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Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige von Impulsen
Bei Rückstrahlgeräten
die mit Braunschen Röhren als Anzeigevorrichtung versehen sind. war es l>isher
nicht möglich, die drei Bezugswerte einer räumlichen Peilung (Entfernung, Azimut
und Höhe) gleichzeitig auf dem Schirm eines Braunschein Rohres darzustellen, Bei
den zur Zeit verwendeten Rückstrahlgeräten erfolgt die Anzeige der drei Bezugswerte
deshalh getrennt auf zwei oder drei Röhren. Resonders bei Flugzeugbordgeräten stellt
die gleichzeitige Beobachtung der getrennt angezeigten Bezugswerte eine kaum tragbare
Belastung des Flugzeugführers bzw. Beobachters dar. Auch in anderen Meßgeräten,
bei denen gleichzeitig drei zusammengehörige NIeßwerte dargestellt werden sollen,
ist es oft erwünscht, diese drei Werte durch eine einzige Anzeige abzubilden, Der
vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei WIeßlgeräten, bei denen einer
der anzuzeigen,den Bezugswerte aus der Amplitudenverschiedenbeit bzw. dem Amplitudenverhältnis
von zwei oder mehreren Vergleichswerten, bei Rücl;-strahlgeräten z. B. der Höhenwinkel
aus dem Amplitudenverhältnis zweier Empfangsspannungen, bestimmt werden kann, diese
Amplitudenverschiedenheit in einen entsprechend unterschiedlichen Farbeindruck umzuwandeln,
der dann zur Anzeige
des Meßwertes verwendet wird. Hierzu ist lediglich
erforderlich, einen so schnellen Wechsel zwischen den die Meßgröße bestimmeriden
Vergleicbswerten durchzufihren, daß dieser Wechsel von einem Beobachter nicht getrennt
wahrgenommen werden kann, sondern sich dem Beobachter als einheitlicher Farbeindruck
bemerkbar macht. Bei Rückstrahlgeräten findet ein derartiger rascher Wechsel der
Vergleichswerte zur Richtungsbestimmung, nämlich der Empfangs spannungen zweier
verschieden gerichteter Antennen, bereits, ohnehin statt. Bisher hat man nun die
Amplitudendifferenz dieser Empfangsspannungen durch entsprechend unterschiedliche
Ablenkungen des Leuchtfleckes an einem Braunschen Rohr zur Anzeige gebracht. Dann
ist es aber nicht möglich, gleichzeitig durch weitere Ablenkungen auch noch die
.beiden anderen Bezugswerte am gleichen Braunschen Rohr anzuzeigen. Bringt man dagegen
gemäß 4er Erfin- -dung die Amplitudendifferenz der Empfangslspannungen durch einen
entsprechenden Farbeindruck zur Anzeige, so hat man die Möglichkeit, die Ablenkung
des Leuchtflecks am Leuchtschirm des Braunschen Rohres zur Abbildung der beiden
anderen Bezugswerte, nämlich von Entfernung und Azimut, zu verwenden. Die Umwandlung
der Amplitudendifferenz in einen je nach dessen Vorzeichen und Größe unterschiedlichen
Farbeindruck erfolgt in der Weise, daB die Meßgrößen, deren Amplitudenverschiedenheit
angezeigt werden soll, in raschem Wechsel nacheinander einer gemeinsamen Lichtquelle,
vorzugsweise einem Braunschen Rohr, zugeschaltet werden, derart, daß sie Lichtimpulse
erzeugen, deren Helligkeit oder Form von der Amplitude abhängig ist, und Idaß die
Farbe der Lichtimpulse im Gleichtakt mit der Umschaltung der Meßgrößen gewechselt
wird, so daß ein mit der Amplitudendifferenz sich ändernder Farbeindruck entsteht.
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Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Abb. I zeigt das Übersichtsbild eines Rückstrahlgerätes, Abb. 2a
das Strahlungsdiagramm der Antenne in der Vertikalebene, Abb. 2b das Strahlungsdilagramm
der Antenne in der Horizontalebene, Abb. 3 das Leuchtbild des Braunschen Rohres,
Abb. 4 und 5 Leuchtbilder in anderer Ausfü;hrung.
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Das Rückstrlahlgerät I besitzt als Antennenanlage einen Hohlspiegel
2, in dem sich zwei Antennen 3 und 4 befinden. Die Antennen werden periodisch nacheinander
durch den Schalter 5 an das Rückstrahlgerät 1 angeschlossen. Wie aus Abb. 2a ersichtlich,
entspricht in der Vertikalebene das Strahlungsdiagramm 31 der Antenne 3, das Strahlungsdiagramm
32 der Antenne 4.
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Ein von einem reflektierenden Gegenstand kommender Echoimpuls wird
nach seiner Verstärkung und Gleichrichtung im Rückstrahlgerät I als positiver Impuls
dem Wehneltzylinder 7-des Braunschen Rohres 6 zugeführt und erzeugt auf dem Leuchtschirm
19 einen Leuchtpunkt 20. Liegt der reflektierende Gegenstand in gleicher Höhe mit
der Antennenanlage 2, so wird der von den Antennen 3 und 4 aufgenommene Echoimpuls
die gleiche Amplitude haben, und die Helligkeit des Leuchtpunktes 20 wird sich bei
Betätigung des Schalters 5 ni-c-0t ändern. Liegt aber beispielsweise der reflektierende
Gegenstand höher als das Rückstrahlgerät, so wird bei Anschaltung der Antenne 4
mit dem Strahlungsdiagramm 32 ein Impuls mit größerer Amplitude auf den Wehneltzylinder
7 wirken als beim Anschalten der Antenne 3. Infolgedessen wird auch beim Anschalten
der Antenne 4 der Leuchtpunkt 20 heller leuchten als beim Anschalten der Antenne
3.
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Erflndungsgemäß wird nun zwischen den Leuchtschirm 19 und das Auge
des Beobachters eine aus verschiedenfarbigen Filtern I4, 15 bestehende Scheibe 13
gebracht, die über eine Welle 17 von einem Motorik gedreht wird. Synchron mit der
Drehung der Scheibe 13 wird vom Motor IS über eine Leitung 22 und ein Relais 21
der Antennenumschalter 5 betätigt, und zwar derart, daß während des Anschaltens
der Antenne 3 sich das Filter 14 vor dem Leuchtschirm befindet, während des Anschaltens
der Antenne 4 dagegen das Filter 15.
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Die Umschaltung der Antennen 3, 4 und der Wechsel der Filter I4, I5
erfolgt so schnell, daß die verschiedenen Farben nicht getrennt wahrgenommen werden
sondern ein einziger Farbeindruck entsteht. Infolgedessen erscheint bei geeigneter
Wahl der Farben des Leuchtschirmes 20 und der Filter 14 und 15 die lIelligkeitsschwankunt,
des I,euchtpunktes 20 dem Beobachter als Farbänderung (Farbumschlag). Besitzt z.
B. der Leuchtschirm 19 eine weißleuchtende Substanz, während das Filter 14 nur für
grünes unld das Filter 15 nur für rotes Licht durchlässig ist, so wird bei konstanter
Helligkeit des Leuchtpunktes 20 (entsprechend dem Echo eines reflektierenden Gegenstandes,
der sich in gleicher Höhe mit dem Gerät befindet), der Leuchtpunkt 20 dem Auge des
Be-Beobachters gelb erscheinen. Ein reflektierender Gegenstand, der sich höher als
das Gerät befindet, wird die Antenne 4 stärker beeinflussen als die Antenne 3. Infolgedessen
wird der Punkt 20 heller leuchten, wenn sich das rote Filter 15 vor dem Schirm 19
befindet, als wenn beim Anschalten der Antenne 3 sich das grüne Filter 14 im Strahlengang
befindet. Der Leuchtpunkt20 erscheint dem Beobachter in diesem Fall rot. Wenn sichel
umgekehrt der reflektierende Gegenstand tiefer als das Gerät befindet, sieht der
Beobachter den Leuchtpunkt 20 grün.
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Mit dieser Farbmethode läßt sich eine Richtungsbestimmung sehr genau
durchführen, da schon Amplitudenunterschiede von 20 bis 25 0/o als deutliche Farbänderung
wahrgenommen werden.
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Wird die Antennen anlage, deren horizontales Strahlungsdiagramm 33,
wie Abb. 2b zeigt, sehr schmal ist, zusätzlich rasch um eine vertikale Achse in
dem Winkelbereich a hin und her geschwenkt, so läßt sich auf dem Leuchtschirm 19
eine
räumliche Darstellung erzielen, wie Abb. 3 zeigt. Die Ablenkplattenpaare IO und
II des 13raunschen Rohres 6 werden von dem Isippgerät 12 synchron mit der Impulsaussendung
und der Horizontaldrehung der Antennenanlage 2 So gesteuert, daß die Ordinate des
Leuchtpunktes die Entfernung, die Abszisse das Azimut des reflektierenden Gegenstandes
anzeigt. Durch die Farbe Gelb, Rot oder Grün wird gleichzeitig angezeigt, ob sich
der reflektierende Gegenstand in gleicher Höhe mit bzw. über oder unter dem Beobachter
befindet.
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Ein Beobachter im Flugzeug wird also das Echo eines anderen Flugzeuges,
das gleich hoch oder höher fliegt, an der gelben oder roten Farbe deutlich von den
grün leuchtenden Bodenechos unterscheiden können.
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Die Anwendung der geschilderten Farbanzeige ist selbstverständlich
nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt; die Farbinethode kann vielmehr auch
bei anderen, zur Richtungsbestimmung dienenden Geräten mit Vorteil angewendet werden,
z. B. zur Seitenkennung beim Balienanflug, bei Flimmerpeilempfängern sowie allen
mit einer Richtungsanzeige versehenen Funkmeßgeräten.
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Funkmeßgeräte, die nur die Entfernung und eine Richtung zu messen
gestatten, haben üblicherweise die in Abb. 4 skizzierte Anzeige. Von einer leuchtenden
Linie I aus wird der Leuchtpunkt, je nachdem, ob die Echoimpulse von einer nach
links oder nach rechts gerichteten Antenne aufgenommen werden, auch nach links oder
rechts hin 42, 44 alogelenlit. Ein reflektierender Gegenstand, der geradeaus liegt,
gibt rechts und links gleicht große Impulszacken 43, während bei einer Abweichung
des reflektierenden Gegenstandes aus der Mittellinie des Antennendiagramms die Impulszacken
nach beiden Seiten 42, 44 verschieden groß sind.
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Aus dem Größenunterschied kann bei dieser Methode auf die Richtung
des reffektierenden Gegenstandes geschlossen werden.
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Verwendet man zur Anzeige der Richtung dagegen den oben beschriebenen
Farbumschlag, so können die von den beiden verschiedenen Antennen kommenden Ecboimpulse
auf dem BraunschenRohr durch .Ablenkungen nach einer Seite hin abgebildet werden,
wie dies Abb. 5 zeigt. Bei Verwendung der oben beschriebenen Filterfarben ergibt
sich bei der Anzeige ein gelber Leuchtstrich 51 mit nach einer Seite gerichteten
Ablenkungen 52, 53, 5ß, die bei Amplitudengleiebheit ebenfalls gelb erscheinen,
wie bei 53 angedeutet, während sie bei Vorhandensein eines Amplitudenunterschiedes
je nach der Richtung eine grüne oder rote Spitze besitzen, wie bei j2 und 54 gezeigt.
Die Länge dieser Spitze ist wiederum ein Maß der Abweichung aus der Mittellinie
des Antennendiagramms. Gegenüber der bisherigen Anieigemethode hat die Anzeige mit
Farben zwei Vorteile. Da die Impulsablenkungen nur nach einer Richtung erfolgen,
kann an Stelle einer linearen Skala am Braunschen Rohr eine Kreisskala benutzt werden,
wobei die Impulse radial abgelenkt werden. Dadurch kann auf einem Leuchtschirm gleichen
Durchmessers die Skalenlänge etwa dreimal größer gemacht werden, was eine beträchtliche
Erhöhung der Alwlesegenauig,keit zur Folge hat. Außerdem sind bei der Richtungsanzeige
durch Farben noch sehr kleine Amplitudenunterschiede einwandfrei nachweisbar.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, in zwei Dimensionen eine Abweichung
von einem Mittelwert durch eine Farbendarstellung anzuzeigen, wobei zweckmäßig drei
Filter in den Farben Grün, Rot und Blau Verwendung finden.
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Filterfarhen und Leuehtsehirmfarben müssen, wie oben erwähnt, aufeinander
abgestimmt sein.
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Ein Farbstich des Leuchtschirmes oder die unterschiedliche Durchlässigkeit
der Filter 14 und I5 kann leicht durch eine zusätzliche Helligkeitsmodulation des
Rohres 6 ausgeglichen werden.
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An Stelle einer Veränderung der Helligkeit des Leuchtpunktes 20 kann
durch den Echoimpuls auch eine Beeinflussung der Form des Leuchtpunktes, z. B. eine
Veränderung seines Durchmessers in Abhängigkeit von der Impulsampl itude, bewirkt
werden. Indem oben beschriebenen Beispiel eines Rückstrahlgerätes würde dann der
Beobachter ein Echo als einen gelben Punkt sehen, der je nach der Abweichung des
reflektierteii Gegenstandes aus der Horizontalebene mit einem roten oder grünen
Ring umgeben ist. Die Breite des Ringes wäre dabei ein Maß der Richtungsahweichung.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt,
vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich.
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Insbesondere läßt sie sich überall da anwenden, wo eine Meßgröße durch
die Amplitudenverschiedenheit von zwei oder mehreren N'ergleichswerten bestimmt
wird. Durch Wechsel dieser Vergleichswerte in genügend rascher Folge und Umwandlung
in Liehtimpulse läßt sich dann nach der Erfindung stets ein entsprechend unterschiedlicher
Farbeindruck erzielen.