von Zeitverzoegerungen - Google Patents

Description

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Beschreibung zum Patentgesuch

der Hoffman Electronics Corporation, ¹ISOl North Arden Drive,

El Monte, California/USA

betreffend:

"System zur Messung von ZeitVerzögerungen"

Die Erfindung bezieht sich auf die Messung von Verzögerungen und insbesondere auf eine« digital arbeitendes System für die genaue Messung von ZeitVerzögerungen.

Für die Messung der Zeitverzögerung zwischen bestimmten Ereignissen,etwa einem Paar elektrischer Impulse, sind verschiedene Schaltungen und Systeme bekannt. Diese umfassen die Verwendung entweder analoger oder digitaler Techniken, um möglichst genaue Meßergebnisse zu erhalten. Wahrscheinlich eine der besten bekannten digitalen Techniken ist eine Zeitintervallmessung, die mit einem konventioneller! Zähler durchgeführt wird, welcher von ersten bzw. zweiten Impulsen gestartet bzw. gestoppt wird und dem während der Zählzeit Impulse eines Zeitgebers zugeführt werden. Die Gesamtzahl der Zeitgeberimpulse, die gezählt worden sind, ergibt eine Anzeige bezüglich der Zeitverzögerung zwischen dem ersten und dem zweiten Impuls. Diese Techniken sind für

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viele Messungen befriedigend, jedoch nicht dort, wo hohe Meßgenauigkeiten erforderlich sind, insbesondere, wenn die Signale oder Impulse durch Rauschen oder andere Ausgleichsvorgänge überlagert sind, weil bei dieser Technik nicht zwischen den erwünschten und unerwünschten Signalen diskriminiert wird.

Ein Gebiet, in dem genaue und zuverlässige Messungen der Zeitverzögerung besonders wichtig sind und wo die Signale durch Rauschen überlagert werden, liegt im Punk/Luftnavigationsbereich, wie im Abstands- oder Bereichsmeßabschnitt des TACAN-Systems (Tactical Air Navigation). Diese Systeme messen sowohl den Bereich als auch den Azimuth, oder.Pellung, eines Funkfeuers relativ zu einem Plugzeug und ermöglichen eine Sichtanzeige der Messung für den Piloten des Flugzeuges. Ein Vielkanal-Senderempfänger befindet sich im Flugzeug und arbeitet mit Impulsen, um sowohl eine Bereichsais auch eine Peilungsinformation zu erhalten. Eine Anzahl von Bodenfunkfeuern sind vorhanden, von denen jedes einen Sander und Richtantennen für die Pellinformation aufweist sowie einen Sender-Empfänger und ungerlchtete Antennen für die Bereichs-Information. Die Funkfeuer können stationär sein, beweglich oder auf einem Schiff befindlich, oder ein anderes Flugzeug kann als Funkfeuer dienen.

Für die Bereichsmessung mittels des TACAN-Systems sendet der Flugzeugsender wiederholt sehr kurze Anfragepulse in weitem Abstand aus. Diese Impulse, oder eigentlich Pulspaare, werden vom Bodenfunkfeuerempfänger empfangen, und der Senderteil sendet auf einem anderen Kanal "Antwort"-Impulse aus. Diese Antwort- oder Rücklaufpulse

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erreichen den Flugzeugempfänger, und ZeItschaltkreise messen die Gesamtlaufzelt, oder das Intervall, zwischen dem Anfrage- und Antwortpuls, und dieses Intervall wird in Signale umgewandelt, welche eine Bereichsanzeige innerhalb des Flugzeuges betätigen.

Natürlich ist es wünschenswert, daß derartige Zeitverzögerungsmessungen oder Intervallmessungen genau, stabil, zuverlässig und einfach durchgeführt werden. In Anbetracht der Tatsache, daß von dem Flugzeug verschiedene Signale empfangen werden einschließlich solcher, die für andere Flugzeuge bestimmt sind, von Bergen reflektierter I Signale, Signale von anderen Quellen, usw. sowie infolge der möglichen überlagerung (etwa durch Rauschen) der wirklichen Rücklaufsignale, sind relativ komplizierte Systeme für die Durchführung dieser Messung vorzusehen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes System JUr die genaue Messung der Zeitverzögerung.

Gemäß vorliegender Erfindung ist in einem System für die Messung der Zeitverzögerung zwischen zeitlich getrennten Signalen ein Torsignal zu erzeugen ι

in Abhängigkeit von einem ersten der zeitlich getrennten Signale, um die geschätzte Ankunftszelt eines zweiten Signals zu repräsentieren. Das zweite Signal wird mit dem Torsignal verglichen, und es wird ein Fehlersignal erzeugt, das proportional der zeitlichen Abweichung des zweiten Signals von der durch das Torsignal repräsentierten abgeschätzten Zeit ist. Als Funktion der Fehlersignale werden Ausgangssignale erzeugt, gesammelt und gespeichert, um die abgeschätzte Zeitverzögerung zwischen dem ersten und zweiten zeitlich getrennten Signal zu repräsentieren. Der Betrag der gespeicherten Ausgangssignale wird in vorbestimmtem

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Maße geändert, und das Torsignal wird nach dem Erscheinen einer vorbestimmten Änderung im Betrag der gespeicherten Ausgangssignale erzeugt. Ein derartiges System kann in der Punk-Luftnavigation angewandt werden, um den Abstand zwischen einem beweglichen Objekt und einem anderen Objekt in genauer und zuverlässiger Weise zu messen.

Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung im einzelnen erläutert werden.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Zeitverzögerungsmeßsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 stellt allgemein ein Bordfunkluftnavigationssystem dar;

Fig. 3A und 3C illustrieren Diskriminatorschaltungen, von denen eine in dem System nach Fig. 1 angewandt werden kann;

Fig. 3B ist ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der im System nach Fig. 1 benutzten Torimpulse;

Fig. 4A zeigt einen im System nach Fig. 1 angewandten Zähler;

Fig. 4b ist ein Pulsdiagramm für die Zeitverzögerungsmessung;

Fig. 5 zeigt einen Impuls-Frequenzgenerator

für die Verwendung im System nach Fig. 1;

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Pig. 6 ist das Schaltbild eines spannungsgesteuerten Oszillators für die Verwendung im System nach Pig. I und

Fig. 7 zeigt einen Schaltkreis, der zusammen mit dem System nach Fig. 1 anwendbar ist.

Gemäß der Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform weist das System für die Messung der Zeitverzögerung oder des Zeitabstandes zwischen ersten und zweiten ä Signalen ein Rückkopplungssystem auf, das im wesentlichen die geschätzte Ankunftszeit, oder die durchschnittliche Zeitverzögerung, des zweiten Signales mit dem zweiten Signal selbst vergleicht, um so ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Fehlersignal wird auf eine Zähleinrichtung geschaltet, die derart verändert wird, daß das Fehlersignal gegen Null geht. Der Speicherinhalt der Zähleinrichtung ist proportional der Zeitverzögerung zwischen dem ersten und dem zweiten Signal.

Im einzelnen wird ein Digitalregister für die Zählung und Speicherung eines durchschnittlichen oder geschätzten Zeitabstandes vorgesehen. Der Inhalt des Registers " wird einem Zähler zugeführt, der rückwärts zu zählen beginnt zur Zeit oder im wesentlichen zu der Zeit, zu der das erste Signal erscheint. Nachdem der Zähler bis zu einem vorbestimmten Wert,z.B. bis Null,zurückgezählt hat,wird nachfolgend mittels einer Diskriminatoreinrichtung ein Vergleich durchgeführt um festzustellen, ob das zweite Signal zu der geschätzten Zeit eintrifft. Ein Fehlersignal wird erzeugt als Funktion der Abweichung der Ankunftszeit des zweiten Signals bezüglich der abgeschätzten Ankunftszeit. Das Fehlersignal wird verwendet, um den Inhalt des Registers

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zu ändern, und zwar in Richtung auf eine genauere Voraussage, falls diese nicht bereits erreicht worden ist, wonach also der Inhalt des Registers proportional der Zeitverzögerung zwischen dem ersten und dem zweiten Signal ist. Für bestimmte Anwendungsfälle, etwa die Punk-Luftnavigation, sind Einrichtungen vorgesehen, um das Erscheinen der richtigen zweiten Signale, beispielsweise der Antwort-Impulse von einem Bodenfunkfeuer, zu erforschen.

In Fig. 1 ist ein System dargestellt, das gemäß der Erfindung für die Messung des Zeitabstandes zwischen Signalen verwendet wird. Ohne die Erfindung auf diesen An- · wendungsfall zu beschränken, soll das System als Bestandteil eines Funk-Luftnavigationssystems beschrieben werden, etwa des TACAN-Systems, für die Messung des Abstandes oder Bereiches zwischen einem Flugzeug und einem Funkfeuer. Das Funkfeuer kann z.B. ein Bodenfunkfeuer sein, ein Schiffsfunkfeuer oder ein anderes Flugzeug, das als Funkfeuer dient. Zur genaueren Darstellungfler Zusammenhänge kann das Navigationssystem gemäß Fig. 2 ausgeführt sein und das System nach Fig. 1 als eine Baugruppe enthalten. Das System nach Fig. 2 stellt mithin ganz allgemein jenen Teil eines TACAN-Systems dar, der von einem Flugzeug mitgeführt wird und ein Sende- und Empfangs-Untersystem 2 umfaßt. Dieses Untersystem kann eine Antenne umfassen, die mit einem Circulator gekoppelt ist, der HF-Energie richtet, welche von dem Sender zur Antenne übertragen wird, und ebenso Hochfrequenzenergie riehtet,rfie von der Antenne empfangen worden ist. Die empfangenen Signale werden einem Decoder 3 aufgegeben, der seinerseits die Signale einem Peilrechnersystem 4 und einem Abstandsrechnersystem 5 aufgibt. Der Ausgang des Peilrechnersystems H wird über einen Anzeigekoppler 6 einem Peilanzeigegerät 7 für die Sichtanzeige der Peilung zum Piloten des Flugzeuges übertragen. Das Abstandsrechnersystem 5, das in Form des Systems nach Fig. 1 ausgeführt sein kann, wird über einen Anzeigekoppler Z

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an ein Abstandsanzeigegerät 9 gekoppelt, mittels dem dem Flugzeugpiloten eine Sichtanzeige bezüglich des Bereichs vermittelt wird.

Pas Peilrechnersystem 4 kann gemäß der US-Patentanmeldung Seriennummer 557 Ml mit dem Titel "Phase Angle Measuring System" ausgeführt sein. Die Anzeigekoppler 6 und 8 können Jeweils in Form eines Systems ausgeführt sein, das in der US-Patentanmeldung Seriennummer 557 509 mit dem Titel "Digital to analogue Servo System" ausgebildet werden.

Es versteht sich, daß zwar das System nach der Erfindung besonders vorteilhaft für die Bereichsmessung in einem Luft-Navigationssystem ist, dass aber zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten denkbar sind, bei denen in der gleichen Weise genaue und zuverlässige Messungen des Zeitabstandes zwischen Signalen erforderlich sind.

Das in Fig. 1 dargestellte System umfaßt sowohl Mittel für die Ausführung der Verzögerungsmessung als auch Mittel für die Prüfung auf richtige Rücklaufsignale. Derjenige Abschnitt des Systems, der für die Zeitabstandsmessung vorgesehen ist, umfaßt einen Diskrimlnator 10, der im wesentlichen die Ankunftszeit eines Signals mit einer abgeschätzten Ankunftszeit vergleicht. Dieses Signal bzw. dieser Impuls, das bzw. der weiter unten noch im einzelnen beschrieben wird, wird an einen Anschluß angelegt, der über eine Leitung 12 mit dem Eingang des Diskriminator 10 verbunden ist. In einem Luft-Navigationssystem kann das Eingangssignal empfangen werden und mittels des Decoders 3 an den Anschluß 11 angelegt werden, wobei der Decoder zur Pulsformung oder Pulsstandardisierung dient. Der Ausgang des Diskriminators, nämlich ein Fehlersignal proportional der Abweichung zwischen der tatsächlichen Ankunftszeit und der abgeschätzten Ankunftszeit, wird über eine Leitung 13 ein Filter IM und eine Leitung 15

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einem spannungsgesteuerten Oszillator 16 zugeführt. Das Filter Ik ist vorzugsweise ein Tiefpaßfilter, das ein durchschnittliches Ausgangssignal über eine Anzahl von Fehlersignalen vom Diskriminator abgibt und zur Diskriminierung gegen Rauschen beiträgt, gegen Störsignale, etc. In einem Funk-Luftnavigatlonssystem kann das Filter I^ z.B. ein einfaches Widerstands-Kondensatorfilter sein mit einer Zeitkonstante von etwa einer Sekunde, um einen Durchschnittswert aus dreißig bis fünfzig Signalen vom Diskriminator 10 zwecks Diskriminierung gegen Rauschen usw. zu bilden, wie oben·erläutert, und um dem Piloten die Anzeige aussagefc kräftig zu machen anstatt schnell wechselnde Ablesungen zu erzeugen, die doch fast unablesbar wären.

Der spannungsgesteuerte Oszillator 16 spricht auf den Ausgang des Filters 14 an, welcher Ausgang ein mittleres Fehlersignal ist und Null sein kann oder nach oben oder unten schwanken kann, so daß sich auf den Ausgangsleitungen 17 bzw. 18 Impulse "vorwärts zählen" bzw. "rückwärts zählen" ergeben. Falls z.B. auf der Leitung 12 ein Impuls empfangen wird, der früher als abgeschätzt eintrifft, so erzeugt der Oszillator 16 Rückwärtszähl-Signale auf der Leitung 18, während Vorwärtszähl-Signale erzeugt und der Leitung 17 aufgegeben werden, wenn der empfangene Impuls P zu spät eintrifft.

Die Vorwärtszähl-Leitung 17 ist über ein

"Oder"-Tor 19 angekoppelt, das im folgenden noch im einzelnen erläutert wird, sowie über eine Leitung 20 an einen Vorwärt szähl-Eingang eines Zählregisters 21, während die Rückwärtszähl-Leitung 18 einem Rückwärtszähl-Eingang des Registers 21 angeschlossen ist. Das Register 21 ist ein Digitalregister, das der Zählung von angelegten Eingangsimpulsen dient, sowie der Speicherung der erzielten Zählung

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und der Abgabe einer Zeitverzögerungsanzeige auf Ausgangsleitungen 22.

In einem Navigationssystem kann eine Binärzahl, z.B. 40, im Register 21 als Anzeige für einen Abstand des Flugzeuges vom Bodenfunkfeuer von z.B. einer Meile dienen (die Meilen werden nicht in km umgerechnet, da auch in der deutschen Luftfahrt die Rechnung mit Meilen üblich ist). Der Ausgang des Registers 21 ist an den Anzeigekoppler 8 der Pig. 2 angeschlossen, der gemäß der oben genannten US-Anmeldung 557 509 ausgebildet sein kann, um den Digitalausgang des Registers 21 in einen Analogwert umzuformen. ™ Die analoge Ausgangsgröße kann eine Wellendrehung sein oder ein elektrisches analoges Signal für die Betätigung der Bereichsanzeigeeinrichtung 9 in Fig. 2 für die Sichtablesung des Abstandes durch den Piloten des Flugzeuges. Zusätzlich kann der Ausgang des Registers 21 direkt oder nach der Umformung in einen Analog-wert für die Einspeisung von Informationen in andere Flugzeug-Untersysteme angewandt werden, wie Flugrechner, Autopilot usw.

Die Ausgänge des Registers 21 sind außerdem über Leitungen 23, Übertragungstorschaltungen 24 und

Leitungen 25 an einen Zähler 26 angelegt. Durch Aufgeben i

eines "übertragungsermöglichungs"-Signales auf eine Leitung 27, die mit dem Übertragungstor 24 gekoppelt ist, wird der Inhalt des Registers 21 parallel in den Zähler verschoben. Wie später noch im einzelnen erläutert wird, zählt der Zähler 26 Zeitgeberimpulse rückwärts, beginnend mit der in ihn geschobenen Zahl, und erzeugt ein Ausgangssignal auf einer Leitung 28, sobald eine vorbestimmte Zählstufe (z.B. Null) erreicht ist, um Torimpulse auszulösen, die entweder direkt vom Zähler 26 abgegeben werden oder mittels Betätigung eines Verzögerungszählers 29.

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Der Verzögerungszähler 29, ein konventioneller Zähler, gibt nach einer vorbestimmten Verzögerung einen Torimpuls ab. Dieser Torimpuls soll als "Bereichstor¹' bezeichnet werden und umfaßt "verfrühte" und "verspätete" Torpulse, die dem Eingang des Diskriminators 10 über zugeordnete Leitungen 30 bzw. 31 zugeführt werden. Die verfrühten und die verspäteten Torpulse können beispielsweise jeweils eine Breite von 10 Mikrosekunden besitzen, wobei die verspäteten Torimpulse am Ende der verfrühten Torimpulse beginnen. Diese Pulse werden verwendet, um den Rücklaufpuls "einzugabeln", der an den Eingangsanschluß 11 und über die Leitung 12 an dem Eingang des Diskriminators 10 angelegt ist. Das heißt, wenn der Rücklaufpuls auf der Leitung 12 in den Gesamtbereich des Torpulses fällt, wird vom Diskriminator 10 über die Leitung 13 ein Ausgangswert abgegeben proportional der Abweichung des Rücklaufpulses auf der Leitung 12 vom Zentrum des Bereichstorpulses, welches Zentrum typischerweise am Ende des verfrühten Torpulses und am Beginn des verspäteten Torpulses erscheint. Demgemäß ist der Ausgang des Diskriminators am Punkt 13 ein Pehlersignal für die Anzeige der Zeitabweichung des Rücklaufpulses bezüglich der geschätzten Ankunftszeit desselben. Das Pehlersignal ist Null, wenn der Rücklaufpuls genau vom Bereichstorpuls eingegabelt ist oder wenn er vollständig außerhalb des Böreichstorpulses liegt.

Ein Hauptzeitgeber 34 wird verwendet, der

ein Präzisionskristalloszillator sein kann. Im Falle eines Punk-Luftnavigationssystems kann die Frequenz des Zeitgebers 34 beispielsweise 3,23 MHz betragen. Die Zeitgeberpulse werden einer Leitung 35 aufgegeben und über ein "Und"-Tor 36 und eine Leitung 37 an den Eingang des "Oder"-Tores 19 aus Gründen übertragen, die weiter unten erläutert werden. Die Zeitgeberpulse auf der Leitung 35 werden auch einem Pulswiederholungsfrequenzgenerator 39 sowie über eine Leitung 40 dem Eingang eines "Und"-Tores 4l aufgegeben.

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Der Generator 39 wird vom Zeitgeber 34 synchronisiert und liefert "Anfrageimpulse" auf eine Ausgangsleitung 42. Die Leitung 42 ist mit der Leitung verbunden, um die übertragungsermöglichungsimpulse zu erzeugen und dem Übertragungstor 24 die übertragung von Daten aus dem Register 21 zum Zähler 26 zu gestatten. Die Leitung 42 ist auch an den "Einstelleingang" eines die Zählung ermöglichenden Flip-Flop-Kreises 43 angeschlossen, dessen Ausgang über eine Leitung 44 mit dem zweiten Eingang des "Und"-Tores 4l verbunden ist. Der Ausgang des"Und"-Tores 4l ist über eine Leitung 45 mit einem Rückwärtszähl-Eingang des Zählers 26 verbunden. A

Ein über die Leitung 42 vom Generator 39 eingespeister Impuls betätigt die Übertragungstore 24 und stellt den Flip-Flop-Kreis 43 ein, der seinerseits den Zeitgeberpulsen den Durchgang durch das Tor 41 zum Rückwärtszähl-Eingang des Zählers 26 freigibt. Jeder Impuls auf der Leitung 42 vom Generator 39 wird auch an einen Sender angelegt, falls das System in einem Funk-Luftnavigationssystem Anwendung findet. Beispielsweise in einem TACAN-System veranlaßt ein Puls vom Generator den Sender, ein Pulspaar zum Bodenfunkfeuer auszusenden, ebenso wie die Ingangsetzung des Betriebes des Zeitverzögerungsmeßsystems nach Fig. l,wie oben erläutert. (

Nachfolgend empfängt das Bodenfunkfeuer das ausgesandte Pulspaar,und nach einer vorbestimmten Verzögerung in der Bodenfunkfeuerstation wird ein Rücklaufpulspaar ausgesandt, das von dem Bordempfänger empfangen wird. Das empfangene Pulspaar wird decodiert, beispielsweise von anderen Pulsen abgetrennt. Im vorliegenden System wird der erste Puls des Paares ausgewählt und über die Leitung 12 an den Eingang des Diskriminadtors 10 als Rücklaufimpuls geführt..

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Beim Betrieb des Systems nach Pig. I hält das Register 21 zunächst eine Binärzahl, die-aus der in das Register eingezählten Zeitgeberpulsfolge herrührt, welche über das "Und"-Tor 36 und das "Oder"-Tor 19 aufgegeben wurde, wie im einzelnen noch zu erläutern. Diese Zahl in dem Register 21 repräsentiert eine Abschätzung des durchschnittlichen Zeitabstandes zwischen ersten und zweiten Impulsen, nämlich dem Anfragepuls auf der Leitung 42 und einem.Rücklaufpuls auf der Leitung 12. Der Generator 39 erzeugt die Anfragepulse, die über die Leitung 42 und die Leitung 27 das tibertragungstor 24 betätigen, und den Flip-Flop-rKreis 43 einstellen. Wenn die Übertragungstore betätigt sind, wird die im Register 21 gespeicherte Zahl parallel über die Tore 24 in den Zähler 26 geschoben. Wenn der Flip-Flop-Kreis 43 eingestellt ist, wird sein Ausgang auf der Leitung 44 wirksam und betätigt dabei das "Und"-Tor 4l derart, daß Zeitgeberpulse von der Leitung 40 über die Leitung 45 an den Rückwärtszähl-Eingang des Zählers 26 gelangen. Der Zähler 26 subtrahiert dann die Zeitgeberpulse, d.h. er zählt rückwärts bis zu einem vorbestimmten Zahlenwert, typischerweise bis Null. Sobald diese vorbestimmte Zahl erreicht ist, wird ein Ausgangssignal vom Zähler 26 über die Leitung zum Verzögerungszähler 29 übertragen. Der Verzögerungszähler 29 ist ein Kurzzeitzähler für die weitere Subtraktion von irgendwelchen erwünschten Systemverzögerungen. In einem TACAN-System beispielsweise kann der Verzögerungszähler 29 im wesentlichen eine Verzögerung von fünfzig Mikrosekunden abziehen, welche die Systemzeitverzögerung eines Bodenfunkfeuers darstellen. Es versteht sich, daß der Verzögerungszähler 29 für bestimmte Anwendungsfälle nicht erforderlich ist oder, wenn er vorhanden ist, einen Teil des Zählers 26 bilden kann, indem dessen Länge vergrößert wird.

Der Verzögerungszähler 29 erzeugt ein Paar Ausgangsimpulse auf den Leitungen 30 bzw. 31, die bereits als

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verfrühte bzw. verspätete Torpulse bezeichnet wurden. Ein aus diesen beiden Impulsen zusammengesetztes Signal soll als Bereichstorpuls 49 bezeichnet werden und erscheint auf einer Ausgangsleitung 48. Pig. 3B zeigt Jeden dieser Impulse. In einem TACAN-System beispielsweise kann der Verzögerungszähler 29 einen 10 MikroSekunden breiten verfrühten Torimpuls 50 erzeugen, und zwar 40 Mikrosekunden, nachdem der Verzögerungszähler durch ein Signal auf der Eingangsleitung 28 ausgelöst worden ist, und ein 10 MikroSekunden breites verspätetes Torimpulssignal 51, 50 Mikrosekunden nach der Auslösung durch ein Signal auf der Leitung 28. ä Demgemäß hat der Bereichstorimpuls eine typische Breite von 20 Mikrosekunden, wobei der Mittelpunkt dieses Impulses 50 Mikrosekunden nach dem Erreichen der erwähnten vorbestimmten Zählung durch den Zähler 26,und das Abgeben eines Ausgangsimpulses auf die Leitung 28 erscheint.

Wie oben erläutert, veranlaßt der Anfrageimpuls vom Generator 39, daß ein Impuls zu einem Bodenfunkfeuer eines Navigationssystems ausgesandt wird, und dieser Impuls wird vom Bodenfunkfeuer empfangen,und nach einer Standardverzögerung wird ein RückZlaufimpuls ausgesandt. Palls die Zahl im Register 21 genau dem Abstand zwischen dem Plugzeug und dem Bodenfunkfeuer entspricht, so erscheint der Rücklauf- f puls im Zentrum des Bereichstorpulses (d.h. am Ende des verfrühten Torimpulses und zu Beginn de sAre-r spät et en Tor impulses), so daß der Diskriminator 10 ein Pehlersignal gleich Null abgibt. Falls der Rücklaufpuls nicht ins Zentrum des Bereichstorimpulses fällt, so erscheint am Ausgang des Diskriminators 10 ein Pehlersignal, das im Filter l4 ausgefiltert wird und zur Steuerung des Spannungsgesteuerten Oszillators 16 herangezogen wird. Falls der Rücklaufpuls verfrüht ist, liefert der Oszillator 16 Impulse auf die Vorwärtszähl-Leitung 17, so daß das Register 21 vorwärtszählt.

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Palls der Rücklaufpuls verspätet ist, liefert der Oszillator Pulse auf die Rückwärtszähl-Leitung 18, so daß das Register zurückzählt. Typischerweise erreicht der Qszillatorausgang bis zu 50 Impulsen pro Sekunde in einem Navigationssystern. Je nach der angewandten Art des Oszillators 16 können seine Ausgänge entweder beide Null oder beide gleich sein, wenn am Oszillator die Eingangsgröße Null angelegt ist. In jedem Fall bleibt im Falle eines Fehlersignals der Größe Null der Inhalt des Registers 21 unverändert. Der obige Vorgang der Auswertung des Rücklaufpuüaes und der Erzeugung entsprechender Fehler- und Vorwärtszähl- oder Rückwärtszählpulse wird mit der aus dem Register 21 in den Zähler 26 geschobenen Zahl wiederholt, wobei der Zähler 26 rückwärtszählt usw. bei jeder Erzeugungeines Anfrageimpulses, wobei das System veranlaßt wird, die Spur zu halten,selbst obwohl die Ankunftszeit des Rücklaufpulses sich ändern kann. Der Inhalt des Registers 21, der über die Ausgangsleitungen 22 abgelesen werden kann, ist demgemäß ein Maß für den Zeitabstand zwischen einem Anfrageimpuls und einem Rücklaufpuls. In einem Navigationssystem ist diese Zeitverzögerung proportional dem Bereich, und der Ausgang des Registers 21 kann benutzt werden, um ein Sichtanzeigegerät im Flugzeug zu betätigen. In gleicher Weise kann der Ausgang des Registers 21 eine solche Information anderen Flugzeug-Unter systemen einspeisen, wie einem Flugrechner, Autopilot usw.

In Fig. 3A und 3B ist der Diskriminator 10 im einzelnen dargestellt. Ein Rücklaufpuls 52 wird über die Leitung 12 den "Und"-Toren 53 und 54 zugeführt. Der verfrühte Torpuls 50 wird über die Leitung 30 an das "Und"-Tor 53 und der verspätete Torpuls 51 über die Leitung 31 an das "Ünd"-Tor 54 angelegt. Wie man der Darstellung entnimmt, repräsentieren die Ausgänge der "Ünd"-G4tter 53 bzw. 54

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das verfrühte bzw. verspätete Eintreffen des Rücklaufpulses bezüglich des Zentrums des Bereichstorpulses 49.

Der Ausgang des Tores 53 ist an einem Eingang eines Differentialverstärkers 55 angeschlossen, an dessen invertierten Eingang der Ausgang des "Und"-Tores 54 angeschlossen ist. Ein Rückkopplungskondensator 56 ist zwischen den Ausgang und den invertierten Eingang des Verstärkers geschaltet und dient der Speicherung der Differenz zwischen den EingangsSignalen, die an den Verstärker 55 angelegt sind. Ein Ausgleichskondensator ist zwischen den nichtinvertierten Verstärkereingang und Masse geschaltet. Der Ausgangswert des ™ Verstärkers 55 ist das Integral über die Differenz zwischen den EingangsSignalen e. minus βρ multipliziert mit einer Konstanten und stellt ein Gleichstromausgangssignal dar, das anzeigt, wo zeitlich der Rücklaufpuls 52 liegt bezüglich der Stelle, für die dieser Impuls vorausgesagt worden ist und die bestimmt ist durch den verfrühten und den verspäteten Torimpuls 50 bzw. 51· Falls der Rücklaufpuls 52 zum größten Teil in den verfrühten Torimpuls 50 fällt, so ist auch der Rücklaufpuls 52 verfrüht, während er, wenn er zum größten Teil in den verspäteten Torimpuls 51 fällt, ebenfalls spät ist.

Das Filter 14 (Fig. 1) mittelt den Fehlersignalausgang vom Verstärker 55» und der spannungsgesteuerte Oszillator 16 spricht auf dieses durchschnittliche Fehlersignal an und erzeugt Ausgangsimpulse, um das Register 21 auf den richtigen Wert zu bringen. Zusätzlich wird der Bereichstorimpuls über eine Leitung 58 einem Rückstelleingang des Flip-FlopTKreises 43 zugeführt, um diesen Flip-Flop-Kreis zurückzustellen, wodurch das "Und"-Tor 4l gesperrt wird und verhindert wird, dass weitere Zeitgeberimpulse an den Eingang des Zählers 26 gelangen.

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In Pig. 3C ist eine bevorzugte.Ausführungsform des Diskriminator mit verbesserten Drift-Eigenschaften dargestellt. Ähnliche Bauelemente wie in Fig. 3A sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Leitungen 12 und 13 sind an die Eingänge eines invertierenden "Und"-Tores 53a angeschlossen, und die Leitungen 12 und sind mit den Eingängen eines "Und"-Tores 5*J verbunden. Der Ausgang des.Tores 53a ist über einen Widerstand an die Basis eines Transistors 57 gelegt, der über eine Diode an eine Klammerspannung von etwa plus 5 Volt gelegt ist. Die Basis ist außerdem über einen Widerstand an plus 12 Volt gelegt, und der Emitter ist mit derselben Spannungsquelle über einen Widerstand verbunden. Der Kollektor des Transistors 57 ist an die Ausgangsleitung 13 angeschlossen, um in einen Speicherkondensator 58 einen konstanten Strom einzuspeisen. Der Ausgang des "Und"-Tores 5^ ist über einen Verstärker und Amplitudenschieber 5^a angeschlossen, dessen Ausgang über einen Widerstand an die Basis eines Transistors 59 geführt ist. Die Basis des Transistors 59 ist mit etwa minus 5 Volt über eine Diode geklammert und über einen Widerstand an eine Spännungsquelle von minus 12 Volt angeschlossen. Der Emitter des Transistors 59 ist über einen Widerstand an dieselbe Spannungsquelle gelegt. Der Kollektor des Transistors 59 ist mit der Leitung 13 verbunden, um einen konstanten Strom in den Speicherknndensator 58 einzuspeisen, und zwar mit umgekehrter Polarität wie der vom Transistor 57 eingespeiste Strom.

Die Tore 53a und 5^ sehen eine "Und"-Funktion für ins Positive gehende Impulse vor, und der Amplitudenschieber 5^a verschiebt die Höhe der von ihm empfangenen Impulse auf einen Wert zwischen Null und minus 12 Volt.

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Derjenige Abschnitt des Impulses 52, der vom verfrühten Torpuls 50 umfaßt wird, erscheint umgekehrt am Ausgang des Tores 53a. Normalerweise ist das Ausgangssignal dieses Tores hoch, und der Transistor 57 gesperrt. Wenn ein Ausgangssignal vom Tor 53aerscheint, geht die Signalhöhe gegen Masse, und der Transistor 57 wird durchgeschaltet.

Damit wird die Einspeisung eines konstanten Stromes in den Speicherkondensator 58 bewirkt. Die Basis des Transistors 57 ist mittels der Diode auf etwa plus 5 Volt geklammert, so daß im Kollektor des Transistors 57 ein fester Strom aufrechterhalten wird. Dieser Strom lädt den Kondensator A 58 mit einer Ladung proportional der Breite des Pulses e..

Ähnlich arbeiten die Komponenten im unteren Teil der Fig. 3C bezüglich des vom verspäteten Torpuls 51 umfaßten Anteils des Pulses 52, Der Ausgang des Amplitudenschiebers 5^a liegt normalerweise bei minus 12 Volt, verschiebt sich jedoch auf Null während der Dauer seines Ausgangsimpulses e_2< Die Klammerung der Basis des Transistors 59 mit etwa minus 5 Volt bewirkt, daß ein konstanter Strom gleicher Größe, jedoch entgegengesetzter Richtung zum Strom des Transistors 57 durch den Kollektor des Transistors 59 fließt. Falls der Impuls 52 genau eingegabelt ist, so ist die auf den Kondensator 58 vom Transistor ( 57 aufgebrachte Ladung gleich der entfernten oder entladenen Ladung vom Transistor 59. Andererseits ist die Ladung auf dem Kondensator 58 proportional dem Unterschied in der Länge der Zeit,während der der Puls 52 von einem der Torpulse 50 oder 51 umfaßt wird. Obwohl die Schaltungsanordnung nach Fig. 3A einfacher ist, so besitzt doch der Schaltkreis nac-h Fig. 3C verschiedene Vorteile. Durch Verwendung der Treibertransistoren 57 und 59 fließen höhere Ströme in den Speicherkondensator 58. Nur ein einziger Kondensator wird verwendet, so daß man um den Abgleich von Transistoren nicht besorgt zu sein braucht. Die in Fig. 3C gezeigte Schaltung besitzt bessere Driftcha^akteristiken

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Insoweit, als der Speicherkondensator 58 als Ausgangsspeicherelement zu betrachten ist und seine Ladung nicht in bezug gesetzt wird zum Eingang eines Vergleichsverstärkers.

In bestimmten Anwendungsfällen ist es

wünschenswert oder notwendig, eine Prüfung auf richtige Rücklaufpulse durchzuführen. Dies trifft insbesondere zu in TACAN-Systemen, bei denen der Bordsender Anfragepulse aussendet und der Bordempfänger Antwortpulse vom Bodenfunkfeuer empfängt, und zwar zusammen mit anderen Pulsen,etwa den Antwortimpulsen vom Bodenfunkfeuer zu anderen Flugzeugen. In normalen TACAN-Systemen erscheinen die Anfragepulse jedes Plugzeuges in einer Folge, die mit Absicht irregulär oder zufällig abgewandelt wird, obwohl über eine bestimmte Zeitperiode die Impulse mit einer gegebenen Frequenz auftreten. Zum Beispiel werden bis zu etwa dreißig Impulse pro Sekunde erzeugt^ während des Anflugbetriebes, wobei der .Bereich gemessen wird. Während des "Suchbetriebes" dagegen, wenn das System auf richtige Rücklaufpulse prüft, werden bis zu etwa 150 Impulse pro Sekunde ausgesandt. Soweit die Pulse für jedes Flugzeug in zufälliger Weise erscheinen, erkennt die Einrichtung in einem bestimmten Flugzeug die richtigen Rücklaufpulse für dieses Flugzeug mittels Aufsuchen von Rücklaufpulsen, die in der gleichen zufälligen Folge auftreten wie die vom Flugzeug ausgesandten. Dementsprechend umfaßt das in Fig. 1 gezeigte System auch Schaltkreise für die Durchführung der Prüffunktion. Im wesentlichen prüft das System, ob drei oder mehr Rücklaufpulse in denrichtigen Folge für eine gegebene Anzahl von ausgesandten Anfrageimpulsen erscheinen,und danach schaltet das System um auf den Anflugbetrieb. Wenn weniger als drei von fünf richtigen Rücklaufimpulsen empfangen werden, so setzt das System die Suche nach den richtigen Rücklaufimpulsen fort.

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Das Prüfsystem beginnt die Suche nach einem Rücklaufimpuls bei einem vorbestimmten Bereich, etwa bei Null, und bewegt sich dann aus diesem Bereich oder erweitert diesen Bereich, um einen Rücklaufpuls zu finden. Wenn ein Rücklaufpuls gefunden worden ist, so hält das Prüfsystem an, und das System hält nach Rücklaufimpulsen während einer gewissen Zeit Ausschau, z.B. während fünf Impulsen, um festzustellen, ob Rücklaufimpulse in der richtigen Folge erscheinen. Falls das der Fall ist, werden die richtigen Impulse empfangen, und das System schaltet auf den Anflugbetrieb um. Falls in drHg^ von fünf Fällen keine richtigen Rücklaufimpulse gefunden worden sind, wird die Suche fortgesetzt, indem das Bereichsregister die Zählung fortsetzt.

Wie in Fig. 4b gezeigt, erscheinen die Anfrageimpulse 60 bis 62, und demgemäß die vom Bordsender ausgesandten Impulse, in zufälliger Folge. Richtige Rücklaufpulse 63 bis 65 erscheinen in der gleichen zufälligen Folge, und zwar um eine im wesentlichen feste Verzögerungszeit χ nach den Anfragepulsen Falls drei der Rücklaufpulse 63 bis 65 richtig in den entsprechenden Bereich fallen, nämlich in die Bereichstorpulse 66 bis 68 (von denen jeder ähnlich dem Bereichstorpuls 49 in Fig. 3B ist), so werden richtige Rücklaufimpulse empfangen, und das System schaltet danach auf den Anflugbetrieb um für die kontinuierliche Messung der Zeitverzögerung und damit des Bereiches, wie oben beschrieben.

Eine Leitung 70 ist mit einem Rückstelleingang des Registers 21 in Fig. 1 verbunden, um das Register zurückzustellen, wenn das System sich im Prüfbetrieb und nicht im Anflugbetrieb befindet. Obwohl die Leitung 70 eine gewisse Spannungshöhe empfangen kann, so ist doch nur deren Anstiegs,-flanke für die Rückstellung des Registers 21 verwendet. Nach der Rückstellung arbeitet das Register 21 ganz normal

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und zählt und speichert Eingangsimpulse. Die Suche nach richtigen Rücklaufimpulsen kann in einem Bereich Null beginnen, falls das Register 21 auf Null gestellt worden ist, oder bei einem abweichenden Bereich, falls dies erwünscht ist. Die Rücklaufimpulse werden vom Anschluß 11 über eine Leitung 71 an den Eingang eines "Und"-Tores 72 gelegt und über eine Leitung 73 an den Rückstelleingang eines Suchsteuer-Flip-Flops 74. Die Ausgangsleitung 48 vom Verzögerungs-. zähler 29, der die Bereichstorpulse abgibt, ist über eine Leitung 75 mit einem anderen Eingang des "Und"-Tores 72 verbunden. Die Bereichstor-Ausgangsleitung 48 vom Zähler führt über eine Leitung 76 zum Eingang eines "Und"-Tores Der Ausgang des "Und"-Tores 72 ist über eine Leitung 78 an den Eingang eines Integrators 79 angeschlossen und über eine Leitung 80 an den Eingang eines Zählers 8l.

Der Ausgang des Integrators 79 ist über eine Leitung 82 an einen Amplitudendetektor 83 angeschlossen mit "Spu?"- und "nicht-Spur"-Ausgängen auf zugeordneten Leitungen 84 und 85· Die Leitung 85 ist über eine Leitung zu einem anderen Eingang des Zählers 81 geführt. Die Anfragepulsleitung 42 vom Generator 39 ist an den Eingang des Zählers angeschlossen. Der Ausgang des Zählers 81 ist über eine Leitung 8i an einen Eingang des "Ünd"-Tores 77 angeschlossen, das außerdem einen "Nicht-Spur"-Eingang von der Leitung 85 empfängt.

{«Wirt »it Ji'^ttkt

Der Ausgang des Zählers 8l as, solange weniger als drei von fünf richtigen Rücklaufpulsen empfangen worden sind. Ein Ausgang des Flip-Flops 74 ist über eine Leitung 90 an einen anderen Eingang des "Und"-Tores 36 angeschlossen.

Der Generator 39 löst die Anfragepulse aus, etwa die Pulse 60 bis 62 in Fig. 4B, die jeweils von der übertragung des Inhalts des Registers 21 in den Zähler 26 gefolgt werden. Nach jedem Anfragepuls zählt der Zähler 26 rückwärts, wie oben beschrieben, und liefert ein Ausgangssignal an den Verzögerungszähler 29, der seinerseits Bereichstorpulse

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auf die Ausgangsleitung 48 liefert. Falls der ursprüngliche Inhalt des Registers 21 Null war, so liefert der Zähler 26 ein Ausgangssignal auf die Leitung 28 nach der übertragung, da kein Rückwärtszählen erforderlich ist. Wie im folgenden noch erläutert wird, sind bis zum Empfang einer genügenden Anzahl richtiger Rücklaufimpulse die Eingänge auf den Leitungen 85 bis 88 zum "Und"-Tor 77 vorhanden,und demgemäß wird beim Erscheinen des Bereichstorpulses auf der Leitung 76 der Prüfsteuer-Flip-Flop 74 durch das "Und"-Tor 77 eingestellt. Sobald der Flip-Flop 74 eingestellt ist, liefert er ein Signal auf die Leitung 90 und ermöglicht dem ^lIUnd"-Tor 36, Zeit- λ

geberpulse aus dem Zeitgeber 34 über das "Und"-Tor 36 und das "Oder"-Tor 19 zur Rückwärtszählung an den Eingang des Registers 21 zu liefern. Auf diese Weise wird der Inhalt des Registers 21 vergrößert, bis schließlich einer der Bereichstorpulse vom Verzögerungszähler 29 zu einer späteren Zeit erscheint, um nach einem richtigen Rücklaufpuls zu suchen bzw. diesen einzugabeln.

Unter der Annahme, daß der erste Anfragepuls und der erste Bereichstorpuls, wie oben beschrieben, erzeugt worden sind und ein Rücklaufpuls am Eingangsanschluß 11 empfangen worden ist, so wird der Suchsteuer-Flip-Flop 74 rückgestellt. Falls jedoch kein Rücklaufpuls empfangen wird, \ verbleibt der Flip-Flop 74 eingestellt durch das Tor 77 und gestattet die Erhöhung des Inhalts im Register 21. Unter der Annahme, daß ein Puls empfangen wird, jedoch nicht der richtige Rücklaufpuls ist (nicht von dem Bereichstorpuls eingegabeflit wird), so erscheint kein Ausgangssignal am "Und"-Tor 72, weil seine beiden Eingänge nicht gleichzeitig mit einem Signal belegt sind. Demgemäß wird dieser Rücklaufpuls nicht vom Zähler 81 gezählt. Falls es sich um einen richtigen Rücklaufpuls handelt, d.h. einen, der vom Bereichstorpuls eingegabelt wird, so liefert das "Und"-Tor 72 ein Ausgangssignal auf die Leitung 78.

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Dieses Ausgangssignal wird dem Eingang des Zählers 81 zugeführt und gezählt.

Es soll nun angenommen werden, daß ein weiterer Anfragepuls erzeugt wird, gefolgt von einem anderen Bereichstorpuls. Der Flip-Flop 7²J wird wieder eingestellt, da alle Eingänge am "Und"-Tor 77 vorhanden sind. Wiederum bleibt der Flip-Flop 74 eingestellt, falls kein Rücklaufpuls empfangen wird, so daß die Aufstockung des Registerinhalts im Register 21 veranlaßt wird. Der nächste Rücklaufpuls wird jedoch den Flip-Flop 74 zurückstellen. Falls dieser nächste Rückruf puls kein richtiger Rücklauf puls ist,- wird er nicht im Zähler 81 -gezählt, wird aber andererseits gezählt werden, wenn es sich um einen richtigen Rücklaufpuls handelt. Solange weniger als drei von fünf richtigen Rücklaufpulsen empfangen werden, liefert der Zähler 81 ein Ausgangssignal auf die Leitung 88. Gleichermaßen, f3\als nicht eine genügende Anzahl richtiger Rücklaufpulse Empfangen wird, steht ein Signal auf der "Nicht-Spur^l'-Ausgangsleitung 85 des Amplitudendetektors 83· Nach dem Empfang von drei richtigen Rücklaufimpulsen verschwindet das Ausgangssignal des Zählers 81, so daß auch das Ausgangssignal des "Und"-Tores 77 verschwindet. Das hindert den Flip-Flop 75 daran, wieder eingestellt zu werden, wenn der verspätete Torimpuls erscheint, so daß das Register nicht weiter durch Zeitgeberpulse über das ^MUnd"-Tor 36 aufgestockt wird.

Fig. 4b zeigt drei richtige Rücklaufpulse 63 bis 65, die das Verschwinden des Ausgangssignales vom iahler 81 veranlassen und damit das "Und"-Tor 77 außer Betrieb setzen. Der nächste Rücklaufpuls stellt den Prüfsteuer-Flip-Flop 74 zurück und verhindert damit, daß Zeitgeberpulse über das "Und^M-Tor 36 das Register 21 erreichen. Da eine genügende Anzahl (3) von Pulsen

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empfangen worden ist, bleibt der Ausgang des "Und"-Tores 77 verschwunden und stellt den Flip-Flop 7k nicht ein.

Der Integrator 79, der einen Widerstands-Kondensator-Schaltungskreis umfassen kann, mittelt die an seinem Eingang erscheinenden Impulse, und die Amplitude seines Ausgangs nimmt zu. Wenn der Ausgang auf der Leitung 82 einen vorbestimmten Wert erreicht, und zwar in Abhängigkeit von einer genügenden Anzahl richtiger Rücklaufimpulse (beispielsweise fünf), so erscheint ein Ausgangssignal vom Amplitudendetektor 82 auf der Leitung 84 und kein Ausgangssignal auf der Leitung 35, und das System schaltet auf den Anflugbetrieb um. Wenn dies geschieht, wird die Frequenz der Anfragepulsfolge herabgesetzt, wie bei der Beschreibung der Fig. 5 näher erläutert werden wird.

Das Filter 14 besitzt eine "Speicherwirkung", selbst wenn zeitweise Pulse verlorengehen. Das gespeicherte Fehlersignal, etwa in einem Kondensator, hält eine Spannung, die dann auch weiterhin den Oszillator 16 auf einem gegebenen Ausgangswert für die Ansteuerung des Registers 21 hält. Ebenso bleibt auch die Amplitude im Integrator 79, um in ähnlicher Weise das System im Anflugbetrieb zu halten, selbst wenn verschiedene richtige Rücklaufimpulse zeitweise verlorengehen.

Das System bleibt im Anflugbetrieb, bis es

zurückgestellt wird, wenn etwa das System umgeschaltet wird, um Rücklaufpulse von einem anderen Bodenfunkfeuer aufzuspüren, oder bis eine Anzahl richtiger Rücklaufpulse nicht mehr empfangen wird, in welchem Fall das Signal auf der Leitung 82 heruntergeht und ein Ausgang auf der Leitung 85 vom Amplitudendetektor 83 erscheint. Andere Bodenfunkfeuer können in konventioneller VJeise durch Umschalten von Kanälen ausgewählt werden, in welchem Falle das Bereichssystem nach Fig. 1 rückgestellt wird.

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Pig. 4a zeigt die Schaltung für den Zähler Die Schaltung dient dazu, richtige Rücklaufimpulse zu zählen, wenn das System sich im Prüfbetrieb befindet, und liefert ein Ausgangssignal, solange weniger als drei richtige Rücklaufimpulse empfangen worden sind, wenn fünf Anfragepulse ausgesandt wurden. Die Anfragepulsleitung 42 vom Generator 39 1st an den Eingang eines "Und"-Tores 95 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Zählers 96 verbunden ist, der ein Ausgangssignal auf eine Leitung· 97 legt für eine vorbestimmte Anzahl von Zählungen, etwa von eins bis fünf Zählungen. Die Ausgangsleitung 97 ist mit dem

P Eingang eines "Und"-Tores 98 verbunden, und die Leitung 80 ist an einen anderen Eingang des Tores 98 angelegt. Die Leitung 80 ist auch über eine Leitung 99 mit dem Einstell- = eingang eines Flip-Flops 100 verbunden, von dem ein Ausgang, über eine Leitung 101 zum anderen Eingang des Tores 95 führt. Der Ausgang des "Und"-Tores 98 ist mit dem Eingang äines Zählers 103 verbunden und dessen Null-, Eins- und Zwei-Ausgangsleitungen 104 bis 106 sind über ein "Oder"-Tor 107 auf einen Eingang eines "Und"-Tores 108 geschaltet. Demgemäß erscheint ein Ausgangssignal des "Oder"-Tores 107, wenn der Ausgang des Zählers 103 zwischen Null und zwei liegt. Die "Nicht-Spur"-Leitung 86 ist mit einem anderen Eingang

k des "Und"-Tors 108 verbunden, und der Ausgang des "Und"-Tores 108 auf der Leitung 88 zeigt an, daß weniger als drei von fünf Rücklaufpulsen empfangen worden sind, wenn an diesem Ausgang ein Signal erscheint.

Der erste ermittelte Rücklaufpuls auf der Leitung 80 stellt den Flip-Flop 100 ein, der seinerseits das "Und"-Tor 95 erregt. Wenn dies geschehen ist, können die Anfragepulse auf der Leitung 72 zum Zähler 96 gelangen und gezählt werden. Der Zähler 96 liefert ein Spannungssignal für die Zählung von einem bis fünf. Nachdem also

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ein Anfragepuls vom Zähler 96 gezählt worden 1st (und bis zur Rückstellung des Zählers 96, was typischerweise erfolgt einige Zeit, nachdem der fünfte Impuls gezählt worden ist), betätigt der Ausgang desselben das "Und"-Tor 98, um die ermittelten Rücklaufpulse dem Zähler 103 zuzuführen. Bis der Zähler 103 drei Pulse zählt, speist das "Oder"-Tor das "Und"-Tor 108. Eine weitere Einspeisung erfolgt über die Leitung 86, so daß ein Ausgangssignal auf der Leitung 88 erfolgt und anzeigt, daß weniger als drei von fünf richtigen Rücklaufimpulsen empfangen worden sind. Wenn der Zähler drei Pulse zählt, verschwindet das Ausgangssignal des "Oder"-Tores 107 und damit auch das Ausgangssignal des "Und"-Tores 108. Der Ausgang des "Und"-Tores IO8 wird, wie oben erläutert, dazu verwendet, daß "Und"-Tor 77 in Pig. I zu erregen oder zu entregen, was es gestattet, den Prüfsteuer-Flip-Plop 74 in den "Nicht-Spur"-Betrieb einzustellen^ während der Bereichstorimpulse, wenn eine genügende Anzahl von Rücklaufimpulsen nicht empfangen worden ist.

Der Pulswiederholungsfrequenzgenerator 39 in Fig. 1 umfaßt eine Eingangsleitung 110, die ihm Signale zuführt, welche anzeigen, ob sich das System im Anflugoder Anflug(Prüf)betrieb befindet. Diese Signale können vom Amplitudendetektor 83 abgegriffen werden. Der Diskriminator 10 liefert ein Ausgangssignal auf die Leitung 13» das über eine Leitung 111 dem Generator 39 aufgegeben wird. Dieser ist im einzelnen in Fig. 5 gezeigt und umfaßt im wesentlichen einen spannungsgesteuerten Oszillator 112, der über eine Leitung 113 an ein "Und"-Tor 114 angeschlossen ist, um Anfrageimpulse auf eine Ausgangsleitung 42 im Synchronismus mit den Zeitgeberpulsen des Zeitgebers 34 zu liefern. Die Leitung 110 ist über einen Widerstand Ho einer Summierverbindung 117 angeschlossen, welche mit dem Eingang des Spannungsgesteuerten Oszillators 112 verbunden ist. Ein Anschluß 118 ist über einen Widerstand

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mit der Summierverbindung 117 verbunden, um Rauscheingangssignale in den 0szillatorll2 einzuspeisen. Wie üblich wird die Ausgangsfrequenz des Oszillators 112 durch seinen Spannungseingang bestimmt. Eine Spannungsamplitude (etwa ein Einheitssignal) wird der Leitung 110 während des Anflugbetriebes aufgegeben um zu veranlassen, daß der Oszillator 112 einen Ausgang mit einer Frequenz, etwa zwischen drei und dreißig Hz, abgibt; dagegen wird der Leitung 110 eine andere Spannungsamplitude (etwa ein Null-Signal) während des Prüfbetriebes aufgegeben, um den Oszillator zur Abgabe von ^ Ausgangsimpulsen mit einer anderen Frequenz zu veranlassen, etwa zwischen dreißig und einhundertundfünfzig Impulsen pro Sekunde. Die Rauscheingangsleitung 118 wird verwendet, um die Veränderung der Frequenz des Oszillators 112 in zufälliger Weise zu bewirken, und an der Leitung 118 liegt normalerweise ein Gemisch von Sinus-Wellen.

Bei Verwendung in einem Navigationssystem ist die Ausgangsspannung des Diskriminators 10 in Fig. 1 proportional der Geschwindigkeitsänderung bezüglich der Zeitänderung (d.h., -si-), und ist demgemäß proportional der Beschleunigung des Flugzeuges bezüglich des Bodenfunkfeuers. . Dementsprechend kann diese Spannung über die Leitung 111 ™ und ein Tiefpaßfilter mit einem Widerstand 121 und einem Kondensator 122 sowie über einen Summierwiderstand 123 der Summierverbindung 117 zugeführt werden, um den Betrieb des Oszillators 112 zu beeinflussen. Dies kann angewandt werden, um die Ausgangsfrequenz des Oszillators 112 zu erhöhen, wenn die Beschleunigung hoch ist, also wenn das Flugzeug sich nahe dem Funkfeuer befindet, und um die Ausgangsfrequenz herabzusetzen, wenn die Beschleunigung niedrig ist, wenn also das Flugzeug sich entfernt vom Bodenfunkfeuer befindet. Soweit irgendein einzelnes Bodenfunkfeuer zu einer bestimmten Zeit mit einer Anzahl von

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Flugzeugen in Verbindung treten muß, ist es nützlich, falls die Pulsfolge,in der das Plugzeug mit dem Bodenfunkfeuer verkehrt, so niedrig wie möglich ist und dabei noch dem Piloten die notwendigen Informationen übermittelt. Die Verwendung einer der Beschleunigung proportionalen Spannung kann die Pulsfolge reduzieren, wenn eine hohe Pulsfolge nicht erforderlich ist, und die Pulsfolge bis zu einer maximalen Standardfrequenz erhöhen, wenn eine häufige Neuinformation über den Bereich erforderlich wird, wenn also das Plugzeug sich nahe dem Bodenfunkfeuer befindet. Die EingangsSpannung ebenso wie die Werte der Λ Summierwiderstände Il6, 119 und 123 bestimmen die Frequenz des Oszillators 112.

Der spannungsgesteuerte Oszillator l6 in

Fig. 1 kann nach Fig. 6 ausgebildet werden. Der Oszillator spricht auf die positiven und negativen Fehlersignale an, die vom Filter 14 gemittelt worden sind, um eine Vorwärtsoder Rückwärtszählung von Impulsen des Registers 21 zu bewirken. Zum Beispiel kann ein positiver Eingang am Oszillator bedeuten, daß die Rücklaufpulse zu früh aufτ treten, in welchem Falle Rückwärtszähl-Impulse vorgesehen werden. Ein negatives Signal dagegen zeigt an, daß die Rücklaufimpulse verspätet auftreten, in welchem Falle {

Vorwärtszähl-Impulse erzeugt werden. Wenn das Fehlersignal Null ist, so werden weder Vorwärts- noch Rückwärtszählimpulse erzeugt.

Der in Fig. 6 gezeigte spannungsgesteuerte Oszillator umfaßt im wesentlichen ein Paar von Kipposzillatoren. Die Leitung 15 ist über einen Widerstand 130 zum Emitter eines PNP-Transistors 131 geführt.

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Eine Diode 132 ist zwischen Masse und die Basis des Transistors 131 geschaltet, und die Basis des Transistors ist über einen Widerstand 133 mit einer an eine negative Spannungsquelle angeschlossenen Leitung 13^ verbunden. Der Transistor 131 und die Widerstände 130 und 133 bilden eine Konstantstromquelle für die Einspeisung in einen Kondensator 135 zwischen dem Kollektor des Transistors 131 und der Leitung 134. Der Kollektor des Transistors 131 ist mit dem Emitter eines Doppelbasistransistors (unijunction) 136 verbunden. Eine Basis des Transistors 136 liefert

fe Vorwärtszähl-Pulse auf die Ausgangsleitung 17, und diese Basis ist über einen Widerstand 137 mit der Leitung 13^ verbunden. Die zweite Basis des Transistors 136 ist über einen Widerstand 138 an Masse gelegt.

Mit einem Nullspannungseingang auf der Leitung wird der Konstantstromquelle kein Strom zugeführt, und der Transistor 131 ist gesperrt, weil der Spannungsabfall über der Diode 132 vom Spannungsabfall über der Emitterjunction des Transistros 131 ausgeglichen wird. Wird eine positive Spannung an die Leitung 15 gelegt, so fließt ein Strom durch den Widerstand I30 und den Transistor 131, um den Kondensator 135 zu laden. Wenn die Spannung über dem Kon- ψ densator 135 die Spitzenspannung für den Doppelbasistransistor erreicht, so beginnt dieser zu leiten und den Kondensator 35 zu entladen. Dies führt zur Schwingung und Erzeugung von Vorwärtszähl-Pulsen auf der Leitung 17.

Die Leitung 15 ist auch über eine Leitung l4o, einen Inverterverstärker 1^1 mit einer Verstärkung gleich eins und über eine Leitung 1^2 an einen Oszillator 1^3 geführt, der dem oben beschriebenen entspricht. Infolge der Wirkung des invertierenden Verstärkers 1^1 spricht der Oszillator ^ auf negative Spannungseingänge auf der Leitung 15 an, um

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Rückwärtszähl-Pulse auf die Ausgangsleitung 18 zu liefern.

In Punk-Navigationssystemen, welche Pulspaare anstelle einzelner Pulse für die Verzögerungsmessung benutzen, muß der richtige Puls des Paares ausgewählt werden. In typischen bisher benutzten Systemen wurde die Existenz eines Pulspaares im wesentlichen dadurch ermittelt, daß der erste Puls des Paares verzögert wurde und dieser verzögerte Puls zum Auftasten des zweiten Pulses benutzt wird. Das erfindungsgemäße System dagegen arbeitet mit dem ersten Puls eines Rücklaufρulspaares und nicht mit dem zwiten Puls, ^

d.h. die Messungen werden mit Bezug auf den ersten Puls des Paares durchgeführt. Die neuartigen Merkmale des erfindungsgemäßen Systems ermöglichen die Benutzung des ersten Pulses, um eine bessere Genauigkeit und Auflösung zu erzielen. Es ist jedoch wünschenswert, daß der zweite Puls eines Paares nicht dem Verzögerungsmeßsystem zugeführt und von diesem ausgewertet wird. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden, und konventionelle Zähltechniken können für diese Aufgabe eingesetzt werden. Im wesentlichen werden die Rücklaufpulse vom Empfänger einem Zähler zugeführt, der beginnt, Zeitgeberpulse zu zählen, sobald der erste Puls des Paares erscheint. Der Zähler zählt bis d zu einer vorbestimmten Zahl und beginnt dann von neuem, wobei diese Zahl im allgemeinen vom Abstand der Pulse eines Paares abhängt. Solange der Zähler zählt (alle seine Stufen sind i 0), wird der zweite Puls des Paares nicht angenommen. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß der Zustand der Zählerstufen abgefühlt wird, um die übertragung des zweiten Pulses zum System zu verhindern, solange nicht alle Stufen des Zählers 0 zeigen.

Fig. 7 zeigt einen bevorzugten Schaltkreis für die Auswahl des ersten Pulses aus einem Paar und

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für die Anzeige des Empfanges eines Paares. Der Ausgang des Empfängers liefert über die Leitung l6o Rücklaufpulspaare an den Eingang eines "Und"-Tores l6l und an einen Verzögerungsschaltkreis l62. Der Verzögerungsschaltkreis kann einen Zähler aufweisen, der die gleiche Verzögerung vorsieht wie der Abstand zwischen den Pulsen eines Paares, beispielsweise 12 Mikrosekunden. Der Ausgang des Verzögerungsschaltkreises 162 ist über eine Leitung I63 mit dem Eingang eines "Und"-Tores 164 verbunden. Die Leitung I60 ist auch mit dem Tor 164 verbunden. Das Tor 164 gibt ein Ausgangssignal auf eine Leitung 165, das anzeigt, daß ein Paar empfangen A worden ist, wenn der erste vom Schaltkreis l62 verzögerte Impuls gemeinsam mit dem zweiten Impuls eines Paares erscheint, Die Leitung I65 ist über einen Verzögerungsschaltkreis I66 mit dem Einstelleingang eines Flip-Flops I67 verbunden, während die Leitung 160 mit dessen Rückstelleingang verbunden ist. Der Ausgang des Flip-Flops I67 ist über einen Verzögerungsschaltkreis I68 mit dem anderen Eingang des "Und"-Tores I61 verbunden. Die Gesamtverzögerung der Schaltkreise 166 und 168 ist größer als die Dauer eines Pulses. Jeder von ihnen kann etwa eine Zwei-Mikrosekunden-Verzögerung bei einer Eingangsimpulsdauer von drei Mikrosekunden einführen. Der Ausgang des Tores I61 ist über eine Leitung 170 mit dem Eingangsanschluß 11 der Fig. 1 verbunden.

Unter der Annahme, daß der Flip-Flop I67 eingestellt wird (oberes Ausgangssignal vorhanden), wird das Tor 161 angesteuert, und der erste Impuls eines Paares gelangt durch das Tor 16Ί zur Ausgangsleitung 170. Dieser Puls stellt auch den Flip-Flop 167 zurück, und nach der Verzögerungszeit des Schaltkreises 168 wird das Tor 161 gesperrt. Der erste Impuls wird außerdem durch den Verzögerungsschaltkreis 162 verzögert. Wenn der zweite Impuls des Paares eintrifft, kann er das gesperrte Tor I61 nicht passieren. Jedoch ist zu dieser Zeit das Tor 164 geöffnet (durch den verzögerten und durch den zweiten Impuls) und stellt den Flip-Flop I67 ein

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nach der Verzögerung durch den Schaltkreis 166. Nach der Verzögerung des Schaltkreises 168 wird das Tor l6l für den Durchlaß des ersten Pulses des nächsten Paares geöffnet. Die von den Schaltkreisen 166 und 168 eingeführten Verzögerungen stellen sicher, daß das Tor l6l nicht zu bald geöffnet oder gesperrt wird und daß mindestens die Anstiegsflanke des ersten Pulses eines Paares passieren kann.

Der Ausgang des Tores 164 kann für die Anzeige eines Paares verwendet werden, und nicht eines einzelnen falschen Impulses, welches Paar während des Prüfbetriebes empfangen worden ist, um das System nach Fig. 1 daran zu * hindern, mit der Prüfung auf falsche Impulse fortzufahren. Das heißt, falls ein falscher Impuls empfangen wird, kann der Zähler 8l rückgestellt werden anstatt zu warten, bis weitere Rücklaufimpulse festgestellt werden. Die Leitung

ei'»vj
ist an den Einstellung eines Flip-Flops 175 angeschlossen.

Der untere Ausgang (ohne Signal, wenn der Flip-Flop eingestellt ist) ist über einen Verzögerungsschaltkreis 176 an einen Eingang eines "Und"-Tores 177 angeschlossen. Die Anfragepulsleitung 42 ist mit dem Rücksteileingang des Flip-Flops 175 verbunden sowie mit einem anderen Eingang des Tores 177· Der Ausgang des Tores 177 ist über eine Leitung 178 an ein "Oder"-Tor 179 angeschlossen. Eine λ

Rückstellleitung ist auch an das Tor 179 angeschlossen. Der Ausgang des Tores 179 ist mit dem Rückstelleingang des Zählers 81 verbunden. Ein Anfrageimpuls auf der Leitung k2 stellt den Flip-Flop 175 zurück und veranlaßt, daß ein Signal auf dem unteren Ausgang desselben erscheint. Nach einer kurzen Verzögerung wird das Tor 177 geöffnet. Falls kein Paar empfangen wird, bewirkt der nächste Anfrageimpuls, daß ein Ausgangssignal des Tores 177 erscheint und den Zähler 81 über das Tor 179 zurückstellt. Wenn ein Paar empfangen worden ist, wird der Flip-Flop eingestellt

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und sperrt dabei das Tor 177· In diesem Fall könnte der nachfolgende Anfrageimpuls den Zähler 8l nicht zurückstellen.

Patentansprüche

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Claims (10)

Patentansprüche

1) System zur Messung von ZeitVerzögerungen zwischen zeitlich getrennten Signalen, gekennzeichnet durch erste Einrichtungen für den Vergleich des zweiten der zeitlich getrennten Signale mit einem Torsignal, das in Abhängigkeit vom ersten der zeitlich getrennten Signale erzeugt wird und die abgeschätzte ^

Ankunftszeit dieses zweiten Signales repräsentiert, welche ersten Einrichtungen ein Pehlersignal proportional der zeitlichen Abweichung" des zweiten Signals von der durch das Torsignal repräsentierten abgeschätzten Zeit erzeugen, durch zweite Einrichtungen, die mit dem Ausgang der ersten Einrichtungen gekoppelt sind und Ausgangssignale als Punktion des Fehlersignals erzeugen, durch mit den zweiten Einrichtungen gekoppelte dritte Einrichtungen für die Sammlung und Speicherung der Ausgangssignale der zweiten Einrichtungen, so daß der Speicherinhalt der dritten Einrichtungen die abgeschätzte Zeitverzögerung zwischen den ersten und zweiten zeitlich getrennten Signalen λ repräsentiert, und durch mit den dritten Einrichtungen gekoppelte vierte Einrichtungen für die Änderung des Speicherinhalts der dritten Einrichtungen in vorbestimmter Folge und für Erzeugung eines Torsignals nach dem Auftreten einer vorbestimmten Speicherinhaltsänderung.

2) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Einrichtungen einen Diskriminator umfassen, daß die zweiten Einrichtungen einen Oszillator mit einer Ausgang3signalfrequenz proportional dem Fehlersignal umfassen, daß die dritten Einrichtungen eine Zähleranordnung für die Zählung und Speicherung des Oszillatorausgangssignals

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aufweisen und daß die vierten Einrichtungen eine Torschaltungsanordnung umfassen, die im Ansprechen auf das erste der zeitlich getrennten Signale betätigbar ist.

3) System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Torsignal erste und zweite Torimpulse umfaßt und daß das Fehlersignal proportional zur zeitlichen Abweichung des zweiten der zeitlich getrennten Signale vom Ende des ersten Torimpulses ist.

4) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Einrichtungen einen Oszillator umfassen, der Ausgangssignale mit einer Frequenz proportional der Höhe des Fehlersignales abgibt, daß die dritten Einrichtungen ein mit einem Zähler gekoppeltes Register umfassen, daß der Ausgang des Oszillators mit dem Register gekoppelt ist, dessen Speicherinhalt In Abhängigkeit vom ersten der zeitlich getrennten Signale in den Zähler übertragen wird, und daß der Speicherinhalt des Zählers in varbestlmmter Folge geändert wird und ein Torsignal nach dem Auftreten eines vorbestimmten Zählwertes durch den Zähler erzeugt.

5) System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler einen digitalen Zähler und einen Verzögerungszähler, der mit dem Ausgang des Digitalzählers verbunden ist, umfaßt und daß das Torsignal vom Verzögerungszähler nach dem Erscheinen einer vorbestimmten Zählung durch den digitalen Zähler erzeugt wird.

6) System nach Anspruch 1 für die Messung der Zeitverzögerung zwischen abgegebenen ersten Signalen und empfangenen zweiten Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Einrichtungen eine Diskriminatoranordnung

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aufweisen für den Vergleich des zweiten Signals mit zugeordneten Torsignalen, die in Abhängigkeit von den ersten Signalen erzeugt werden, daß die zweiten Einrichtungen eine Impulserzeugereinrichtung aufweisen, die mit dem Ausgang der Diskriminatoranordnung gekoppelt ist, um die Ausgangssignale zu erzeugen, daß die dritten Einrichtungen ein über eine Torsehaltungsanordnung mit einem Zähler gekoppeltes Register aufweisen, das mit der Impulserzeugereinrichtung für die Speicherung von deren AusgangsSignalen gekoppelt ist, daß die vierten Einrichtungen eine mit der Torschaltungsanordnung gekoppelte Ansteuerungseinrichtung aufweisen, die auch mit dem Zähler für die übertragung des Speicherinhalts des Registers in den Zähler gekoppelt ist, sowie für die Änderung des Zählerinhalts in der vorbestimmten Folge und für die Erzeugung der Torsignale nach dem Auftreten der vorbestimmten Zählerinhaltsänderung und daß Prüfeinrichtungen vorgesehen sind, die mit dem Register für die Änderung von dessen Inhalt in Abhängigkeit von Torsignalen und den zweiten Signalen gekoppelt sind als Punktion der Abweichung des zweiten Signals bezüglich eines Abschnitts eines zugeordneten Torsignals.

7) System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtungen einen Zähler umfassen, der die Prüfeinrichtungen nach Empfang einer vorbestimmten Anzahl der zweiten Signale außer Betrieb setzt.

8) System nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für die Messung der Zeitverzögerung zwischen ersten und zweiten Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem Navigationssystem angewandt wird, das einen Sender für die Aussendung eines Impulses zu einem Funkfeuer in Abhängigkeit von einem erste"η Signal und einem Empfänger für den Empfang eines zweiten vom Funkfeuer ausgesandten Signals in Abhängigkeit von dem ersten ausgesandten Imp uls aufwe ist.

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9) Navigationssystein unter Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Sender für die Aussendung eines Pulspaares zu einem . Punkfeuer in Abhängigkeit von einem ersten Signal und mit einem Empfänger für den Empfang eines Signales, das ein von dem Punkfeuer ausgesandtes zweites Impulspaar in Abhängigkeit von dem vom Sender ausgesandten Impulspaar umfaßt, gekennzeichnet durch einen Empfänger für die Messung der Zeitverzögerung zwischen dem ersten Signal und dem ersten Impuls des zweiten Impulspaares, das das zweite zeitlich vom ersten Signal getrennte Signal ist.

10) System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine fünfte Einrichtung für die Erzeugung einer Mehrzahl von ersten Signalen, die mit den vierten Einrichtungen für deren Betriebssteuerung gekoppelt sind, während die ersten Einrichtungen mit den fünften Einrichtungen für die Einspeisung des Fehlersignals in die letzteren gekoppelt sind, um die Folge,mit der die fünften Einrichtungen die ersten Signale erzeugen, in Abhängigkeit von dem Fehlersignal zu beeinflussen.

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