DE1259582B - Echo-Entfernungsmesssystem - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIc

GOIs

Deutsche Kl.: 42 c-18

Nummer: 1259 582

Aktenzeichen: B 66934IX b/42 c

Anmeldetag: 21. April 1962

Auslegetag: 25. Januar 1968

Die Erfindung betrifft ein Echo-Entfernungsmeßsystem, vorzugsweise zur Höhenmessung, bei dem zyklisch der Zeitabstand zwischen der periodischen Aussendung eines Signals durch einen Sender und dem Empfang eines reflektierten Signals durch einen ebenfalls periodisch, jedoch unabhängig vom Sender wirksamen Empfänger gemessen wird, mit einem Sägezahngenerator, der im Zeitpunkt des Beginns der Signalaussendung ausgelöst wird und eine Sägezahnspannung erzeugt, die auf eine Entfernung proportionale Größe ansteigt, wonach die Erzeugung der Sägezahnspannung beendet und die Generatorausgangsspannung auf einen Ausgangspegel zurückgeführt wird.

Es sind Höhenmeßeinrichtungen für Luftfahrzeuge bekannt, die nach dem Rückstrahlprinzip arbeiten, d. h. bei denen die Zeit zwischen der Aussendung eines Wellenenergiesignals (akustische oder magnetische Wellenenergie) an Bord des Luftfahrzeuges in Richtung des Bodens und dem Eintreffen des Echos gemessen wird. Derartige Höhenmesser haben gegenüber den bekannten barometrischen Höhenmessern den Vorteil wesentlich größerer Meßgenauigkeit, insbesondere bei niedrigen Höhen und in unmittelbarer Bodennähe.

Es ist auch eine Einrichtung zur Abstandsmessung bekanntgeworden, bei der ein Strahl modulierter Hochfrequenzenergie gegen ein Hindernis gesandt und die reflektierte Energie empfangen wird. Sender und Empfänger werden automatisch und wechselweise mit einer sich kontinuierlich ändernden Frequenz aus- und eingeschaltet. Den Frequenzwert/, für den der Empfang von maximaler Intensität ist und der anzeigt, daß der Echoempfang in den Intervallen zwischen der Übertragung auftritt, ergibt eine Messung der Entfernung H durch die Gleichung / = c/2H, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß Sender und Empfänger in der Weise voneinander abhängig sind, daß jeweils der eine eingeschaltet ist, woraus sich sehr starre Arbeitsbedingungen ergeben. Außerdem ist die bekannte Einrichtung für Höhenmessungen wenig geeignet; für Messungen geringer Höhe, etwa für Höhen unter 300 m, ist sie gar nicht geeignet, denn der Empfänger kann nicht eingeschaltet werden, bevor nicht der Sender die Aussendung eines Signals beendet hat. Das steht aber im Gegensatz zu der bekannten Lehre, daß zumindest zur Messung geringer Höhen der Empfänger eingeschaltet sein muß, bevor der Sender seine Ausstrahlung beendet hat. Schließlich wird bei dem bekannten Verfahren die Höhe von der Messung einer Frequenz abgelei-Echo-Entfernungsmeßsystem

Anmelder:

The Bendix Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

2000 Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:
Milton Henry Ammon, Van Nuys, Calif.;
Warren Jack Kennedy, Northridge, Calif.;
Lambert Frank Lyons, San Fernando, Calif.;
Ronald Clarence Mead, Van Nuys, Calif.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 24. April 1961 (104 936)

tet. Die Messung der von der Frequenz abgeleiteten Höhe ist aber notwendigerweise in ihrer Genauigkeit durch den in dem Gerät zur Verfügung stehenden Frequenzbereich beschränkt. Außerdem ist die Meßgenauigkeit auf einen Bruchteil der Länge der wechselnden Intervalle von Sendung und Empfang begrenzt.

Es ist ferner eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung nach der Echomethode mittels elektromagnetischer Wellen mit einer Kippkreisanordnung bekanntgeworden, die durch zwei den zu messenden Zeitvorgang eingrenzende Impulse gesteuert wird. Dabei sind Sender und Empfänger entkoppelt, der Echoempfänger ist schon während der Impulssendung empfangsbereit, indem der zeitlich später auftretende Echoimpuls gegenüber dem früher auftretenden Sendeimpuls verzögert wird. Beide Impulse dienen zur Steuerung derselben Kippanordnung, wobei die zum Kippen erforderliche Zeit durch eine zusätzliche Verzögerung des zeitlich später auftretenden Impulses kompensiert wird. Bei der bekannten Vorrichtung ist ein Impulsgeber vorgesehen,

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durch den einerseits der Sender, andererseits die Kippanordnung für die Zeitsteuerung gesteuert wird, wobei der Steuerimpuls vom Impulsgeber auf die Kippanordnung früher gegeben wird als auf den Sender, und zwar um eine Zeit, die gleich oder größer ist als die Kippzeit. Bei dieser. Einrichtung wird jeder Echoimpuls um dieselbe unveränderliche Zeit vergrößert. Er besitzt keine Mittel, die elektrischen Größen der Elemente des Stromkreises an die gemessene Höhe anzupassen, arbeitet daher ebenfalls starr.

Schließlich ist auch eine Einrichtung zur Messung des Zeitabstandes zweier Anfang und Ende eines Zeitabschnitts bestimmender Impulse bekanntgeworden, bei dem der den Anfang des Zeitabschnitts angebende Impuls mit Hilfe der periodischen Ladung oder Entladung einer Kondensatoranordnung in einen Impuls von Sägezahnform umgeformt wird, dessen Höhe im Augenblick des Eintreffens des zweiten Impulses gemessen wird. Derartige Maßnahmen sind auch bei der Erfindung vorgesehen.

Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, läßt es sich bei der Bestimmung kleiner Entfernungen bzw. Höhen nicht vermeiden, den Empfänger während der Aussendung des Meßsignals unwirksam zu machen, um so zu verhindern, daß das ausgestrahlte Signal direkt auf den Empfänger einwirkt. Bei sehr geringen Höhen erfordert jedoch die Steuerung für das Außerbetriebsetzen und das Wiederinbetriebsetzen des Empfängers eine zeitliche Genauigkeit, die größer ist als die eigentliche Meßgenauigkeit der Vorrichtung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für diese bei der Anwendung von Echo-Entfernungsmeßeinrichtungen auftretende Schwierigkeit eine Lösung zu finden, die bezüglich der Genauigkeit der Messung den bekannten Entfernungsmeßeinrichtungen überlegen ist.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Erzeugung der Sägezahnspannung im Augenblick des Wirksamwerdens des Empfängers beendet wird, was in jedem Meßzyklus zu einem Zeitpunkt erfolgt, der durch Vergleich einer ersten, im Augenblick der Signalaussendung ausgelösten Sägezahnspannung im Prinzip konstanter Steilheit mit einer zweiten Sägezahnspannung veränderlicher, durch den Betrag der während der vorhergehenden wirksamen Periode des Empfängers empfangenen Energie bestimmten Steilheit ermittelt wird.

Der der Erfindung zugrunde liegende allgemeine Erfindungsgedanke ist also darin zu sehen, daß die Höhenmessung zu einer Messung der Zeitspanne zwischen dem Augenblick der Aussendung des Signals und dem Augenblick des Wirksammachens des Empfängers wird.

Das System nach der Erfindung hat den Vorteil, daß der Einschaltaugenblick des Empfängers unabhängig ist von der Zeit, zu der der Sender seine Übertragung beendet; folglich ist das System nach der Erfindung geeignet für jegliche Höhenmessung.

Die Vorbereitung der nächsten Empfängerbetätigung während einer Periode der Empfängerbetätigung erhöht in hohem Maße die Genauigkeit der Messungen. Praktisch kann die Höhenmessung mit einer Genauigkeit durchgeführt werden, die so hoch ist, wie es gewünscht wird. Dabei ist die Höhe direkt von der Messung des Zeitintervalls abgeleitet. Die hohe Flexibilität der Einrichtung nach der Erfindung gestattet sowohl das Auffinden eines Echos als auch das Verfolgen des aufgespürten Echos in der, angegebenen Weise; während des Verfolgens wird der Kontakt mit dem Echo sehr eng gehalten.

Da sich das Energieniveau des empfangenen Echos abhängig von der Höhe und der Art der reflektierenden Fläche innerhalb eines sehr großen Bereiches verändern kann, läßt es sich nicht vermeiden, eine automatische Regelung der Verstärkung des Empfängers vorzusehen, die es gestattet, das Echo von parasitären Signalen zu trennen. Eine derartige an sich bekannte Regelung hat sich jedoch wegen der Anwesenheit des ausgestrahlten Signals bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art nicht befriedigend verwirklichen lassen. In Ausgestaltung der Erfindung wird eine außerordentlich genaue automatische Verstärkungsregelung dadurch erreicht, daß während bestimmter Zyklen (z. B. während jedes zweiten Zyklus) die Ausstrahlung des Meßsignals unterbunden und in diesen Zyklen die Verstärkung des Empfängers auf ein Energieniveau eingestellt wird, daß der dann empfangenen Zeitenergie entspricht, während in den übrigen Zyklen die automatische Verstärkungsregelung unwirksam, die Verstärkung des Empfängers jedoch auf das gewünschte optimale Niveau eingestellt ist.

Eine weitere bei Höhenmessern nach dem Radarprinzip auftretende Schwierigkeit hängt mit der Ausstrahlung des Meßsignals zusammen. Die bis heute allgemein verwendete Frequenzmodulation führt zu Ungenauigkeiten, die von dem Dopplereffekt und von parasitären Signalen akustischen Ursprungs herrühren, die durch die Modulation des Senders in dem verwendeten Frequenzbereich auftreten. Um diese Nachteile zu beseitigen, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im Sender ein normalerweise blockierter Oszillator verwendet, der periodisch über eine unten näher beschriebene Schaltung durch einen Impuls entsperrt wird, dessen Wiederholungsfrequenz durch einen Zeitbasisgenerator bestimmt wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Wirksammachen des Empfängers durch den Empfang des Echos ausgelöst. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn bereits während der wirksamen Periode des Empfängers im vorhergehenden Zyklus kein Echo empfangen worden ist. In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung wird daher bei Abwesenheit eines empfangenen Echos während der wirksamen Periode des Empfängers der Zeitpunkt des Wirksamwerdens des Empfängers in aufeinanderfolgenden Zyklen in gleichem Sinne, insbesondere im Sinne eines von Zyklus zu Zyklus späteren Auftretens kontinuierlich verändert.

Der Augenblick des Wirksamwerdens des Empfängers wird bei der Erfindung durch Vergleich zwischen einer ersten Sägezahnspannung mit im Prinzip konstanter Steilheit, die im Augenblick der Signalaussendung ausgelöst wird, und einer zweiten Sägezahnspannung bestimmt, deren veränderliche Steilheit durch den Betrag, der während der wirksamen Periode des Empfängers empfangenen Echosignalenergie bestimmt ist. Tritt während der wirksamen Periode des Empfängers kein Echosignal auf, so wird in Weiterbildung der Erfindung die zweite Sägezahnspannung mit im Prinzip konstanter Steilheit erzeugt, die wesentlich kleiner ist als die der ersten Sägezahnspannung, und zwar mit einer Wiederholungsfrequenz (z. B. 0,4 Hz), die in bezug auf die

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Wiederholungsfrequenz der ersten Sägezahnspannung sehr niedrig ist.

Obwohl sich die Erfindung hauptsächlich auf einen Radar-Höhenmesser bezieht, lassen sich einige ihrer Merkmale auch auf andere nach dem Rückstrahlprinzip mit elektromagnetischer oder akustir scher Wellenenergie arbeitende Entfernungsmeßeinrichtungen anwenden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung seien im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

F i g. 1 a und 1 b das Prinzipschaltbild eines Radar-Höhenmessers,

F i g. 2 ein Schaltbild der Zeitmeßeinrichtung in dem Höhenmesser nach den Fig. la und Ib,

F i g. 3 ein Schaltbild des Sendermodulators in dem Höhenmesser nach den Fig. 1 a und Ib,

F i g. 4 ein Schaltbild des Empfängers in dem Höhenmesser nach den Fig. la und 1 b,

Fig. 5a und 5b verschiedene in dem Höhenmesser bei der Messung niedriger Höhen auftretenden Wellenformen und

F i g. 6 a und 6 b die entsprechenden, bei der Messung großer Höhen auftretenden Wellenformen.

Allgemeine Beschreibung

Zunächst sei darauf hingewiesen, daß der hier beschriebene Höhenmesser zwei Arbeitsbereiche, einen für niedrige Höhen (0 bis 150 m) und einen für große Höhen (oberhalb von 150 m) aufweist, die sich in ihrer Wirkungsweise etwas unterscheiden. Der Hauptunterschied liegt in der Steuerung der Dauer des Meßsignals, die im Bereich der niedrigen Höhen mit der Höhe ansteigt und im Bereich der großen Höhen konstant bleibt.

Die Senderbaugruppe 10 umfaßt einen Hohlraumoszillator 20, der mit einer festen Widerholungsfrequenz — im vorliegenden Falle 3 kHz —, die durch einen Zeitbasisgenerator 30 bestimmt wird, der einen Teil einer Synchronisierbaugruppe 12 bildet, einen kontinuierlichen Impulszug mit einer Leistung von 1 kW erzeugt, dessen Länge sich mit der Höhe verändert. Die Oszillatorfrequenz liegt z. B. bei 4300 MHz. Als Meßzyklus sei im folgenden die Folgeperiode der Meßimpulse bezeichnet, die 1/3000 Sekunde oder 333 μ^ beträgt. Die Leistung der Impulse ändert sich mit der Höhe zwischen 10 W und 1 kW. Diese Impulse werden im Bereich der großen Höhen, wenn sich ein zweipoliger Umschalter 23,24 in seiner oberen Stellung befindet, direkt der Sendeantenne 26 zugeführt und im Bereich der niedrigen Höhen, wenn sich der genannte Umschalter in seiner unteren Stellung befindet, über eine Torschaltung 25, welche die Dauer des Signals steuert. Der Umschalter 23,24 wird, wie weiter unten näher erläutert, über ein Relais 70 automatisch umgeschaltet, sobald das Luftfahrzeug eine Höhe von 150 m erreicht und überschreitet.

Das von der Antenne 26 abgestrahlte Meßsignal wird vom Boden reflektiert und das Signalecho von der Empfangsantenne 41 aufgenommen und über Leitung 38 einem Hohlraumoszillator 40, der einen Teil der Empfängerbaugruppe 11 bildet, zugeführt. Der Empfängeroszillator 40 befindet sich dank einer geeigneten Vorspannung während des größten Teils jedes Meßzyklus in einem unwirksamen Zustand. Er wird unter noch zu erläuternden Umständen durch Zuführung eines Betätigungsimpulses von 0,2 μβ Dauer, der dem Steuergitter einer Triode 42, die einen Teil des Oszillators 40 bildet, von einem Generator 46 zugeführt wird, während einer kurzen Periode innerhalb jedes Zyklus wirksam.

Sobald das Echosignal am Oszillator 40 zu einem Zeitpunkt des Meßzyklus auftritt, der außerhalb der kurzen aktiven Periode (0,2 μ-s) des Oszillators 40

ίο liegt, gibt der Generator 46 seinen Betätigungsimpuls mit Hilfe noch zu beschreibender Mittel, in jedem folgenden Zyklus später und später ab. So tastet die aktive Periode (0,2 μ$) des Oszillators 40 den gesamten Meßzyklus (333 μ8) ab, und es findet sich ein Zyklus, bei dem das Echo innerhalb der wirksamen Periode des Oszillators 40 auftritt. Von diesem Zyklus ab stellt der von dem Generator 46 abgegebene Betätigungsimpuls sein kontinuierliches Fortschreiten über die Länge des Zyklus ein und »klammert« sich im gewissen Sinne an dem Echo fest, indem er in jedem folgenden Zyklus etwas später oder früher auftritt, je nachdem das Echo früher oder später empfangen wird, und behält somit gegebenenfalls eine feste zeitliche Lage innerhalb des Zyklus bei, wenn das Echo in einem unveränderlichen Zeitpunkt innerhalb der aufeinanderfolgenden Zyklen empfangen wird.

Um diese Wirkungsweise sicherzustellen, wird der Generator 46 von einem Impuls gesteuert, der über die Leitung 82 von einer Spannungsvergleichsstufe 55 abgegeben wird. Dieser Vergleichsstufe wird einerseits über Leitung 54 eine erste Sägezahnspannung konstanter Steilheit und Folgefrequenz zugeführt, die von einem Generator 52 abgegeben wird, der wiederum durch den Zeitbasisgenerator 30 mit einer Folgefrequenz von 3 kHz gesteuert wird. Die Vergleichsstufe 55 empfängt andererseits über Leitung 53 eine zweite Sägezahnspannung veränderlicher Steilheit, die von einem von dem Zeitbasisgenerator unabhängigen Generator 50 abgegeben wird. Der Generator 50 ist derart aufgebaut, daß er bei Abwesenheit jedes äußeren Steuersignals eine Sägezahnspannung mit einer sehr großen Periodizität von 2,5 Sekunden abgibt. Derart gesteuert gibt die Vergleichsstufe 55 immer dann einen Impuls ab, wenn die beiden ihr zugeführten Spannungen das gleiche Niveau erreichen. Dieser Impuls wird zu einem Zeitpunkt abgegeben, der in den aufeinanderfolgenden Zyklen (siehe insbesondere die Kurvenzüge 8 und 9 der Fig. 5a, 5b, 6a, 6b) immer etwas später auftritt. Der Generator 46 gibt dann seinerseits über die Leitung 83 seine Betätigungsimpulse an den Empfänger 40 zu einem Zeitpunkt ab, der ebenfalls später und später liegt, um so das oben beschriebene Aufsuchen des Signals zu bewirken.

Sobald jedoch dieses Aufsuchen zu einem Erfolg geführt hat, d. h. die Periode des Emfangs des Echos mit der wirksamen Periode des Oszillators 40 übereinstimmt, gibt dieser Schwingungsenergie ab, die nach Gleichrichtung in einem Gleichrichter 43 und Verstärkung in einem Videoverstärker 44 einem Spitzendetektor 90 zugeführt wird, der dann eine entsprechende Gleichspannung abgibt, die dem Generator 50 für die langen Sägezähne zugeführt wird, um dessen Vorspannung in dem gewünschten Sinne zu ändern, damit die genannte Spannung nicht weiter ansteigt, sondern ein konstantes Niveau beibehält. Unter diesen Bedingungen treten die von der

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Vergleichsstufe 55 abgegebenen Impulse, die von odenlänge des Generators 50 für die langen Sägedem Generator 46 abgegebenen Betätigungsimpulse zähne 8 verstreichen, bevor der Betätigungsimpuls und folglich die wirksame Periode des Oszillators 40 für den Emfänger mit dem Empfang des Echos koin. den aufeinanderfolgenden Zyklen zum gleichen inzidiert. Erst nach Ablauf dieser »Suchphase« liefert Zeitpunkt auf. Behält nun das Luftfahrzeug eine 5 das Instrument einen exakten Anzeigewert. Dies bekonstante Höhe bei, so daß das Echo zu einem kon- deutet jedoch keinen praktischen Nachteil, da die stanten Zeitpunkt innerhalb def aufeinanderfolgen- genannte Zeitspanne noch unterhalb der Anzeigezeit den Zyklen empfangen wird, bleibt die von dem der anderen elektronischen Einrichtungen an Bord Empfängeroszillator 40 abgegebene Energie konstant des Luftfahrzeuges liegt.

und damit auch die dem Generator 50 zugeführte _i0 In den folgenden Abschnitten werden weitere

Gleichspannung und das Niveau der langen Säge- Einzelheiten der in den Fig. la und Ib dargestell-

zähne. Verringert sich die Höhe, so wird das Echo ten Baugruppen des Höhenmessers näher erläutert, zu einem früheren Zeitpunkt empfangen, und ein

größerer Bruchteil des Echos fällt in die wirksame «

Periode des Oszillators 40 und erhöht die von ihm _l5 Steuerung des Sendeoszillators erzeugte Energie und die dem Generator 50 zugeführte Spannung, so daß sich das Niveau der langen Zur Erzeugung der Meßsignale ist ein Hohlraum-Sägezähne verringert. Das Gleichgewicht zwischen oszillator 20 vorgesehen, der während des größten den beiden Sägezahnspannungen tritt dann an der Teils des Meßzyklus unwirksam ist (ebenso wie der Vergleichsstufe 55 früher und früher auf, wodurch ₃₀ Empfängeroszillator 40). Von dem Zeitbasisgenedie wirksame Periode des Empfängeroszillators 40 so rator 30 wird dem Oszillator 20 mit einer Folgeverschoben wird, daß das frühere Zeithältnis zwi- frequenz von 3 kHz, z. B. über das Steuergitter einer sehen den Zeitpunkten der Betätigung des Emp- Eingangstriode 22, ein Impuls mit einer Spannung fängers 11 und dem Zeitpunkt des Emfangs des von 3 kV und einer Länge von 0,15 μδ zugeführt. Echos wiederhergestellt wird. Vergrößert sich da- _z5 Dieser Impuls, der von der Modulatorstufe 21 abgegen die Höhe des Luftfahrzeuges, so treten ent- gegeben wird, läßt den Oszillator für die genannte gegengesetzt gerichtete Veränderungen auf, d. h., Zeit von 0,15 μ& schwingen. Der Modulator 21 wird das Niveau der langen Sägezähne steigt und ver- seinerseits durch einen spitzen Impuls von einer Amzögert die wirksame Periode des Oszillators 40 der- plitudevvon 120 V und einer Länge von 0,1 με, der art, daß das obengenannte frühere Verhältnis eben- ₃₀ von einem Generator 33 abgegeben wird, ausgelöst, falls wiederhergestellt wird. dieser Generator 33 wird durch eine Rechteck-Da somit der Zeitpunkt der Betätigung des Emp- schwingung (Amplitude 20 V, Länge 23 \ts, Periode fängeroszillators 40 von dem Zeitpunkt des Emp- 333 μ&) gesteuert, die über die Torschaltung 32 von fanges des Echos abhängt, vereinfacht sich die dem Zeitbasisgenerator 30 abgegeben wird. Die Tor-Höhenmessung zu einer Messung der Zeitspanne ₃₅ schaltung 32 ist in dem Bereich der niedrigen Höhen zwischen der Aussendung des Meßsignals und dem unwirksam, d. h. sie ist dauernd geöffnet. In dem Auftreten des Betätigungsimpulses für den Gene- Bereich der großen Höhen ist sie nur während jedes rator 46. zweiten Meßzyklus geöffnet. Der Aufbau des Modu-Wie weiter unten näher erläutert wird, ist der lators 21, der für die beschriebene Vorrichtung beZeitpunkt der Aussendung des Meßsignals durch die 40 sonders wesentlich ist, sei im folgenden an Hand der Erzeugung eines Impulses durch den Entsperrgene- F i g. 3 näher erläutert.

rator 101 definiert, der einen Teil der Baugruppe 14 Der Modulator 21 umfaßt einen aus einer Serie für die Steuerung der Dauer des Meßsignals bildet. von Widerständen 121, die zwischen eine Hochspan-Entsprechend wird dieser Impuls über eine Leitung nungsquelle 120 und Masse geschaltet sind, be-

62 einer Kippschaltung 60 zugeführt, die einen Teil 45 stehenden Spannungsteiler sowie eine Kette von der Zeitmeßbaugruppe 13 bildet. Diese Kippschal- Dioden 122, die über Leitungen 123 den Widerstäntung gibt ohne Verzögerung an die Leitung 68 eine den des Spannungsteilers (abgesehen vom ersten positive Spannung ab, die, einem Sägezahngenerator Widerstand) parallel geschaltet sind. Die Dioden 122, 65 zugeführt, das Ansteigen einer von diesem Gene- die vorzugsweise Halbleiterdioden sind, haben eine rator abgegebenen Spannung auslöst. Andererseits 50 Spannungskennlinie mit scharfem Knick. Die Spanwird der von dem Generator 46 abgegebene Betäti- nung an den Klemmen jeder Diode ist durch die pargungsimpuls für den Empfänger über eine Leitung allelgeschalteten Widerstände stabilisiert. Die von

und ein Verzögerungsnetzwerk 64 mit einer kon- dem Auslösegenerator 33 abgegebenen spitzen Imstanten kurzen Verzügerung von etwa 50 ns einer pulse werden über Leitung 17 einem Punkt innerhalb Kippschaltung 61 zugeführt. Die Kippschaltung 61 55 der Spannungsteilerkette, insbesondere, wie in Fig. 3 gibt an den Generator 65 eine negative Spannung ab, gezeigt, zwischen den beiden letzten Widerständen die den von diesem Generator erzeugten Sägezahn der Kette, zugeführt. Die Spannungsquelle ist mit beendet und seine Spannung auf das Anfangs-Null- einem Impulsformernetzwerk 124 verbunden, das potential zurückführt. Das von dem durch den Gene- aus einer LC-Kette besteht. Dieses Netzwerk ist in rator 65 erzeugten Sägezahn erreichte maximale 60 Serie mit der Primärwicklung eines Ausgangstrans-Niveau ist somit ein Maß für die Höhe. Dieses durch formators 125 mit den Klemmen des Spannungseinen Spitzengleichrichter 66 festgestellte Niveau tellers verbunden. Dieser Teil der Schaltung ist durch wird einem Höhenwert geeichten Zeigerinstrument zwei Dioden 130 überbrückt, die so geschaltet sind, oder einer anderen geeigneten Anzeige- und/oder daß die den negativen Teil der durch die Dioden 122 Auswerteinrichtung zugeführt. 65 erzeugten Schwingung unterdrücken. Der Transfor-

Beim Inbetriebsetzen der Vorrichtung (was nor- mator 125 trägt zwei Sekundärwicklungen. In der malerweise vor dem Starten geschieht), kann eine ersten Sekundärwicklung 131 wird ein positiver Mo-Zeitspanne von maximal 2,5 Sekunden — der Peri- dulationsimpuls mit einer Amplitude von 3 kV und

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seiner Länge von 0,15 μβ (s. Fig. 1) erzeugt und dem Leitung 103 von dem Generator 50 der langen Säge-Sendeoszillator 20 zugeführt. In der zweiten Sekun- zähne gesteuert wird. Entsprechend dem Augendärwicklung 132 wird ein Impuls gleicher Form und blickswert der langen Sägezähne gibt der Programm-Länge erzeugt, dessen Amplitude jedoch nur 270 V generator 102 an die entsperrte Schaltung 101 eine beträgt. Dieser Impuls wird einmal mit positiver 5 Vorspannung ab, welche die Länge des von dieser Polarität der Abscheidestufe 100 und mit negativer Schaltung abgegebenen negativen Impulses verändert. Polarität dem Generator 101 für die Entsperrimpulse Der Programmgenerator 10 ist so aufgebaut, daß er zugeführt. bei einer Höhe zwischen 0 und 15 m der Entsperr-In Serie mit der Diodenkette 122 des Spannungs- schaltung 101 eine feste Gleichspannung zuführt, bei teilers und parallel mit dessen ersten Widerstand ist io der der von der Entsperrschaltung abgegebene Impuls eine Induktivität 134 mit sättigbarem Kern geschal- eine Länge von 6 μβ hat. Bei einer Höhe zwischen tet, welche die Aufgabe hat, das Ansteigen des 15 und 50 m führt der Generator der Schaltung 102 Stromes in der Diodenkette während des Einschwing- eine veränderliche Gleichspannung zu, durch welche Vorganges, der unmittelbar nach dem Anlegen eines die Länge des Entsperrimpulses zwischen 6 und positiven Auslöseimpulses an den Leiter 17 austritt, 15 150 μβ verändert wird. Oberhalb einer Höhe von zu verzögern. Diese Verzögerung ist wegen der nicht 50 m bleibt die genannte Spannung konstant, so daß vernachlässigbaren Umschaltzeit der Dioden erfor- der Entsperrimpuls eine feste Länge von 150 μβ derlich, während der bei nicht vorhandener Ver- (0,15 μ&) hat. In diesem Bereich hebt der Entsperrzögerung ein beträchtlicher Leistungsabfall auftreten impuls also den von der Schaltung 100 abgegebenen würde. " 20 Sperrimpuls vollständig auf, so daß die Torschaltung Die soeben beschriebene und als Modulator be- 25 während der gesamten Dauer des von dem Oszilzeichnete Schaltung, die einen Verstärker und eine lator 20 abgegebenen Signals geöffnet ist. In diesem Formerstufe für die dem Sendeoszillator 20 züge- Bereich wird auch die Torschaltung 25 über das Reführten Auslöseimpulse bildet, ist einmal wegen der lais 70 und den Umschalter 23 und 24 aus der Verhohen Spitzenleistung, die bei einer Höhe von 1500m 25 bindungsleitung zwischen dem Oszillator und der 1 kW erreichen kann und zum anderen wegen des Antenne entfernt.

begrenzten Wirkungsgrades des Oszillators erforder- Die Fig. 5a, Zeile (6), zeigt die aus dem Sperrlich, impuls und dem Entsperrimpuls in dem Bereich zwic .τ·· j Λ/r ο · λ sehen 0 und 50 m zusammengesetzten Wellenformen, Steuerung der Lange des Meßsignals _{3o welche dje Torschaltung 25} |_{em von dem} oszillator

Diese im Bereich der niedrigen Höhen wirksame 20 abgegebenen Impuls überlagert. Die Fig. 5a Steuerung wird durch die Baugruppe 14 bewirkt. Bei Zeile (7), zeigt die Umhüllende des unter diesen einer Höhe zwischen 0 und 15 m ist die Länge des Umständen von der Antenne abgestrahlten Meß-Signals das vom Oszillator 20 über die Torschaltung signals, das wie die Zeichnung zeigt, aus einem spitzen 25 der Sendeantenne 26 zugeführt wird, auf 6 ns be- 35 HF-Impuls besteht, der einem niedrigen, breiten HF-grenzt. Zwischen 15 und 50 m wird diese Länge bis Impuls überlagert ist.
auf 0,15 μβ fortschreitend verlängert und diese maximale Länge des Signals für den Rest des Bereiches Sperrung des Empfängers während des Sendens
der niedrigen Höhen (bis 150 m) und im Bereich der
größeren Höhen beibehalten. 40 Da mit dem beschriebenen Höhenmesser auch sehr

Das Relais 70, welches den zweipoligen Umschal- niedrige Höhen bis zu 0 herab gemessen werden ter23 und 24 steuert, wird seinerseits über Leitung können, kann es vorkommen, daß das Echo bereits 121 durch die von dem Generator 50 erzeugte lange empfangen wird, bevor der Sendeimpuls beendet ist Sägezahnspannung gesteuert. Der von der Spannung und sich so eine fehlerhafte Messung ergibt oder die dieses Generators erreichte Augenblickswert ist ein 45 Messung ganz unmöglich wird,
angenähertes Maß für die Höhe, das jedoch weniger Wie bereits ausgeführt, wird diese Schwierigkeit

genau ist als das in der Zeitmeßbaugruppe 13 ermit- dadurch umgangen, daß man bei niedrigen Höhen ein telte. Sobald dieser lange Sägezahn das einer Höhe Meßsignal sehr kurzer Dauer vorsieht. Um dieser von 150 m entsprechende Niveau erreicht und über- Schwierigkeiten jedoch vollständig Herr zu werden, schreitet, schaltet das Relais 70 den Umschalter 23, 50 ist eine zusätzliche Schaltung vorgesehen, die den 24 in seine obere Stellung. Die Baugruppe für die Empfänger 11 während der Aussendung des Meß-Steuerung der Länge des Signals umfaßt eine Blök- signals unwirksam macht. Zu diesem Zweck ist dem kierschaltung 100 (die aus einem Begrenzungskreis Empfangsoszillator 40 ein Und-Gatter 47 vorgebestehen kann), deren Eingang mit dem Ausgang des schaltet, dessen beiden Eingängen der von dem GeModulators 21 verbunden ist und die einen recht- 55 nerator 46 abgegebene Betätigungsimpuls bzw. der eckigen Sperrimpuls erzeugt, dessen Länge gleich der vom Generator 101 abgegebene Sperrimpuls zugedes dem Sendeoszillator zugeführten Modulations- führt werden. Sobald diese beiden Impulse koinzidieimpulses ist. Dieser Rechteckimpuls wird über Lei- ren, gibt dieses Und-Gatter 47 einen negativen Imtung 108 der Torschaltung 25 zugeführt, um diese puls von 8 bis 60 Volt einer Länge von 10 μβ ab, der (im Bereich der niedrigen Höhen) für die Dauer des 60 den der Triode 42 zugeführten Betätigungsimpuls Sperrimpulses zu sperren. Gleichzeitig wird von der aufhebt und somit den Empfangsoszillator 40 un-Entsperrschaltung 101 über dieselbe Leitung 108 der wirksam macht.
Torschaltung während eines Bruchteils der Dauer

der Sperrimpulse ein spitzer Entsperrimpuls verän- Automatische Verstärkerregelung

derlicher Dauer zugeführt, dessen Polarität der des 65

Sperrimpulses entgegengesetzt ist. Zu diesem Zweck Trotz der soeben beschriebenen Vorsichtsmaßnah-

wird die Entsperrschaltung 101 von einem Pro- men kann sich eine fehlerhafte Messung ergeben, und grammgenerator 102 gesteuert, der seinerseits über zwar wegen der nicht vermeidbaren Unvollkommen-

heit des Und-Gatters 47 oder der Torschaltung 25, die, auch im gesperrten Zustand, eine niedrige Restoder Streuenergie durchlassen, die sich während der Aussendung des Meßsignals als ein Sockel niedriger Spannung zeigt, dem das eigentliche spitze Meßsignal überlagert ist [s. Fig. 5, Zeile (7)]. Diese Streuenergie beaufschlagt nach Aussendung des Signals auch den Empfang. Um zu verhindern, daß sich hieraus bereits ein Anzeigewert ergibt, wird die Empfindlichkeit des Empfängers 11 auf einen Schwellenwert L eingeregelt, der etwa über dem genannten Impulssockel am Ende des von dem Sendeoszillator 20 abgegebenen Impulses liegt. Diese Einregelung wird, wie im folgenden beschrieben, durch automatische Stabilisierung der Verstärkung des Verstärkers 44 erreicht.

Die automatische Regelung der Verstärkung des Verstärkers 44, die dazu bestimmt ist, die Empfindlichkeit des Empfängers 11 auf eine Schwelle [vgl. F i g. 5 a, Zeile (7)] einzustellen, so daß das erste dem Meßsignal folgende, das Höhensignal darstellende Echo durch den obengenannten Impulssockel nicht beeinflußt wird, der sich an diesem Punkt erhebt, wird durch eine weiter unten beschriebene Stabilisierungsschaltung 45 bewirkt. Diese Schaltung 45 ist so bemessen, daß sie eine relativ große Zeitkonstante hat. Folglich ist sie nicht geeignet, den auf die Streuenergie zurückgehenden Sockel bei Anwesenheit des Meßsignals auszuregeln. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, wird die HF-Energiespitze in jedem zweiten Zyklus unterdrückt. Die Zwischenzyklen, während denen lediglich der Sockel mit niedriger Energie ausgestrahlt wird, dienen zur Regelung der Empfindlichkeit des Empfängers mit Hilfe des genannten Regelkreises 45. Das während der Zwischenzyklen ausgestrahlte Signal niedriger Energie liefert selbstverständlich kein hinreichend starkes Echo, welches imstande wäre, im Empfängeroszillator 40 eine hinreichend große Schwingungsenergie hervorzurufen. Währenddessen schwingt jedoch der Sendeoszillator und erzeugt ein Signal, das von dem Empfänger direkt als Streuenergie empfangen wird. Diese Energie wird in Gleichrichter 43 gleichgerichtet, in Verstärker 44 verstärkt und stellt über den Regelkreis 45 die Verstärkung des Verstärkers 44 auf das vorgeschriebene Niveau L [F i g. 5 a, Zeile (7)] ein.

Während der anderen Zyklen, in denen die das Meßsignal bildende Energiespitze ausgestrahlt wird, ist der Regelkreis 45 unwirksam.

Dieses Umschalten zwischen der Aussendung des Meßsignals und dem Betrieb des Verstärkungsreglers wird durch eine monostabile Kippschaltung 56 bewirkt. Diese Kippschaltung wird durch einen Impuls betätigt, der durch Differentiation der Rückflanke der von dem Zeitbasisgenerator 30 erzeugten 23-μ8-Rechteckwelle gebildet wird, und gibt an seinem Ausgang eine Rechteckwelle von +20 Volt und einer Länge von 400 με ab, nach der sie wieder in ihren ersten Zustand zurückschaltet [s. Fig. 5a Zeile (2)]. Die Kippschaltung 56 gibt also in jedem zweiten Zyklus eine Spannung ab, die einerseits dem Entsperrgenerator 101 zugeführt wird, um ihn außer Betrieb zu setzen und so die Aussendung der das Meßsignal bildenden Energiespitze zu verhindern, und andererseits dem Verstärkungsregler 45, um sie in Betrieb zu setzen. Während jedes dieser Zyklen wird folglich von der Torschaltung 25 nur der durch die Streuenergie gebildete niedrige Sockel der von dem Sender erzeugten HF-Energie durchgelassen. Diese von einem nur sehr schwachen Echo befolgte Streuenergie, die direkt von dem Wender auf den Empfänger übergeht, wird zusammen mit dem sehr schwachen Echo des am Erdboden reflektierten Energiesockels, dort dem Verstärkungsregler 45 zugeführt, um die Empfindlichkeit des Empfängers 11 für den folgenden Zyklus einzustellen, wonach die das Höhensignal bildende Energiespitze zum Erdboden gelenkt wird, während der Verstärkerregler unwirksam wird.

Im Bereich der großen Höhen (oberhalb von 150 m) vermag die Torschaltung 25 die von dem Sendeoszillator erzeugte HF-Energie nicht mehr hinreichend zu sperren. Folglich muß, um auch in diesem Bereich die beschriebene Wirkung des Verstärkerelementes sicherzustellen, die Erzeugung des HF-Signals unterbunden werden. Zu diesem Zweck wird die Ausgangsspannung der Kippschaltung 46 nach Umkehrung in ein Signal von —30Volt der Torschaltung 32 zugeführt, um diese zu öffnen und so die Erzeugung des Modulationssignals und die Aussendung des Meßsignals zu verhindern. Die Torschaltung wird übrigens nur im Bereich der großen Höhen betätigt, da ihre Steuerleitung 74 vom Relais 70 kommt. Diese Wirkungsweise läßt sich deutlich aus den Fig. 6a und 6b erkennen, in denen die Zeile (2) die Wirkung der Kippschaltung 56 zeigt, die nur während des zweiten Zyklus (dem in Fig. 6b gezeigten Zyklus) eine Ausgangsspannung abgibt. In diesem Zyklus wird auch, wie die Zeilen (4), (5) und (6) der Fig. 6b zeigen, weder ein Modulationsimpuls noch HF-Energie abgeben. Die Wirkungsweise des Verstärkungsreglers 45 entspricht der im Bereich der niedrigen Höhen. Im Bereich der großen Höhen beträgt die Folgefrequenz der von dem Sender abgegebenen HF-Impulse nicht mehr 3 kHz, sondern nur 1,5 kHz.
An Hand der F i g. 1, 3 und 4 seien im folgenden Einzelheiten einiger der obenerwähnten Schaltungen näher beschrieben.

Der Generator für die langsamen Sägezähne (F i g. 4)

Dieser Generator umfaßt einen Transistor 11 und einen Kondensator 12, die so miteinander verbunden sind, daß sich eine als »Kapazitäts-Multiplikator« bezeichnete Schaltung ergibt. Diese Schaltung ist über den Emitter des Transistors 111 über ein Wider-Standsnetzwerk 113 mit der Basis einer Transistorstufe 114 verbunden, um so eine Lastschaltung zu bilden. Der Transistor 114 erzeugt an seinem Emitter eine Sägezahnspannung niedriger Steilheit, die der Leitung 103 der Torschaltung 102 zugeführt wird, welche die Länge der Entsperrimpulse regelt. Diese Spannung wird andererseits einer Schaltung zugeführt, die zwei Dioden 116, 117 und Widerstände, wie z. B. Widerstand 120, umfaßt und die an dem Leiter 53 eine Sägezahnspannung mit niedriger Steilheit erzeugt. Von einem gewissen Niveau ab, das durch die Vorspannung der Dioden bestimmt ist und das einer Höhe von 150 m entspricht, wird der Widerstand 120 durch die Dioden kurzgeschlossen, so daß sich die Steilheit der an der Leitung 53 liegenden Sägezahnspannung plötzlich erhöht und der Steilheit der Spannung an der Leitung 103 entspricht. Man erhält somit für die Sägezahnspannung an der Leitung 53, die der Spannungsvergleichsstufe 55 zugeführt

13 14

wird, eine zusammengesetzte Form mit einer plötz- wird durch die Vorrichtung 13 gemessen, deren Ar-

lichen Erhöhung der Steilheit bei 150 m, wie sie in beitsweise bereits beschrieben wurde und deren Ein-

F i g. 1 neben der Leitung 53 eingezeichnet ist. Diese zelheiten in F i g. 2 dargestellt sind.

besondere Schaltung gestattet bei den niedrigen Hö- Der negative, von dem Generator 76 abgegebene

hen eine engere Durchmusterung. 5 Entsperrimpuls von 0,15 μβ Länge wird über die Lei-

Über eine Leitung 121 wird die Sägezahnspannung tung 62 dem Eingang der Torschaltung 60 zugeführt,

über einen weiteren Widerstand dem Relais 70 züge- die aus einer mit zwei Transistoren aufgebauten klas-

führt, um nach Erreichen der Höhe von 150 m, wie sischen monostabilen Kippschaltung besteht. Der

bereits beschrieben, den Umschalter 23, 24 zu be- Aufbau der Schaltung ergibt sich aus der Figur und

tätigen. io braucht nicht näher beschrieben zu werden. Sobald

_ .*·,,,·,...·, ι der genannte negative Impuls von 0,15 μδ eintrifft,

Der automatische Verstarkungsregler _gibt %_{Q Kippsch}|_{ltung 60} an ihrer Ausgangsleitung

Diese Schaltung 45 (F i g. 4) umfaßt einen als 68 einen positiven Rechteckimpuls von 75 V Ampli-Unterbrecher wirkenden, von dem Signal der Kipp- tude und 12 μ5 Länge ab, der dem Generator 65 für schaltung 56 gesteuerten und über die Leitung 57 15 die Meßsägezähnespannung zugeführt wird, um das seiner Basis zugeführten Transistor 145 sowie zwei Ansteigen dieser Spannung auszulösen.
Transistorverstärkerstufen 146 und 147, die durch Der Generator 65 umfaßt einen Kondensator 165,

ein integrierendes .RC-Netzwerk 148,149 miteinander der einerseits mit Masse und andererseits über eine gekoppelt sind. Der ersten Stufe 146 wird das von Diode 168 und ein Widerstandsnetzwerk 167 mit dem dem Verstärker 44 abgegebene Signal zugeführt. Das 20 positiven Pol 166 einer Spannungsquelle verbunden Ausgangssignal der zweiten Stufe 147 wird über die ist. Sobald der positive Impuls von der Torschaltung Leitung 150 dem Steuergitter der Triode 42 des Emp- 60 über die Leitung 68 der Anaode der Diode 168 fängeroszillators 40 zugeführt, um die Vorspannung zugeführt wird, beginnt der Kondensator 165 sich dieses Gitters als Funktion der mittleren Energie zu gegen das positive Potential der Quelle 166 aufzuverändern, die von diesem Oszillator während des 25 laden. Das Potential am Verbindungspunkt 173 zwivorhergehenden Zyklus in dem die Verstärkungs- sehen dem Kondensator 165 und der Diode 168, das regelungsschaltung 45 aktiv war, abgegeben wurde. die gewünschte Sägezahnspannung bildet, wird einem

Spitzengleichrichter zugeführt. Der Verbindungs-

Die Spannungsvergleichsstufe Punkt 173 ist auch gleichzeitig über zwei gegenpolig

30 geschaltete Dioden 171 und 172 mit einer zweiten

Diese Vergleichsstufe 55 (F i g. 1) dient dazu, wie positiven Spannungsquelle verbunden, die durch bereits oben beschrieben wurde, den Zeitpunkt zu einen Spannungsstabilisator 170 gebildet wird. Zwibestimmen, in dem die beiden Sägezahnspannungen, sehen den Dioden 171 und 172 ist eine durch zwei von denen die eine von dem mit der Zeitbasis syn- parallelgeschaltete und mit Masse verbundene Konchronisierten Generator 52 und die andere von dem 35 densatoren 174, 175 gebildete zusätzliche Kapazität unabhängigen Generator 50 abgegeben wird, gleiche eingeschaltet. Sobald das Potential am Punkt 173 das Werte erreichen und zu diesem Zeitpunkt den Emp- von dem Stabilisator 170 gelieferte Potential überfangsoszillator 40 wirksam zu machen. Die erste der schreitet, addiert sich die Ladung der zusätzlichen beiden zu vergleichenden Spannungen wird über die Kondensatoren 174, 175 zu der des Kondensators Leitung 54 der Basis des Transistors 140 und die 40 165 und verringert so die Steilheit der dem Spitzenzweite über die Leitung 53 dessen Emitter zugeführt. gleichrichter zugeführten Sägezahnspannung. Die Die Kollektorbasisstrecke des Transistors ist derart Meßsägezahnspannung hat also bei niedrigen Höhen vorgespannt, daß sich der Arbeitspunkt normaler- eine größere Steilheit und gestattet somit bei diesen weise im Bereich der inversen Spannung der Kenn- Höhen eine größere Meßempfindlichkeit,
linie befindet, so daß diese Strecke nach dem La- 45 Das Laden der Kondensatoren des Generators 65 winenprinzip arbeitet. Der Kollektor ist einerseits setzt sich so lange fort, bis der Torschaltung 61 ein mit dem positiven Pol der Verspannungsquelle und von dem Leiter 63 des betätigten Generators 46 herandererseits über eine dynamische Last, die aus rührender Impuls über das Verzögerungsnetzwerk 64 einem Kondensator 141 besteht, der mit einem zugeführt wird. Die Torschaltung 61 umfaßt einen Widerstand 142 in Serie geschaltet ist, mit Masse 50 nach dem genannten Lawinenprinzip arbeitenden verbunden. Bei dieser Schaltung rutscht der Arbeits- Transistor 180, der, sobald seiner Basis über die punkt des Transistors, sobald die beiden Sägezahn- Leitung 63 der genannte positive Impuls zugeführt spannungen bis auf einen Betrag, der der Schwell- wird, an seinem Kollektorkreis einen negativen Imspannung der Basisemitterstrecke entspricht, gleich puls mit einer Amplitude von —60 V, einer Länge sind, in eine zweite Stellung und erzeugt im Kollek- 55 von 0,2 με und einer sehr steilen Vorderflanke abgibt, torkreis eine negative Spannungsspitze. Die Vorder- Dieser über eine Diode der Verbindung zwischen der flanke dieser Spannungsspitze ist von der Steilheit der Diode 168 und dem Widerstandsnetz 167 zugeführte beiden Sägezahnspannungen unabhängig. Der so er- Impuls gestattet eine plötzliche Entladung des Konhaltene Impuls (—60 V, 0,2 μβ) wird dem Generator densators 165 und damit eine Beendigung des Säge- 46 zugeführt, der sie in einen positiven Rechteck- 60 zahns zu einem Zeitpunkt, der gegenüber dem Wirkimpuls von 0,2 μβ Länge umwandelt, der, wie oben sammachen des Empfangsoszillators 40 sehr wenig bereits erläutert, dazu dient, den Empfängeroszillator (etwa um 50 με) durch die Verzögerungsstufe 64 ver- 40 wirksam zu machen. zögert ist. Der von dem Transistor 181 abgegebene

kurze, negative Impuls wird durch einen längeren Die Zeitmeßvorrichtung ⁶5 (25 μ8 —30 V) negativen Impuls verlängert, der von

einem durch die Transistoren 181 und 182 gebilde-

Die Zeitspanne zwischen der Aussendung des ten monostabilen Multivibrator abgegeben wird, der Meßsignals und der Betätigung des Empfängers 40 einen Teil der Torschaltung 61 bildet. Zu diesem

Zwecke wird der von dem Kollektor des Transistors abgegebene schmale Impuls dem Multivibrator 181, 182 zugeführt und der von diesem sofort abgegebene längere Impuls seinerseits über eine Diode der Verbindung zwischen der Diode 168 und dem Netzwerk 167 parallel mit dem schmalen Impuls zugeführt. Hierdurch wird eine vollständige Entladung des Kondensators und eine große Genauigkeit des Einsetzpunktes dieser Entladung sichergestellt.

Während jedes zweiten Zyklus wird weiter der von der Kippschaltung 56 abgegebene negative Rechteckimpuls (400 με —30 V) dem Generator 65 zugeführt, und zwar über den Leiter 69 der Verbindung zwischen den beiden Dioden 171, 172, um ihn unwirksam zu machen.

Der soeben beschriebene Höhenmesser gemäß der Erfindung arbeitet bis zur Bodenhöhe heraVr genau. Steht das Luftfahrzeug auf dem Boden, so liegt die Laufzeit des Meßimpulses in der Größenordnung von μ5 (entsprechend einer Höhe von 0,6 m). Diese außerordentlich große Genauigkeit ist auf die oben beschriebene besondere Ausbildung der verschiedenen Baugruppen des Höhenmessers zurückzuführen.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Echo-Entfernungsmeßsystem, vorzugsweise zur Höhenmessung, bei dem zyklisch der Zeitabstand zwischen der periodischen Aussendung eines Signals durch einen Sender und dem Empfang eines reflektierten Signals durch einen ebenfalls periodisch, jedoch unabhängig vom Sender wirksamen Empfänger gemessen wird, mit einem Sägezahngenerator, der im Zeitpunkt des Beginns der Signalaussendung ausgelöst wird und eine Sägezahnspannung erzeugt, die auf eine der Entfernung proportionale Größe ansteigt, wonach die Erzeugung der Sägezahnspannung beendet und die Generatorausgangsspannung auf einen Ausgangspegel zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Sägezahnspannung im Augenblick des Wirksamwerdens des Empfängers (40) beendet wird, was in jedem Meßzyklus zu einem Zeitpunkt erfolgt, der durch Vergleich einer ersten, im Augenblick der Signalaussendung ausgelösten Sägezahnspannung im Prinzip konstanter Steilheit mit einer zweiten Sägezahnspannung veränderlicher, durch den Betrag der während der vorhergehenden wirksamen Periode des Empfängers (40) empfangenen Energie bestimmten Steilheit ermittelt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abwesenheit eines reflektierten Signals während der wirksamen Periode des Empfängers (40) der Zeitpunkt, zu dem der Empfänger wirksam wird, in aufeinanderfolgenden Zyklen im gleichen Sinne, insbesondere im Sinne eines von Zyklus zu Zyklus späteren Auftretens, kontinuierlich verändert wird.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abwesenheit eines reflektierten Signals während der wirksamen Periode des Empfängers (40) die zweite Sägezahnspannung mit im Prinzip konstanter Steilheit, die wesentlich kleiner ist als die der ersten Sägezahnspannung, und mit einer Wiederholungsfrequenz, die in bezug auf die Wiederholungsfrequenz der ersten Sägezahnspannung sehr niedrig ist, erzeugt wird.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Empfänger (40) abgegebene verstärkte Energie einem die zweite Sägezahnspannung erzeugenden Generator (50) als veränderliche Vorspannung zugeführt ist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleichen der beiden Sägezahnspannungen eine Vergleichsschaltung (55) mit einem Transistor (140) vorgesehen ist, bei dem der Pfad zwischen zwei seiner Elektroden, vorzugsweise Basis und Kollektor, über den Kurzschlußpunkt hinaus vorgespannt ist, eine der beiden zu vergleichenden Spannungen einer der beiden Elektroden, vorzugsweise der Basis, und die andere Spannung der dritten Elektrode, vorzugsweise dem Emitter, zugeführt ist.

6. System nach Anspruch 1, bei dem die Dauer des ausgesandten Signals als ansteigende Funktion der zu messenden Entfernung automatisch verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (10) ein Signal konstanter Dauer erzeugt und in den Signalpfad zwischen einem Oszillator (20) des Senders und einer Strahlenanordnung (26) ein Schalter (Torschaltung 25) eingeschaltet ist, der durch den Pegel der Sägezahnspannung variabler Steilheit über eine Programmierungsanordnung (101, 102) gesteuert ist.

7. System nach Anspruch 1 oder 6, gekennzeichnet durch eine Anordnung (56) zur Verhinderung der Abstrahlung eines Signals zu dem Hindernis, dessen Abstand zu bestimmen ist, während jedes zweiten Meßzyklus und durch eine automatische Verstärkungsregelungseinrichtung (45), die während jedes ersten Zyklus die Verstärkung des Empfängers (40) auf einen der Streuenergie vom Sender entsprechenden Pegel einstellt.

8. System nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender einen normalerweise blockierten Oszillator (20) umfaßt sowie eine Anordnung (30, 33, 21) zum periodischen Zuführen eines die Blockierung aufhebenden Modulationsimpulses.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Zuführen des Modulationsimpulses einen kapazitiven Energiespeicherkreis (124) umfaßt, der mit einer Ladespannungsquelle (120) verbunden und mit dem Oszillator (20) gekoppelt ist, sowie eine Diodenschaltungsanordnung, die periodisch von einem Impulsgenerator (30, 33) gespeist wird.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Diodenschaltanordnung eine oder eine Serie von Halbleiterdioden (122) mit einer scharfen Kurzschlußspannungskennlinie sowie eine Reaktanz (134), vorzugsweise eine sättigbare Induktivität, in Serie mit den genannten Dioden umfaßt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 403 939, 677 798,
974054.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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