DE1473995B2 - Radar-Lageplananzeigesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radar-Lageplananzeigesystem mit einer Kathodenstrahlröhre, die mit orthogonalen Ablenkorganen versehen ist, wobei unter Verwendung eines digitalen Sinus-Kosinus-Signalgenerators, eines digitalen Markierungssignalgenerators und von vier Digital-Analog-Umsetzern und Integratoren sowohl Entfernungsund Azimutinformation als auch kartesische Markierungen auf dem Schirm der Röhre dargestellt werden.

Bei einem bekannten System dieser Art werden während des Meßintervalles die Ausgangssignale des digitalen Sinus-Kosinus-Signalgenerators und während des Ruheintervalles (tote Zeit) die Ausgangssignale des digitalen Markierungssignalgenerators Zählschaltungen zugeführt, die je entweder als digitaler Integrator oder als Halteregister wirken und die über je einen Digital-Analog-Umsetzer mit einem Ablcnkorgan der Kathodenstrahlröhre gekoppelt sind.

Im Vergleich zu den üblichen nichtdigitalen Systemen, d. h. also analogen Systemen, weis dieses digitale System den Vorteil auf, daß in de: Ablenkung des Elektronenstrahls keine von Drifterscheinungen herbeigeführten relativen Ungenauigkeiten auftreten können. Dieses bekannte Systeir hat jedoch den Nachteil, daß es sich nicht für Messungen im Nahbereich verwenden läßt, da die Kombination von digitalem Integrator- und Digital-Analog-Umsetzer zu langsam ist, um die dann erforderlichen steilen Sägezahnspannungen liefern zu können.

Die Erfindung bezweckt ein Radar-Lageplananzeigesystem zu schaffen, das unter Beibehaltung des erwähnten Vorteiles auch für Messungen im Nahbereich verwendet werden kann.

Gemäß der Erfindung ist ein Anzeigesystem der anfangserwähnten Art zu diesem Zwecke in der Weise ausgebildet, daß vier digitale Schalter vorhanden sind, über die entweder die Ausgangssignale des erwähnten digitalen Sinus-Kosinus-Signalgenerators oder die Ausgangssignale des erwähnten digitalen Markierungssignalgenerators den Digital-Analog-Umsetzer zugeführt werden können, daß der Ausgang jedes Digital-Analog-Umsetzers über eine direkte Verbindung an ein zugehöriges Paar parallelgeschaltete Verstärker angeschlossen ist, von denen je einer durch einen zwischen seinem Eingang und seinem Ausgang geschalteten Kondensator als Integrator und der andere durch einen zwischen seinem Eingang und seinem Ausgang geschalteten Widerstand als linearer Verstärker wirkt, daß die erwähnten Kondensatoren und die erwähnten Widerstände von je einem Kurzschlußschalter überbrückbar sind, und daß der Ausgang jeder dieser Parallelschaltungen mit einem Ablenkorgan gekoppelt ist.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Figuren näher erläutert, von denen

Fig. 1 blockschematisch das erfindungsgemäße System darstellt: und

Fig. 2 zur Erläuterung der Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Systems eine Anzahl von Zeitdiagrammen zeigt.

In F i g. 1 bezeichnet 10 einen Impulssender, der über ein Duplexglied 11 einer von einer kontinuier-Hch rotierenden Antennenantriebswelle 13 angetriebenen Radarantenne 12 elektromagnetische Hochfrequenzenergie zuführt. Mit 14 wird eine Zeitsteuervorrichtung bezeichnet, die u. a. mittels dem Sender über die Leitung 14' zugeführter Synchronisierungsimpulse den Augenblick des Auftretens der Sendeimpulse bestimmt. Die von der Antenne 12 aufgefangenen Echos werden über das Duplexglied 11 einem Empfänger 15 zugeführt, dessen Videoausgang an eine Kathodenstrahlröhre 16 angeschlossen ist, die einen Teil einer Anzeigevorrichtung 17 bildet. Die Kathodenstrahlröhre ist dabei mit (nicht dargestellten) orthogonalen Ablenkorganen versehen, die z. B. durch zwei Paare von Ablenkspulen gebildet werden, die in üblicher Weise auf der Kathodenstrahlröhre angebracht sind. Diese Ablenkspulen sind paarweise an die respektiven Ausgänge zweier in der Anzeigevorrichtung 17 vorhandener Gegentaktverstärker angeschlossen, denen über die Leitungen 18,19 bzw. 20, 21 Ablenkspannungen zugeführt werden. Diese Ablenkspannungen werden unter Anwendung eines digitalen Sinus-Kosinus-Signalgcnerators 22. eines digitalen Markierungssignalgencrators 23 und von vier Digital-Analog-

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Umsetzern 24, 25, 26, 27 und Integratoren 28, 29, generators 23 verbunden werden. Infolge der digi-30 und 31 erzeugt, um sowohl Entfernungs- und talen Wirkungsweise wird die Güte der empfangenen Azimutinformation als auch Markierungen auf dem Information nicht beeinträchtigt, treten Drift-Schirm der Kathodenstrahlröhre darzustellen. probleme nicht auf und können Schwankungen der

Wie üblich, ist der digitale Sinus-Kosinus-Signal- 5 Speisespannungen keinen unerwünschten Einfluß

generator 22 dabei mit der Antennenantriebswelle 13 ausüben.

gekoppelt und liefert dieser Generator mit dem Die beiden Verstärker in jeder der erwähnten

Sinus und Kosinus der Winkelverdrehung θ der Parallelschaltungen sind vorzugsweise vom drift-

Antennenantriebswelle oder einer mit dieser gekup- freien Typ und soweit wie möglich von gleicher

pelten Welle variierende Ausgangssignale. Vorzugs- io Bauart und Bemessung. Wenn die respektiven

weise werden diese Ausgangssignale durch eine aus Kurzschlußschalter 56 bis 63 geschlossen sind, sind

zehn Bits bestehende binäre Zahl für jeden der die zugehörigen Verstärker unwirksam. Die Kurz-

Sinus- und Kosinuswerte mit einem zusätzlichen schlußschalter sind als elektronische Schalter aus-

Bit zum Angeben des Vorzeichens des Ausgangs- geführt und werden, gleich wie die erwähnten digi-

signals gebildet. 15 talen Schalter, von Schaltsignalen der Zeitsteuer-

Der digitale Markierungssignalgenerator 23 wird vorrichtung 14 betätigt. Diese Zeitsteuervorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine Rechen- ist derartig programmiert, daß die Kurzschlußschalmaschine gebildet, die Ausgangssignale liefert, die ter 56 bis 63 im Ruhezustand alle geschlossen sind X- und Y-Koordinatenwerte kartesischer Markie- und daß im Arbeitszustand entweder die Kurzrungen darstellen. Diese Ausgangssignale werden 20 schlußschalter 56,58,60,62 oder die Kurzschlußebenfalls durch eine aus zehn Bits bestehende binäre schalter 57, 59, 61, 63 geöffnet sind.
Zahl für jeden der X- und Y-Werte mit ebenfalls Da bei diesem neuen System analoge Integratoren einem zusätzlichen Bit zum Angeben des Vor- verwendet werden, können die für Messungen im zeichens des Ausgangssignals gebildet. Nahbereich erforderlichen steil verlaufenden Säge-Gemäß der Erfindung wird nun eine besonders 25 zahnspannungen ohne weiteres erzeugt werden, günstige und vorteilhafte Bauart des oben beschrie- Trotz der Verwendung von analogen Integratoren benen Systems erhalten, wenn: ist bei diesem System eine gegenseitige Verschiebung

vier digitale Schalter 32, 33, 34 und 35 vorhanden zwischen der auf dem Schirm der Kathodenstrahl-

sind, über die entweder die Ausgangssignale des röhre dargestellten Zielinformation und ihre auf

digitalen Sinus-Kosinus-Signalgenerators 22 oder die 30 diesem Schirm wiedergegebene Markierung (Drift)

Ausgangssignale des digitalen Markierungssignal- dadurch ausgeschlossen, daß der zum Erzeugen einer

generators 23 den Digital-Analog-Umsetzern 24 bis Sägezahnspannung vorhandene Integrator und der

27 zugeführt werden können; zum Verstärken einer Markierungsablenkspannung

der Ausgang jedes Digital-Analog-Umsetzers über vorgesehene Verstärker parallelgeschaltet sind und

eine unmittelbare Verbindung 36, 37, 38 bzw. 39 an 35 daß die Verwendung elektronischer Schalter in den

ein zugehöriges Paar parallelgeschalteter Verstärker Zuführungsleitungen zu diesem Integrator und zu

40, 41; 42, 43; 44, 45 bzw. 46, 47 angeschlossen diesem Verstärker vermieden ist, so daß die der

ist, von denen einer durch einen zwischen seinem Anzeigevorrichtung zugeführte Ablenkspannung

Eingang und seinem Ausgang geschalteten Konden- stets gleich der Summe der am Ausgang jedes der

sator 48, 49, 50 bzw. 51 als Integrator und der an- 40 beiden parallelgeschalteten Verstärker vorhandenen

dere durch einen zwischen seinem Eingang und Spannungen ist.

seinem Ausgang geschalteten ohmschen Widerstand Die Wirkungsweise des beschriebenen Systems

52, 53, 54 bzw. 55 als linearer Verstärker wirkt; kann an Hand der in F i g. 2 a bis 2 g dargestellten

der erwähnte Kondensator und der erwähnte Zeitdiagramme wie folgt erläutert werden.

Widerstand von je einem Kurzschlußschalter 56, 45 Zum Zeitpunkt i₀₀ in F i g. 2 a liefert die Zeit-

57; 58, 59; 60, 61 bzw. 62, 63 überbrückt sind und Steuervorrichtung 14 einen Vorsynchronisierungs-

der Ausgang jeder dieser Parallelschaltungen mit impuls, der u. a. die Erzeugung der in F i g. 2 c

einem Ablenkorgan gekoppelt ist. · dargestellten Schaltsignals vermittelt, das über die

Die vier Digital-Analog-Umsetzer 24 bis 27 wer- Leitung 64 den digitalen Schaltern 32, 33, 34 und 35

den z. B. durch je einen aus gleichen Widerständen 50 zugeführt wird, die infolgedessen den Sinus-Kosinus-

aufgebauten Kettenleiter gebildet. Solche Digital- Signalgenerator 22 während der Dauer des Schalt-

Analog-Umsetzer sind an sich bekannt; ihnen liegt signals mit den Digital-Analog-Umsetzern 24 bis 27

das Prinzip von Stromaddition den Kettenleiter ent- verbinden. Die Kurzschlußschalter 56 bis 63 befin-

lang zugrunde, wobei jeder Teilstrom durch die den sich dann noch im dargestellten Ruhezustand,

Stelle, an der das Bit in den Kettenleiter empfan- 55 wobei sämtliche Verstärker unwirksam sind. Nach

gen wird, automatisch mit der für diese Stelle einem Zeitverlauf, der hinreichend lang ist, damit

gültigen Potenz von V2 im Endergebnis zum Aus- die Digital-Analog-Umsetzer 24 bis 27 sich auf die

druck gebracht wird. Die Inversion der Strom- Ausgangssignale des Sinus-Kosinus-Signalgenerators

zuführung für das Vorzeichenbit liefert bei Anwen- 22 einstellen können, liefert die Zeitsteuervorrich-

dung des komplementären binären Codes die richtige 60 tung 14 zum Zeitpunkt t₀ den üblichen in F i g. 2 d

Beziehung zwischen der Polarität des Ausgangs- dargestellten Synchronisierungsimpuls. Dieser Syn-

stromes und dem Vorzeichen der empfangenen digi- chronisierungsimpuls bildet den Sendeimpuls und

talen Zahl. vermittelt weiterhin u. a. die Erzeugung des in

Die digitalen Schalter 32 bis 35 bestehen aus je F i g. 2 d dargestellten Schaltsignals, das über die

einer Anzahl von Dioden, über die die Digital- 65 Leitung 65 den Kurzschlußschaltern 56,58,60 und

Analog-Umsetzer nach Wahl mit den Sinus-Kosinus- 62 zugeführt wird, die infolgedessen geöffnet wer-

Ausgängen des Sinus-Kosinus-Signalgenerators 22 den. Die Verstärker 40, 42, 44 und 46 sind dann

oder den AVY-Ausgängen des Markierungssignal- wirksam. Die Ausgangsströme der Digital-Analog-

Umsetzer 24 bis 27 werden dadurch in den durch diese Verstärker gebildeten Integratoren 28, 29, 30 und 31 integriert, so daß über jede der Leitungen 18,19, 20 und 21 eine sägezahnförmig verlaufende Spannung der Anzeigevorrichtung 17 zugeführt wird, welche Spannungen zusammen bewirken, daß der in der Kathodenstrahlröhre 16 erzeugte Elektronenstrahl radial in eine der Azimutrichtung der Radarantenne 12 entsprechenden Richtung abgelenkt wird.

Der zum Zeitpunkt t₀ auftretende Synchronisierungsimpuls vermittelt außerdem die Erzeugung des in F i g. 2 f dargestellten Helligkeitssteuersignals, das über die Leitung 67 der Anzeigevorrichtung zugeführt wird, wodurch erreicht wird, daß die radiale Ablenkung des Elektronenstrahls auf dem Schirm der Röhre sichtbar ist.

Zum Zeitpunkt t₁ verschwinden die in F i g. 2 c und 2d dargestellten Schaltsignale und das in Fig. 2f dargestellte Helligkeitssteuersignal alle gleichzeitig. Die digitalen Schalter 32 bis 35 stellen infolgedessen die Verbindung zwischen dem Markierungssignalgenerator 23 und den Digital-Analog-Umsetzern 24 bis 27 her, während die Kurzschlußschalter 56, 58, 60 und 62 in die dargestellte Ruhelage zurückkehren, wobei die Verstärker 40, 42, 44 und 46 wiederum unwirksam sind.

Nach einen Zeitverlauf, der hinreichend lang ist, damit die Digital-Analog-Umsetzer 24 bis 27 sich auf die vom Markierungssignalgenerator 23 eingegebenen digitalen Werte einstellen können, liefert die Zeitsteuervorrichtung 14 zum Zeitpunkt t₂ ein Schaltsignal, das über die Leitung 66 den Kurzschlußschaltern 57, 59, 61 und 63 zugeführt wird, die dadurch geöffnet werden. Die Verstärker 41, 43, 45 und 47 sind dann wirksam. Die erwähnten Kurzschlußschalter 57, 59, 61 und 63 verbleiben in der geöffneten Stellung bis zum Zeitpunkt t'_oo. Das Zeitintervall zwischen I₁ und t'_oo ist nun in z. B. vier gleiche Intervalle U₁ bis i₄, t_i bis ?₀, t₆ bis t₈ und i₈ bis z'_oo aufgeteilt. In jedem dieser Intervalle liefert der Markierungssignalgenerator 23 in digitaler Form X und Y-Koordinatenwerte, die für die Lage einer auf zuzeichnenden Markierung kennzeichnend sind um die, nachdem sie in den Digital-Analog-Umsetzer 2-bis 27 in analoge Signale umgeformt und in dei respektiven Verstärkern 41, 43, 45 und 47 verstärk sind, über die Leitungen 18,19, 20 und 21 der An Zeigevorrichtung 17 zugeführt werden. Dabei führ die Zeitsteuervorrichtung 14 während der Zeitinter

ίο valle i₃ bis r₄; t₅ bis i₆; t. bis i₈ und t_a bis i'_oo über du Leitung 67 der Kathodenstrahlröhre ein Helligkeitssteuersignal zu, wodurch erreicht wird, daß de; Schirm erst aufleuchtet, wenn der Elektronenstrahl sich in der von dem betreffenden X- und Y-Wer bestimmten Markierungsposition befindet.

Im Zusammenhang mit der oben erörterten Wirkungsweise zeigt Fig. 2g den Verlauf der ζ. Β über die Leitung 19 der Anzeigevorrichtung 17 zugeführten Spannung.

Im Zeitintervall t₀ bis ^₁ wird diese Spannung vor Integrator 28 geliefert und verläuft sie sägezahnförmig, wonach sie in jedem der Intervalle I₁ bis i₄ i₄ bis i₆; i₆ bis i₈ und i₈ bis i'_0o vom Verstärker 41 abgegeben wird und jeweils einen anderen Wert hat der dem ^-Koordinatenwert einer im betreffender Intervall aufzuzeichnenden Markierung entspricht. Vom Zeitpunkt i'_0o an wiederholt sich dieser Zyklus mit anderen Sinus/Kosinus- und .XVY-Werten. Die Zeitsteuervorrichtung 14 kann selbstverständlicl auch anders programmiert sein, z. B. in der Weise, daß ausschließlich nach jeder zehnten Ablenkung Markierungen geschrieben werden. Schließlich kanr noch bemerkt werden, daß die Anzahl in der toter Zeit geschriebener Markierungen nicht auf vier beschränkt zu werden braucht. Selbstverständlich is; für die maximale Anzahl von Markierungen, die aufgezeichnet werden können, die Güte der in dei Anzeigevorrichtung vorhandenen Gegentaktablenkverstärker und der an diese angeschlossenen Ablenkspulen maßgeblich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Radar-Lageplananzeigesystem mit einer Kathodenstrahlröhre, die mit orthogonalen Ablenkorganen versehen ist, wobei unter Verwendung eines digitalen Sinus-Kosinus-Signalgenerators, eines digitalen Markierungssignalgenerators und von vier Digital-Analog-Umsetzern und Integratoren sowohl Entfernungs- und Azimutinformation als auch kartesische Markierungen auf dem Schirm der Röhre dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß vier digitale Schalter (32, 33, 34, 35) vorgesehen sind, über die entweder die Ausgangssignale des erwähnten digitalen Sinus-Kosinus-Signalgenerators (22) oder die Ausgangssignale des erwähnten Markierungssignalgenerators (23) den Digital-Analog-Umsetzern (24,25,26,27) zugeführt werden können, daß der Ausgang jedes Digital-Analog-Umsetzers über eine direkte Verbindung an ein zugehöriges Paar parallelgeschaltete Verstärker (40, 41; 42, 43; 44, 45; 46, 47) angeschlossen ist, von denen je einer durch einen zwischen seinem Eingang und seinem Ausgang geschalteten Kondensator (48, 49, 50, 51) als" Integrator und der andere durch einen zwischen seinem Eingang und seinem Ausgang geschalteten Widerstand (52, 53, 54, 55) als linearer Verstärker wirkt, daß die erwähnten Widerstände und die erwähnten Kondensatoren von je einem Kurzschlußschalter (56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63) überbrückbar sind und daß jede der erwähnten Parallelschaltungen mit einem Ablenkorgan gekoppelt ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Zeitsteuervorrichtung (14) betätigten Kurzschlußschalter (56 bis 63) im Ruhezustand alle geschlossen sind, während im Arbeitszustand entweder die zu den Integratoren gehörigen Kurzschlußschalter (56, 58, 60, 62) oder die zu den linearen Verstärkern gehörigen Kurzschlußschalter (57, 59, 61, 63) geöffnet sind.