DE1086277B - Koinzidenzschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft sogenannte Koinzidenzschaltungen oder Torschaltungen, d. h. Schaltungsanordnungen, welche ein Ausgangssignal abgeben, wenn und nur wenn Spannungen einer bestimmten Polarität gleichzeitig an allen Eingängen vorhanden sind. Solche Anordnungen werden für viele Zwecke, z. B. in Rechengeräten und in Radargeräten, verwendet; in den letzteren unter anderem auch für die Beseitigung von impulsartigen Störungen und für die gleichzeitige Beseitigung der Anzeige von festen und bewegten Störern bei Radargeräten mit Festzeichenunterdrückung.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden, in welchen die Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer typischen bekannten Koinzidenzschaltung darstellt; die Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung; in Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit mehr Details als in Fig. 2 dargestellt.

Die bekannte Anordnung gemäß Fig. 1 ist der Einfachheit halber nur mit zwei Eingängen versehen, obwohl sie natürlich auch mit einer größeren Zahl von ähnlichen Eingängen versehen sein kann. Sie liefert ein Ausgangssignal nur dann, wenn Eingangssignale einer bestimmten Polarität — hier ist positive Polarität vorausgesetzt — gleichzeitig allen Eingängen zugeführt werden. Die zwei Eingangsklemmen sind mit 1 und 2 bezeichnet und jede ist mit einem Verbindungspunkt 3 über einen Diodengleichrichter 4 oder 5 verbunden. Für die vorausgesetzten positiven Eingangssignale wird an die Gleichrichter eine Spannung gelegt, die von einer nicht dargestellten positiven an die Klemme 6 angeschlossenen Spannungsquelle abgeleitet wird. Diese Vorspannung wird über einen Widerstand 7 und den gemeinsamen Verbindungspunkt 3 zugeführt, welcher Punkt mit dem Gitter einer Röhre 8 verbunden ist, die als Kathodenverstärker geschaltet ist und einen Kathodenwiderstand 9 sowie eine Ausgangsleitung 10 aufweist. Bei dieser Anordnung wird ein Ausgangssignal auf der Leitung 10 erscheinen, wenn und nur wenn positive Eingangssignale gleichzeitig an den Klemmen 1 und 2 erscheinen. Die Schaltung gemäß Fig. 1 kann auch so ausgebildet sein, daß sie auf negativ gepolte Eingangssignale anspricht, wobei der Richtungssinn der Dioden 4 und 5 umgekehrt und der Klemme 6 an Stelle eines positiven Potentials ein negatives Potential zugeführt wird.

Charakteristisch an der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist, daß die auftretende Ausgangsspannung nahezu gleich dem niedrigeren Wert der gleichzeitig den Klemmen 1 und 2 zugeführten Spannungen ist. Wenn deshalb die gleichzeitig allen Eingangsklemmen Koinzidenzschaltung

Anmelder:

Marconi's Wireless

Telegraph Company Limited,

London

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 17. Juli 1958 und 9. April 1959

Wilfrid Sinden Mortley, Great Baddow, Essex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

zugeführten Signale groß im Vergleich zum ebenfalls vorhandenen Rauschen und alle ungefähr von der gleichen Größe sind, dann wird die Spannung am gemeinsamen Verbindungspunkt 3 ihnen im wesentliehen in der Amplitude gleich sein. Im allgemeinen jedoch wird das Rauschen an den verschiedenen Eingangsklemmen unkorreliert sein, so daß das resultierende Rauschsignal am gemeinsamen Verbindungspunkt 3 durch das Rauschen bestimmt wird, welches an der Eingangsklemme auftritt, an welcher die augenblickliche Rauschspannung den kleinsten Wert hat. Es wird deshalb eine Verbesserung im S ignal-zu-Rauseh- Verhältnis für das Signal im Punkt 3, verglichen mit dem Verhältnis an einer der Eingangsklemmen, erzielt. Der Grad der Verbesserung hängt von der Frequenzverteilung des Rauschens ab und ist um so größer, je größer die Zahl der Eingangsklemmen ist. Wenn jedoch Rauschen von merklicher Größe vorhanden ist, hat es ein Versagen der Anordnung zur Folge, die ja bewirken soll, daß kein Ausgangssignal auftritt, außer wenn gleichzeitig Eingangssignale an allen Eingangsklemmen vorhanden sind. Wenn ein großes Signal (ein Nutzsignal oder ein Störsignal) nur-an einer Eingangsklemme vorhanden ist und ein beträchtliches Rauschen an der anderen — wobei die dargestellte Anordnung mit zwei Eingangsklemmen vorausgesetzt wurde —, dann wird die Amplitude des Ausgangssignals durch die Amplitude des kleinsten der Eingangssignale be-

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stimmt, und da das kleinste Eingangssignal das Rauschen an dem Eingang ist, an dem kein Signal vorhanden ist, erhält man, wenn am einen Eingang ein Signal vorhanden ist und am anderen Eingang merkliches Rauschen, im Ausgang ein vermindertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Das Vorhandensein eines großen Störsignals nur an einer Eingangsklemme wird deshalb am Ausgang erhöhtes Rauschen zur Folge haben, das in der Praxis nicht von einem wesentlichen Betrag des Nutzsignals zu unterscheiden ist, welches man erhält, wenn an beiden Eingangsklemmen gleichzeitig zwei Nutzsignale vorhanden sind. In vielen Fällen kann das ein schwerwiegender Nachteil sein, insbesondere wenn die Koinzidenzschaltung zur Beseitigung von Störimpulsen in bestimmten Radargeräten mit Festzeichenunterdrückung benutzt wird. In bestimmten dieser Anordnungen wird die Verwendung einer bekannten Schaltungsanordnung, wie in Fig. 1 dargestellt, erhöhtes Rauschen erzeugen, welches ein schwaches Flugzeugecho vortäuscht und als solches angezeigt wird. Die Verwendung dieser bekannten Anordnung kann also in vielen Radargeräten erhöhte Störungen auf der Anzeige erzeugen.

Der hauptsächliche Zweck der Erfindung ist es, verbesserte Koinzidenzschaltungen zu schaffen, in welchen die obenerwähnten Nachteile beseitigt oder wesentlich vermindert sind.

Die erfindungsgemäße Koinzidenzschaltung, die ein Ausgangssignal abgibt, wenn an sämtlichen Eingängen Signale einer bestimmten Polarität liegen und bei welcher sämtliche Eingangsklemmen über Gleichrichter gleicher Durchlaßrichtung mit einem ersten Punkt verbunden sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Eingangsklemmen über je einen weiteren Gleichrichter, der zu dem jeweils ersten Gleichrichter entgegengesetzt gepolt ist, mit einem zweiten Punkt verbunden sind, und daß Mittel vorgesehen sind, welche bei Vorhandensein einer Differenzspannung an den beiden Punkten am Ausgang der Schaltung ein Dämpfungsglied einschalten.

Die Dämpfungsmittel können zwischen den zweiten gemeinsamen Verbindungspunkt und die Mittel, welche auf die Differenz zwischen Signalamplituden ansprechen, eingeschaltet sein.

Der Signalweg zwischen den auf die Differenz zwischen den Signalamplituden ansprechenden Mitteln und den Mitteln für die Erzeugung der Dämpfung kann eine Impulsverlängerungsschaltung enthalten, welche die eingespeisten Impulse um etwas mehr als die Verzögerung im Signalpfad zwischen dem ersten gemeinsamen Verbindungspunkt und dem Ausgangskreis verlängern. Wenn dies getan wird, empfiehlt es sich, um die Schaltung ztt vereinfachen, ein Verzögerungsglied von bekannter kurzer Verzögerung in den letzteren Pfad einzuschalten.

Die Mittel zur Erzeugung der Dämpfung können so vorgespannt sein, daß sie durch eine beträchtliche Zahl von Rauschspitzen nicht angeregt werden.

Die in einer Richtung leitenden Glieder sind vorzugsweise Halbleiterdioden; die Mittel, welche auf die Frequenz zwischen den Signalamplituden ansprechen, bestehen vorzugsweise aus einem Röhrenpaar mit gemeinsamem Kathodenwiderstand; die Mittel zur Auslösung der Dämpfung bestehen vorzugsweise aus einem elektronischen Schalter, z. B. einem, der Halbleiterdioden enthält.

In der Fig. 2 entsprechen die mit 1, 2, Z, 4, 5, 6 und 7 bezeichneten Teile den ebenso bezeichneten Teilen der bekannten Schaltung gemäß Fig. 1. Zusätzlich zu diesen Dioden sind jedoch, wie dargestellt, die zwei Dioden 11 und 12 jeweils zwischen die Eingangsklemmen und einen zweiten gemeinsamen Verbindungspunkt 13 in entgegengesetzter Durchlaßrichtung zu der Durchlaßrichtung der Dioden 4 und 5 eingeschaltet. Die an den zwei gemeinsamen Verbindungspunkten 3 und 13 auftretenden Signale werden als die zwei Eingangsspannungen einer geeigneten bekannten Form eines differentiell wirksamen Schalters 14 zugeführt, dessen Ausgangsspannung ein Relais 15 betätigt, welches im Betriebszustand eine Dämpfung zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt 3 und der Ausgangsleitung 10 erzeugt. In der dargestellten Schaltung ist ein Widerstand 16 ständig in die Leitung zwischen dem Punkt 3 und dem Ausgangskreis 10 eingeschaltet, und ein Widerstand 17 ist zwischen dem erwähnten Ausgangskreis 10 und Masse eingeschaltet, wenn das Relais 15 anspricht.

Bei dieser Anordnung werden, wenn ungefähr gleiche und große Signale an beiden Eingangsklemmen 1 und 2 auftreten, die Signalamplituden an den Amplituden 3 und 13 ungefähr gleich sein, weil ein Signal am Punkt 3 auftreten wird, wenn Signale gleichzeitig an den Klemmen 1 und 2 vorhanden sind, und weil ein Signal am Punkt 13 erscheinen wird, wenn ein Signal an einer der Klemmen 1 oder 2 vorhanden ist. Wenn gewünscht und \^rorzugsweise können Dämpfungsmittel für die über den einen oder den anderen der Gleichrichter 11 und 12 erhaltenen Signale vorgesehen sein, damit, wenn große und angenähert gleiche Signale an beiden Klemmen 1 und 2 vorhanden sind, der Rauschpegel ungefähr ebenso groß ist wie der am Punkt 3. Solche Dämpfungsmittel sind in Fig. 2 nicht dargestellt, jedoch in Fig. 3, welche später beschrieben wird. Wenn demzufolge verhältnismäßig große Nutzsignale gleichzeitig an den Klemmen 1 und 2 auftreten, werden die Unterschiede in den Signalamplituden an den Punkten 3 und 13 klein sein; das Relais 15 wird nicht erregt, und die Anordnung verhält sich ebenso wie die bekannte Anordnung gemäß Fig. 1. Wenn jedoch große Signale an nur einer der zwei Eingangsklemmen vorhanden sind, wird die Signalamplitude an dem Verbindungspunkt 13 wesentlich größer sein als am Punkt 3. Die Differentialschaltung 14 wird demzufolge das Relais 15 erregen, und die Dämpfung wird im Ausgangskreis wirksam. Auf diese Weise wird der Nachteil der bekannten Anordnung gemäß Fig. 1 — der darin besteht, daß unter gewissen Umständen am Ausgang ein Rauschsignal erscheint, welches ein Nutzsignal vortäuscht, auch wenn nicht gleichzeitig Signale an beiden Eingängen liegen —· vermieden. Die Dämpfung, welche nach Erregung des Relais 15 wirksam ist, kann so gewählt werden, daß sie angenähert gleich der Änderung ist, welche normalerweise durch ein großes Signal an nur einer Eingangsklemme erzeugt wird oder (obwohl dies nicht vorzuziehen ist) diesen Wert wesentlich übersteigt.

Eine weitere Verbesserung, welche nicht notwendig ist, aber welche jedoch in einigen Fällen vorgesehen sein kann, ist ebenfalls in Fig. 2 dargestellt. Diese Verbesserung besteht darin, daß in den Signalpfad zum Ausgangskreis 10 ein Verzögerungsglied 18, welches eine kleine Verzögerung (von der Größen-Ordnung einer μβεΰ) erzeugt und eine Impulsverlängerungsstufe 19 bekannter Form zwischen die Glieder 14 und 15 eingeschaltet ist, welche derart ausgelegt ist, daß sie die Impulse um ungefähr 2 \ls&c verlängert. Diese Verbesserung, welche, wie bemerkt, üblicherweise nicht notwendig ist, hat die Wirkung, daß die

unvermeidbar kleine Verzögerung, welche in dem differentiell ansprechenden Element 14 auftritt, keine Rauschstörungen, wenn auch nur für eine kurze Zeit, zum Ausgangskreis hindurchläßt.

Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, jedoch mit mehr Einzelheiten. Da gleiche Teile in beiden Figuren durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, ist nur wenig zusätzliche Erklärung notwendig. Die differentiell wirksame Anordnung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, besteht aus zwei Röhren 14 ο und 14 b, welche in bekannter Weise mit nur einem Kathodenwiderstand versehen sind, und das Relais 15 ist ein elektronisches Relais, bestehend aus zwei Halbleiterdioden 15 a und 15 b, welche in der dargestellten Weise geschaltet sind. Eine Kathodenverstärkerröhre 8 der Fig. 1 speist die mit 10 bezeichnete Ausgangsleitung. Die Widerstände 20 und 21 dämpfen das dem gemeinsamen Verbindungspunkt 13 mit der Röhre 14 zugeführte Signal, so daß die Rauschpegel, wenn Signal und Rauschen gleichzeitig an den Klemmen 1 und 2 vorhanden sind, an den Gittern der Röhren 14 α und 14 b im wesentlichen die gleichen sind und die Signalamplitude am Gitter der Röhre 14 & etwas größer ist als die am Gitter der Röhre 14 a, so daß eine Dämpfung unter diesen Umständen in den Signalpfad zur Ausgangsleitung 10 nicht eingeführt wird. Wenn jedoch kein Signal an einer der Eingangsklemmen 1 oder 2 vorhanden ist, wird immer eine differentielle Ausgangsspannung von dem Röhrenpaar 14 α und 14 b vorhanden sein und eine Dämpfung eingeführt werden.

In der Anordnung gemäß Fig. 3 ist außerdem eine Vorspannung für den elektronischen Schalter vorgesehen, der die Dioden 15 α und 15 b enthält. Diese Vorspannung wird durch den Kreis geliefert, welcher den Widerstand 22 und weiter die Diode 23 enthält. Der Widerstand 22 ist derart gewählt, daß der Differentialverstärker, welcher durch das Röhrenpaar 14 a und 14 & gebildet wird, eine Spannungsverstärkung von 1 oder mehr hat, wenn Nutzsignale am Punkt 3, nicht aber am Punkt 13 erscheinen, so daß die an den Dioden 15 α und 15 b liegende Spannung unter dieser Bedingung eine solche Polarität aufweist, daß sie diese nichtleitend macht. Der Widerstand 24 in dem Anodenkreis der Röhre 14 a ist vorzugsweise viel größer als der Widerstand 22, aber nicht so groß, daß das effektive positive Potential an der Anode der Röhre 14 α bei einem gewählten Wert des Kathodenwiderstandes 25 für einen guten Betrieb zu niedrig ist. Der Widerstand 26 kann für einen guten Abgleich von gleichem Wert wie der Widerstand 24 sein, aber dies ist nicht notwendig, und er kann auch Null sein. Der Wert des Widerstandes 25 ist derart gewählt, daß mit dem zur Verfügung stehenden negativen Potential H. T., bezogen auf Erde, der Schaltstrom durch den elektronischen Schalter größer ist als der maximale Signalstrom durch den Widerstand 17.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Koinzidenzschaltung, die ein Ausgangs sign al abgibt, wenn an sämtlichen Eingängen Signale einer bestimmten Polarität liegen und bei welcher sämtliche Eingangsklemmen über Gleichrichter gleicher Durchlaßrichtung mit einem ersten Punkt verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Eingangsklemmen über je einen weiteren Gleichrichter, der zu dem jeweils ersten Gleichrichter entgegengesetzt gepolt ist, mit einem zweiten Punkt verbunden sind und daß Mittel vorgesehen sind, welche bei Vorhandensein einer Differenzspannung an den beiden Punkten am Ausgang der Schaltung ein Dämpfungsglied einschalten.

2. Koinzidenzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Dämpfungsglied zwischen dem zweiten Punkt und den von der Differenz der Spannungen abhängigen Mitteln vorgesehen ist.

3. Koinzidenzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die von der Differenz der Spannungen an den zwei Punkten abhängigen Mittel und das Dämpfungsglied am Ausgang ein Impulsverlängerer eingeschaltet ist, der die ihm zugeführten Impulse um einen Betrag verlängert, welchei der Verzögerung in dem Pfad zwischen dem ersten Punkt und dem Ausgang entspricht.

4. Koinzidenzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzögerungsglied zwischen den ersten Punkt und den Ausgang eingeschaltet ist.

5. Koinzidenzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Auslösung der Dämpfung am Ausgang derart vorgespannt sind, daß sie erst durch eine bestimmte Zahl von Rauschspitzen in Betrieb gesetzt werden.

6. Koinzidenzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter Halbleiterdioden sind.

7. Koinzidenzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Differenz der Spannungen an den beiden Punkten abhängigen Mittel aus einem Röhrenpaar mit gemeinsamem Kathodenwiderstand bestehen.

8. Koinzidenzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einschaltung der Dämpfung am Ausgang ein elektronischer Schalter vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

009 569/3Ot 7.60