DE2038270B2

DE2038270B2 - Schaltungsanordnung fuer einen consol funknavigationsempfaengermit digitalanzeige

Info

Publication number: DE2038270B2
Application number: DE19702038270
Authority: DE
Inventors: Haakon Trogstad Lysaker Fossum (Norwegen)
Original assignee: Statronic A/S, Stauboe (Norwegen)
Priority date: 1969-08-01
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1972-01-05
Also published as: IS1937A7; FR2070660A1; GB1274840A; DE2038270A1; JPS4832956B1; FR2070660B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen »C'onsolw-Funknavigationscmpfängcr mit Digitalanzeige der Positionsinformation und der Signalart (Punkte oder Striche).

Die Ausscndungen einer sogenannten C'onsolstaiion erfolgen periodisch. Dabei wird jede Signalfolge durch die Kennung der betreffenden Station eingeleitet, worauf nach einer kurzen Signalpatise das eigentliche Positionsbcstimmungssignal in Form von Impulsen folev ; leren Amplitude sich entsprechend einem cha

60 - Ix

Y)

ArI v

Das Vorzeichen der Positionszählimg bzw. die Signalart stimmt mit derjenigen der ersten empfangenen Impulse übcrcin.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltlinusanordnung für einen C onsol-Iunknavigationsempfängcr zu schaffen, die eine vollständige Kompensation der registrierten Signalimpulse ermöglicht, worunter nicht nur eine Korrektur eines Informationsvcrlustcs in der Umgebung der Aquisignalzone für die meisten üblichen Signalverläufe von einer Signalart zur anderen, sondern auch eine Kompensation in solchen Fällen zu verstehen ist, in denen die Positionszählurig einen derartigen Wert hat, daß das Signal mit einer Impulsamplitude beginnt und endet, die geringer ist als der jeweils existierende Rauschpegel.

Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß

<■'.■> derart ausgebildet, daß dem die Digitalanzeige liefernden Anzeigeinstrument ein alle χ innerhalb einer Signalfolge empfangenen Signalinipulse erster Art zählender erster Impulszähler mit einem Zählvolumen

um mindestens W) vorgeschaltet ist, dem von einem ersten ! lilfsimpiilsgenerator in einem möglichen Zeitinten.nl /wischen dem Beginn eines empfangenen Triiü'TMgnals und dom ersten empfangenen Signalinipiil· eine Anzahl ο erster Hilfsimpiilse mit einer dei.jenigen der empfangenen Signalimpul.se entsprechenden lOlgege.schwindigkeil zugeführt wird und daU ein /weiter Hilfsimpiilsgenerator vorgesehen ist, der Linem zweiten Impulszähler mit einem Zähl- \i)lii:iicn von mindestens 60 nach der Zählung aller .ν -' ι innerhalb einer Signalfolge empfangenen Signalimpi'lse beider Arten eine bis 60 zu zählende Aii.'.iiilr zweiter Hilfsimpiilse und gleichzeitig dem crs\-:n Impulszähler die halbe Anzahl r/2 der zweiten Ilili-iinpulse zuführt.

! in Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

! i g. 1 a. 1 b und I c verschiedene praktisch vorkommende Signalvariantcn in der Signalfolge eines ConsoNenders.

!■■ i g. 2 ein einfaches Blockschaltbild eines Consollunknavigationsempfängers und

i 1 g. 3 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, wie sie in einem Empfänger der in Fig. 2 iKveigten Art verwendet werden kann.

Hei einer Signalfolge der in Fig. la gezeigten Art repräsentiert der Teil K die Kennung der betreffenden (onsolstntion. Darauf folgt eine kurze Signalpause, wonach das eigentliche Positionsbcstimmungssignal beginnt, das aus Impulsen veränderlicher Amplitude besteht. Die Umhüllende dieses Signals ist mit A bezeichnet. Die Äquisignalzone findet sich auf beiden Seiten des Einschnittes in der Umhüllenden innerhalb eines Bereiches, in dem die Signalamplituden unter dem Rauschpegel N liegen. Die Anzahl der Impulse der ersten empfangenen Signalart ist mit .x, die Anzahl der Impulse der zweiten empfangenen Signalart mit y bezeichnet. Die Anzahl der eine genaue Positionsbestimmungermöglichenden Impulse des Consolsignals ist W. Die Korrektur bei dieser Signalvariantc ist vorstehend beschrieben.

Befindet man sich in einer Position, in der ein ( onsolsignal mit einem Einschnitt oder einer Positionszählung nahe Null oder 60 Zeichen empfangen wird, so kann die Umhüllende die in F 1 g. 1 b oder I e gezeigte Form annehmen. In dicsn Fällen beginnt das Signal mit einer Impulsamplitude unter dem Rauschpegel, und es werden nur Signale einer Art, beispielsweise Punkte, empfangen. Am Ende der Signalfolgc fällt die Amplitude wieder unter den Rauschpegel ab. bevor das Signal beendet ist. In diesen Fällen führt das vorstehend beschriebene Korrekturverfahren zu einem fehlerhaften Ergebnis, da die genaue Gleichung zur Bestimmung der Positionszählung If, d.h. des Einschnittes der Umhüllenden, folgendermaßen lautet:

Für die Signal Variante gemäß Fig. Ib:

W ■--=

Art .ν .

(2)

Für die Signalvariantc «cmäß F i g. I c:

f'5

11·
Il

Art ν.

(3) Für die Gleichung (3) ist zu erkennen, daß die Signalarl der Positionszähliing der Signalart ν entgegengesetzt ist. was bedeutet, daß die Positionszähliing Il von der Signalart Strich ist, wenn die ersten empfangenen Impulse von der Sig.ialart Punkt sind.

Eine Signalfolge der in Fig. Ib gezeigten Art mit einer Umhüllenden Π hat zu ihrem Beginn eine Anzahl α Impulse, die nicht empfangen werden, und an ihrem Ende eine Anzahl b Impulse, die gleichfalls nicht empfangen werden.

Fntsprechenuu Bereiche mit nicht auswertbaren Impulsen am Beginn und am Ende weist auch eine Signalfolge der in Fig. Ic gezeigten Art mit einer Umhüllenden C auf. Hie,- liegt jedoch der größere Teil der Äquisignalzone und damit auch der Einschnitt in dem ersten Bereich, der die Impulse;; enthält.

Korrekturen in der Registrir ..ng von Signalvarianten entsprechend den Kurven B und C können kaum von Hand durchgeführt werden, da ohne eine besondere Zeitmessung keine direkte Anzeige der den Impulszahlen u und bentsprechenden Zeiten verfügbar ist.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ermöglicht eine vollständige Kompensation verlorengegangener Signalimpulsc für alle Fälle der in den Fig. la, Ib und 1 c gezeigten Signalvarianten.

Der in Fig. 2 in Form eines Blockschaltbildes dargestellte Consol-Funknavigationscmpfänger besteht aus einer Antenne 1, einem Verstärker/Demodulator 2. einem Impulsfilter 3, einem Rechner 4 und einem Anzeigeinstrument 5. Ferner ist ein Funktionsblock 6 dargestellt, der Hilfsschaltungen, beispielsweise eine automatische Lautstärkeregelung, enthalten kann.

F i g. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung die Ausbildung des Rechners4 (Fig. 2) in Form einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Diese führt die Berechnung und Korrektur der Positionszähliing derart durch, daß sie in ihrer endgültigen Form dem Anzeigeinstrument 5 zusammen mit einer genauen Anzeige der Zeichen- oder Signalart zugeführt werden kann.

Wesentliche Bestandteile der in F i g. 3 gezeigten Anordnung sind ein erster Impulszähler H. der nach Durchführung der erforderlichen Korrekturen die genaue Positionszählung enthält, und ein zweiter Impulszähler 12. der alle empfangenen Signalimp'ilse beider Signalartr.n zählt und eine Korrekturfunktion ausübt. Ferner ist eine Impiilsabtrcnnschaltiing 13 vorgesehen, deren Eingängen P und .S' Punkte und Striche von dem in F i g. 2 gezeigten Impulsfilter 3 aus zugeführt werden. Die Impulsabtrcnnschaltiing 13 liefert alle empfangenen Impulse der ersten Signalarl an ein ODER-G..lter 14, welches diese Impulse dem ersten Impulszähler Il zuführt, in dem sie gezählt und gespeichert werden. Dem zweiten Impulszähler 12 ist ein zweites ODER-Gatter 15 vorgeschaltet, dessen einer Eingang P + S alle empfangenen Impulse beider Signalarten vom Impulsfilter 3 (F i g. 2) empfängt.

Zur vollständigen Kompensation enthält die in F i g. 3 gezeigte Schaltungsanordnung feiner einen ersten Hilfsimpulsgcncrator 16 und einen zweite 1 Hilfsimpulsgencralor 17, die dem ersten bzw. dem zweiten Impulszähler 11 bzw. 12 über die ODER-üalter 14 und 15 zugeordnet sind. Der erste Hilfsimpulsgcncrator 16 hat einen Starteingang Uli. der bei Beginn der Trägerwelle des vom Consolsendci ausgesendeten Signals angcs'ouert wird, sowie einen SUipHtu'ai¹

P + S, der bei dem Empfang eines Signalimpulses angesteuert wird. Der zweite Hilfsimpulsgenerator 17 hat einen Starteingang T, der bei Ende einer Signalfolge angesteuert wird, sowie einen Stopeingang U, der durch einen Ausgangsimpuls des zweiten Impulszählers 12 bei Erreichen des Zählschrilts 60 angesteuert wird. Der erste Hilfsimpulsgenerator 16 muß eine Impulsfolge frequenz haben, die genau derjenigen des üblichen C'onsolsignals entspricht, wahrend der zweite Hilfsimpulsgenerator eine viel höhere und beliebig eingestellte Impulsfolgefrequenz haben kann.

Zur Korrektur der in F i g. 1 a gezeigten Signalvariante arbeitet nur der zweite Hilfsimpulsgenerator 17, er wird über seinen Starleingang T nach Ende der empfangenen Impulsfolge angesteuert. Fr liefert seine Hilfsimpulse über das ODER-Gatter 15 an den zweiten Impulszähler 12, so daß dieser von seinem vorherigen Endstand, der alle empfangenen Impulse χ + y der Signalfolge angibt, bis 60 zählen kann. Die Anzahl der während dieser Zählung gelieferten Hilfsimpulse ist z. Jeder zweite dieser Hilfsimpulse wird über das erste ODER-Gatter 14 dem ersten Impulszähler 11 zugeführt, der auf einen Zählschritt gelangt, welcher der Gleichung (I) entspricht. Dies ergibt sich daraus, daß ζ gleich 60 — (x + y) ist.

Die Korrektur für Signalvarianten der in Fig. Ib und Ic gezeigten Art erfolgt mit dem ersten Hilfsimpulsgenerator 16. Dieser liefert Hilfsimpulse an den ersten Impulszähler 11 während der Zeit zwischen dem Beginn der Trägerwelle und dem ersten empfangenen Signalimpuls der einen oder der anderen Signalart. Die Anzahl der während dieser Zeit gelieferten Hilfsimpulse ist α. In diesem Falle wird gleichfalls die vorstehend beschriebene Korrektur mit dem zweiten Hilfsimpulsgenerator 17 am Ende der Signalfolge durchgefijhrt, und zwar unabhängig von der jeweiligen Korrektur durch den Hilfsimpulsgenerator 16. Wird ein Signal der in Fig. la gezeigten Art empfangen, so wird sofort der erste Signalimpuls der Impulsfolge χ ausgewertet, und es erfolgt keine Korrektur durch den ersten Hilfsimpulsgenerator 16. Lediglich die Korrektur durch den zweiten Hilfsimpulsgenerator 17 wird eingeleitet.

Im folgenden wird gezeigt, daß die in F i g. 3 dargestellte Schaltungsanordnung nach der Erfindung eine genaue Positionszählung auch für Signalvarianten der in F i g. Ib und 1 c gezeigten Art ermöglicht. Wie bereits ausgeführt, entspricht die Impulsfolgefrequenz des ersten Hilfsimpulsgenerators derjenigen des modulierten Consclsignals, die beispielsweise zwei Impulse pro Sekunde ist. so daß die Größen α und χ ein und denselben Skalenfaktor haben. Mit der in F i g. 3 gezeigten Anordnung und den beschriebenen Korrekturen ergibt sich eine vollständig kompensierte Positionszählung nach der folgenden Gleichung:

W =

60 -

Modul (60). (4)

= 60 -

+ h — 2« 2

Dieses Ergebnis stimmt mit der Gleichung (2) überein. Die Anzahl der dem ersten Impulszähler 11 zugcführlen Impulse ist nicht größer als 60, und die ίο Signalart entspricht derjenigen der Impulse x. Für die Signalvarianlc C gemäß F i g. 1 c kann die Gleichung (4) folgendermaßen umgeschrieben werden:

»v = a +

60 - χ

- (60 - χ) + 60 (5)

= a - ₂ + 60

= a - "I +60

= '¹^'' + 60

_ a - h

Modul (60).

Für die Signalvariante B in Fig. Ib kann diese Gleichung folgendermaßen umgeschrieben werden:

60 x

= 60 -

60 - χ - 2α

Dieses Ergebnis stimmt mit der Gleichung (3) überein. Die Anzahl der dem ersten Impulszähler 11 zugeführten Impulse ist in diesem Falle größer als 60. In der in F i g. 3 gezeigten Schaltungsanordnung ist eine Flip-Flop-Schaltung 18 vorgesehen, die durch einen Impuls des ersten Impulszählers angesteuert wird und ein Steuersignal für einen Zeicheninverter 19 liefert, der eine Invertierung der Signalartanzeige bewirkt. Die Anzeigevorrichtung zeigt dann an, daß der Signalimpulszug mit Impulsen der den Signalimpulsen χ

entgegengesetzten Signalart beginnt, was unter den beschriebenen Voraussetzungen der richtigen Information entspricht.

Die in F i g. 3 gezeigte Schaltungsanordnung kann durch den Fachmann in verschiedenster Weise praktisch verwirklicht werden. Die Teilschaltungen können hauptsächlich aus üblichen Funktionseinheiten, beispielsweise aus integrierten Schaltungen für Impulsgeneratoren, Zähler, Gatterschaltungen t>w. zusammengesetzt sein. Die Impulszähler haben vorzugsweise ein Zählvolumen von 60 Zählschritten, größere Zähler können jedoch gleichfalls verwendet werden. Der zweite Impulszähler 12 kann aus zwei besonderen TeilzählerTi für Punkte und Striche bestehen, da deren Zählerstände zur Bildung der Gesamtzahl empfangener Signalirnpulse addiert werden können. Der zweite Hilfsimpulsgenerator 17 muß nicht mit einem besonderen Ausgang für die halbe Anzahl der Hilfsimpulse versehen sein, diese kann beispielsweise auch aus einer Stufe des zweiten Impulszählers gewonnen werden.

Eine weitere mögliche Abänderung besteht darin, daß der erste Impulszähler 11 zusammen mit der Anzeigevorrichtung 5 als eine Einheit ausgeführt sein kann, wie sie beispielsweise ein mechanischer Zähler darstellt. Diese nur als Beispiele aufgezeigten Möglichkeiten zeigen die vielseitige Ausführbarkeit der Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung Tür einen »C'onsol«- Funknavigationsempfänger mit Digitalanzeige der Posilionsinforniation und der Signalart (Punkte oder Striche), dadurch gekennzeichnet, daß dem die Digitalanzeige liefernden Anzeigeinstrument (5) ein alle .v innerhalb einer Signalfolge empfangenen Sicnaliinpulsc erster Art zählender erster Impulszähler (II) mit einem Zählvolumen von mindestens 60 vorgeschaltet ist. dem von einem ersten Hilfsimpulsgenerator (16) in einem mögl^::hen Zeitintervall zwischen dem Beginn eines empfangenen Trägersignals und dem ersten empfangenen Signalimpuls eine Anzahlt/ erster Hilfsimpulse mit einer derjenigen der empfangenen Signalimpulse entsprechenden Folgegeschwindigkeit zugeführt wird und daß ein zweiter Hilfsimpulsgenerator (17) vorgesehen ist. der einem zweiten Impulszähler (12) mit einem Zählvolumen von mindestens 60 nach der Zählung aller ν + y innerhalb einer Signalfolge empfangenen Signalimpulse beider Arten eine bis 60 zu zählende Anzahl ζ zweiter Hilfsimpulse und gleichzeitig dem ersten Impulszähler (11) die halbe Anzahl zll der zweiten Hi!fsimpu''e zuführt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impulszähler (11) bei Erreichen des 60ten ZäHschritts eine Schaltung (18. 19) zur Invertierung der Signalartanzeige ansteuert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (18. 19) zur Invertierung aus einer dem ersten Impulszähler (11) nachgeschalteten Flip-Flop-Schaltung (18) und einer von dieser gesteuerten, der Anzeigevorrichtung (5) vorgeschalteten Invertierungsschaltung (19) besteht.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hilfsimpulsgenerator (16) einen bei Beginn eines empfangenen Trägcrsignals angesteuerten Starteingang (ßß) und einen bei Empfang eines Signalimpulses angesteuerten Stopcingang (/' + .S) aufweist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dall der zweite Hilfsimpulsgenerator (17) einen bei Ende einer Signalfolge angesteuerten Slartcingang (7) und einen vom zweiten Impulszähler (12) bei Erreichen des fiOtcn Zählschritts angesteuerten Stopcingang (C) aufweist.

rakteristischen Muster ändert. Dieses enthält eine sogenannte Aquisignalzone, in der die Impulsamplilude einen Nulldnrchgang hat. Die Signalimpulse entsprechen Punkten und Strichen, die Signalart ändert sich beispielsweise von Punkten vor der Äquisignalzone zu Strichen nach dieser Zone oder umgekehrt.

Bei der Positionsbestimmung mi¹ Consolsignalen wird meist ein die Position angebender Teil der Signalfolge empfangen, der mit einer Anzahl .vSignalimpul.se oder Zeichen einer Signalart (z. B. Punkte) beginnt, dann fällt die Impulsamplitude in der Äquisignalzone auf einen Wert ab. d.^r ihre Unterscheidung gegenüber dem Rauschen nicht mehr ermöglicht. Steigt die Impulsamplitude wieder über den Rauschpegel an, so wird eine Anzahl 3- Signalimpulse oder Zeichen der anderen Signalart (z. B. Striche) empfangen. Die beiden Signalarten Punkte und Striche werden im folgenden auch als Signale, Impulse oder Zeichen mit unterschiedlichem Vorzeichen oder entgegengesetzter Polarität bezeichnet. Die Summe ν + y der empfangenen Signalimpulse ist in diesem Falle kleiner als die Gesamtzahl der von de Consolstation ausgesendeten Sijinalimpulse, die insgesamt 60 beträgt.

Die gewünschte Information des Signals, d. h. die sogenannte Positions- oder Navigationszählung, ist durch den bereits erwähnten Nulldurchgang oder den Einschnitt in der Umhüllenden des Signals i 1 der Äc|iiisignalzone bestimmt. Bei Verwendung eines ganz normalen Funkempfängers für die Consolsignale besteht das Verfahren zur Bestimmung der genauen Positionszählung darin, daß die Anzahl der fehlenden Impulse gefunden werden muß, indem die Anzahl χ + y der empfangenen Signalimpulse ermittelt und von 60.

d. h. von der Gesamtzahl der ausgesendeten Signalimpulse subtrahiert wird. Die Korrektur erfolgt dann auf Grund der Annahme, daß vor und nach dem genauen NuIldurchgangdicgleicheAnzahl von Impulsen verloren gegangen ist, weshalb die Hälfte dieser fchlcnden Impulse zur Zahl χ der ersten empfangenen Impulse addiert wird. Die Formel für die Positionszählautct dann: