DE1186502B - Schaltung zur Sperrung von Eingangsimpulsen, die eine kuerzere Zeitdauer als eine vorherbestimmte minimale Zeitdauer aufweisen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21 al - 36/18

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B 74224 VIII a/21 al
12. November 1963
4. Februar 1965

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Sperrung von Eingangsimpulsen, die eine kürzere Zeitdauer als eine gewünschte minimale Zeitdauer aufweisen, mit einer zwei Eingangsklemmen aufweisenden Koinzidenzstufe, welche nur bei gleichzeitiger Zuführung von Impulsen zu den Eingangsklemmen in den leitenden Zustand übergeht, einem die Eingangsimpulse um einen festen Zeitbetrag verzögernden und die verzögerten Impulse einer der Eingangsklemmen der Torstufe zuführenden Verzögerungsglied und einer die Eingangsimpulse der anderen Eingangsklemme der Torstufe direkt zuführenden Einrichtung.

Schaltungen dieser Art werden beispielsweise in der Antwortbake eines Radarbakensystems für die Sicherung des Luftverkehrs vorgesehen. Das bei einem solchen Flugsicherungssystem aus Radargerät und Antwortgeberbake bestehende System arbeitet dann am wirkungsvollsten, wenn eine gute Unterdrückung der Seitenkeulen des Radarsenders stattfindet und wenn die Antwortbake nur auf einen auf den Hauptstrahl des Radargerätes beruhenden, richtigen Abfrageimpuls antwortet. Wenn dies nicht der Fall ist, kann der genaue Ort des beispielsweise anfliegenden Flugzeuges nicht bestimmt werden.

Ein bekanntes Verfahren zur Sperrung von kurzen Impulsen besteht darin, daß die fraglichen Impulse einer Verzögerungsleitung und einem Koinzidenzkreis zugeführt werden. Die Länge der Verzögerungsleitung ist dabei etwas geringer bemessen, als der minimalen zulässigen Impulsmenge entsprechen würde. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung wird auch dem Koinzidenzkreis zugeführt. Wenn der fragliche Impuls eine größere Dauer aufweist, als der diesbezüglichen Länge der Verzögerungsleitung entspricht, dann gibt der Koinzidenzkreis einen Ausgangsimpuls ab, dessen Dauer jedoch nur dem Betrag entspricht, um den der fragliche Impuls länger ist als die Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung. Damit die Schaltung nun sicher auf solche Impulse nicht anspricht, welche eine kürzere Zeitdauer haben als die durch die Daten der Verzögerungsleitung festgelegte, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß zwischen dem Eingang der Schaltanordnung und der einen Eingangsklemme der Koinzidenzstufe eine durch ihre Länge die minimale Zeitdauer der Impulse bestimmende Verzögerungsleitung liegt und daß zwischen dem Eingang der Schaltanordnung und der anderen Eingangsklemme der Koinzidenzstufe ein Verstärker liegt, dessen Ausgangs- und Eingangssignal von gleicher Polarität sind und daß zwischen dem Ausgang der Koinzidenzstufe und Schaltung zur Sperrung von Eingangsimpulsen,
die eine kürzere Zeitdauer als eine
vorherbestimmte minimale Zeitdauer aufweisen

Anmelder:

The Bendix Corporation,

Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,

Pullach (Isartal), Wiener Str. 1/2

Als Erfinder benannt:

Erik Rosenbaum, Baltimore, Md. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Dezember 1962
(242 960)

dem Eingang des Verstärkers ein Rückkopplungspfad liegt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, daß die Koinzidenzstufe einen UND-Kreis mit zwei Dioden enthält, die so vorgespannt sind, daß sie normalerweise leiten, und von denen der einen das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung und der anderen das Ausgangssignal des Verstärkers zugeführt wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung an Hand der Zeichnung. In dieser zeigt

F i g. 1 ein die Arbeitsweise der Erfindung veranschaulichendes Blockschaltbild,

F i g. 2 ein die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes erläuterndes Schaubild der Wellenform und

F i g. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, in der Transistorverstärker zur Anwendung gelangen.

Gemäß F i g. 1 wird der zu überprüf ende Impuls gleichzeitig einer Verzögerungsleitung 10 und einem Verstärker 11 zugeführt. Der Verstärker 11 verstärkt und formt die ihm zugeführten Impulse, kehrt jedoch deren Polarität nicht um. Die Ausgangssignale der Verzögerungsleitung 10 und des Verstärkers 11

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werden einem Koinzidenzkreis zugeführt, der zweckmäßigerweise ein mit Dioden bestücktes »UND«- Tor enthält. Werden den beiden Eingängen des Tores 12 gleichzeitig Impulse zugeführt, so gibt es ein Ausgangssignal ab. Das Ausgangssignal des Tores hat die gleiche Polarität wie die Eingangssignale. Ist eines der Eingangssignale des Tores nicht vorhanden, so erzeugt dieses kein Ausgangssignal. Durch einen vom Ausgang des Tores 12 zum Eingang des Verstärkers 11 führenden Leiter 13 wird eine positive Rückkopplungsschleife hergestellt.

Gewöhnlich ist zu erwarten, daß eine positive Rückkopplung eine Instabilität hervorruft. Beim vorliegenden Stromkreis wird jedoch das Anlegen der positiven Rückkopplung durch das Tor 12 gesteuert, so daß die Schleife nur so lange geschlossen bleibt, als ein Ausgangssignal von der Verzögerungsleitung 10 abgegeben wird. Endet der von der Verzögerungsleitung 10 kommende Impuls, so öffnet das Tor 12, unterbricht den Rückkopplungspfad und verhindert eine Schwingung oder ein unkontrolliert vom Verstärker 11 abgegebenes Ausgangssignal.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist nun leicht verständlich. Ein dem Eingang des Kreises zugeführter Impuls erscheint mit einer unbedeutenden Verzögerung am Ausgang des Verstärkers 11. Der Impuls erscheint jedoch erst nach einer der Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung entsprechenden Zeitspanne am Ausgang dieser Verzögerungsleitung 10. Ist der ursprüngliche Impuls kürzer als dieser Länge oder Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung 10 entsprechend, so ist das Ausgangssignal des Verstärkers 11 bis zu dem Zeitpunkt verschwunden, an dem an der Verzögerungsleitung 10 ein Ausgangssignal abgegeben wird, so daß die Torschaltung 12 nicht öffnet. Sollte der ursprüngliche Impuls eine größere Dauer als die für das Durchlaufen der Verzögerungsleitung 10 erforderliche haben, so ist vom Verstärker 11 her immer noch ein Ausgangssignal an dem Zeitpunkt vorhanden, an dem die Vorderkante des Impulses am Ende der Verzögerungsleitung 10 erscheint. Das Tor 12 öffnet dann und führt zum Verstärker 11 ein Eingangssignal zurück, das für die Aufrechterhaltung des Zustandes sorgt. Das Ausgangssignal der Torschaltung 12 schließt den Rückkopplungskreis so lange weiter, wie noch von der Verzögerungsleitung 10 ein Ausgangssignal abgegeben wird. Hört der verzögerte Impuls auf, so schließt die Torschaltung 12, so daß ihr Ausgangssignal endet und der Verstärkern in den Zustand zurückgebracht wird, in dem er einen neuen ursprünglichen Eingangsimpuls empfangen kann.

Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes bei Impulsen zulässiger und unzulässiger Dauer ist aus den Wellenformen der Fig. 2 erkennbar. Der Fig. 2A liegt die Annahme zugrunde, daß die Verzögerungsleitung eine Verzögerungsdauer von 0,5 Mikrosekunden aufweist und die Impulsdauer 0,6 Mikrosekunden beträgt. Man sieht, daß nach einer Verzögerung von 0,5 Mikrosekunden die ablaufende Kante des Ein-, gangsimpulses und die Vorderkante des verzögerten \ Impulses zusammentreffen. Diese Impulse überlappen \ sich während 0,1 Mikrosekunden. Bei den bekannten Schaltanordnungen wiesen die Ausgangsimpulse nur eine Dauer auf, die der Zeit entsprach, während der der Eingangsspule und der verzögerte Impuls gleichzeitig auftrat. Gemäß der Erfindung wird jedoch bewirkt, daß, wenn einmal wegen der Koinzidenz der Impulse die Torschaltung geöffnet worden war, ein Ausgangssignal während der Dauer des verzögerten Impulses abgegeben wird. Die Wirkungsweise der diesen Ausgangsimpulsen verarbeitenden, nachfolgenden Kreise kann dann wesentlich verbessert werden, da nur Impulse einer bekannten Mindestdauer verarbeitet werden müssen. Ein Ansprechen auf äußerst hohe Frequenz ist nicht erforderlich, und es

ίο kann eine verbesserte Zuverlässigkeit erwartet werden.

Die F i g. 2 B erläutert den Fall, daß die Impulsdauer geringer als die Verzögerungsdauer der Verzögerungsleitung ist. Nach Ablauf von 0,4 Mikro-Sekunden ist der Eingangsimpuls beendet, während der verzögerte Impuls noch nicht am Eingang der Torschaltung erschienen ist. Den der Torschaltung zugeführten Impulsen fehlt 0,1 Mikrosekunde, um eine Koinzidenz zu erhalten, so daß ein Ausgangssignal abgegeben wird. Impulse kürzerer Dauer, als der Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung entspricht, werden somit gesperrt.

Die Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, bei der transistorisierte Verstärker zur Anwendung gelangen. Die Eingangsimpulse werden über die Leitung 21 zugeführt, von wo sie über Kondensatoren 22, 22' an eine Verzögerungsleitung 10 und an den Eingang eines Verstärkers 11 angekoppelt werden. Der Verstärker 11 enthält zwei in Kaskade geschaltete Stufen mit den Transistoren 23 und 24, welche beide Emitterschaltung aufweisen. Der Transistor 23 erhält seine Vorspannung von der Spannungsteilerkette, welche die zwischen eine negative Spannungsquelle und Erde eingeschalteten Widerstände 25, 26 und 27 enthält. Die über den Kondensator 22' zugeführten Impulse werden in einem aus einem Widerstand 28 und einem parallel dazu geschalteten Kondensator 29 gebildeten Differenziernetzwerk geschärft, bevor sie der Basis des Transistors 23 zugeführt werden. Vom Ausgang der Schaltanordnung abgenommene Impulse werden zur Basis des Transistors 23 über eine Leitung 13, ein später näher erläutertes Kompensationsnetzwerk 31 und einen Kondensator 32 zurückgeführt. Ein Kondensator 33 führt das Signal vom Transistor 23 der Basis des Traisistors 24 zu. Der Transistor 24 erhält seine Vorspannung aus einem Spannungsteiler, der aus den Widerständen 34 und 35 und einem Emitterwiderstand 36 besteht. Der Widerstand 36 ist durch einen Kondensator 37 mit vergleichsweise großer Kapazität überbrückt. Ein in den Emitterkreis eingeschalteter Widerstand 38 von geringem Widerstandswert sorgt für eine negative Signalrückkopplung, welche die Stabilität des Transistors 24 verbessert. Der Widerstand 38 wird zu einem geringen Maß von einem Spitzenkondensator 39 überbrückt, so daß sich für hochfrequente Signalkomponenten eine höhere Verstärkung ergibt.

Die Transistoren 23 und 24 sind nur deshalb als Bauformen mit entgegengesetzten Leitverhalten angegeben, da Transistoren mit den gewünschten Eigenschaften in Form von derartigen Bauarten im Handel erhältlich sind. Der Transistor 23 soll bei hohen Frequenzen verwendbar sein, braucht jedoch nur eine kleine Ausgangsleistung abzugeben. Der Transistor 24 soll sowohl bei hohen Frequenzen verwendbar sein, als auch eine größere Ausgangsleistung als der Transistor 23 abgeben.

Die Phase des Signals wird beim Durchlaufen des Transistors 23 umgekehrt und beim Durchlaufen des Transistors 24 noch einmal umgekehrt, so daß das Signal am Ausgang des Transistors 24 mit derselben relativen Phasenlage anlangt, wie das Signal am Ausgang der Verzögerungsleitung 10.

Die »UNDe-Torschaltung 12 enthält einen als Emitterfolger geschalteten Transistor 41 sowie ein Spannungsversorgungsnetzwerk, das in Reihe zwischen der positiven Spannungsquelle und der Basis des Transistors 41 einen Widerstand 42 und eine Diode 43 enthält. Der Ausgang der Verzögerungsleitung 10 ist an die Verbindungsstelle des Widerstandes 42 mit der Diode 43 angeschlossen. Eine gleiche, aus einem Widerstand 44 und einer Diode 45 bestehende Gruppe, deren Verbindungsstelle das Ausgangssignal des Transistors 24 zugeführt wird, ist parallel zu der aus dem Widerstand 42 und der Diode 43 bestehenden Gruppe geschaltet. Die Basis des Transistors 41 ist über einen Widerstand 46 geerdet. Zwischen die positive Spannungsquelle und den Emitter des Transistors 41 ist ein Lade- oder Belastungswiderstand 47 geschaltet.

Die Dioden 43 und 45 sind so gepolt, daß sie normalerweise leiten, so daß die an der Basis des Transistors 41 herrschende Spannung von dem Spannungsteiler bestimmt wird, der aus den parallelgeschalteten Widerständen 42 und 44 und dem Widerstand 46 besteht. Wird den Anoden einer der Dioden ein negativer Impuls zugeführt, so sperrt diejenige Diode, die den Impuls empfängt. Das hat die Wirkung, daß einer der Widerstände 42 oder 44 aus dem Spannungsteiler herausgenommen wird. Da jedoch der Widerstand 46 gewöhnlich einen wesentlich größeren Widerstandswert als die Widerstände 42 oder 44 aufweist, ändert sich die Spannung an der Basis des Transistors 41 nur geringfügig. Werden den Anoden der Dioden 43 und 45 gleichzeitig negative Impulse zugeführt, so wird der Stromfluß durch den Widerstand 46 fast vollständig unterbrachen, und die Spannung an der Basis des Transistors 41 fällt praktisch auf Null. Der Transistor 41 ist dann stark in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß sich ein großes negatives Ausgangssignal ergibt.

Die Arbeitsweise des »UND«-Tores 12 ist jedoch nicht so vollkommen, wie das aus der vorhergehenden kurzen Besprechung den Anschein haben könnte. Es ist erwünscht, daß der Transistor 41 geringfügig leitend ist, auch wenn das Tor 12 geschlossen ist, damit sich für das öffnen des Tores ein schnelles Ansprechverhalten ergibt. Wenn daher wegen eines Impulses nur eine der Dioden sperrt, bewirkt die geringfügige Spannungsänderung an der Basis des Transistors 41 eine kleine Zunahme des Ausgangsstromes dieses Transistors. Wegen der positiven Phasenlage des Rückkopplungssignals am Transistor 41 ist es wichtig, daß auch solche kleinen Ausgangssignale, welche durch Zuführung eines einzigen Impulses zum »UND«-Tor hervorgerufen werden, gesperrt werden, da sonst der Stromkreis fehlerhaft arbeiten würde. Es ist auch wichtig, das vom Transistor 41 abgegebene Ausgangssignal auf einen zulässigen Maximalwert zu begrenzen, um bei hohen Signalpegeln eine Sättigung der Stromkreise zu verhindern. Das Kompensationsnetzwerk 31 genügt diesen Bedingungen und spricht auf den Pegel des zugeführten Eingangssignals an.

Das Netzwerk 31 enthält die als Spannungsteiler zwischen die negative Spannungsquelle und Erde eingeschalteten Widerstände 48 und 49. Die über die Leitung 13 ankommenden Signale werden über einen Kopplungskondensator 51 der Verbindungsstelle dieser Widerstände zugeführt. Eine Diode 52, welche so gepolt ist, daß sie normalerweise leitet, ist ebenfalls an die Verbindungsstelle der Widerstände 48 und 49 angeschlossen. Ein Netzwerk hoher Impedanz, deren Wert durch den Wert des Widerstandes

53 bestimmt wird, ist an die Anode der Diode 52 angeschlossen, so daß, falls über den Kondensator 51 kein Signal zugeführt wird, der Spannungsabfall an der Diode geringer ist, als dem Schwellwert ihrer Leitfähigkeit entspricht. Der durch Sperrung einer der Dioden der Torschaltung 12 hervorgerufene kleine Stromanstieg im Ausgangssignal des Transistors 41 ändert daher nicht den Spannungsabfall an der Diode 52, so daß zum Kondensator 32 kein Signal weitergegeben wird. Das sich durch öffnen der Torschaltung 12 ergebende größere Signal bringt jedoch die Diode 52 zum Leiten, so daß ein Signal zum Kondensator 32 weitergegeben wird.

Von der Diode 52 weitergegebene Signale mit hohem Pegel werden durch den Zweig des Netzwerkes 31 begrenzt, welche durch die Widerstände

54 und 55 und die Diode 56 gebildet wird. Sind die von der Diode 52 durchgelassenen Signale klein, beispielsweise in der Größenordnung von 1 Volt, so teilt sich die Spannung an den Widerständen 54 und 26. Der Widerstandswert des Widerstandes 54 kann zweckmäßig doppelt so groß wie derjenige des Widerstandes 26 gewählt werden. Die an der Verbindungsstelle der Widerstände 54 und 55 auftretende Spannung ist annähernd ein Drittel der Spannung, die an der Verbindungsstelle der Widerstände 53 und 54 vorhanden ist. Hat die Spannung des Signals die Größenordnung von 1 Volt, so liegt die an der Kathode der Diode 56 anstehende Spannung unterhalb des Schwellwertpunktes für die Leitfähigkeit, so daß die Größe des dem Transistor 23 zugeführten Signals nicht beeinflußt wird. Erreicht jedoch das an der Verbindungsstelle der Widerstände 53 und 54 anstehende Signal einen Wert von etwa 1,5 Volt, so wird der Schwellwertpunkt der Leitfähigkeit der Diode 56 überschritten, so daß das dem Transistor 23 zugeführte Signal annähernd gleich dem Spannungsabfall an der Diode wird. Der Spannungsabfall an der Diode 56 ist für alle den Schwellwertpunkt der Leitfähigkeit überschreitenden annähernd konstant, so daß demzufolge das dem Transistor 23 zugeführte Signal ohne Rücksicht auf die Größe des Ausgangssignals des Transistors 41 auf einen zulässigen Maximalwert begrenzt wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Sperrung von Eingangsimpulsen, die eine kürzere Zeitdauer als eine vorherbestimmte minimale Zeitdauer aufweisen, mit einer zwei Eingangsklemmen aufweisenden Koinzidenzstufe, welche nur bei gleichzeitiger Zuführung von Impulsen zu den Eingangsklemmen in den leitenden Zustand übergeht, einem die Eingangsimpulse um einen festen Zeitbetrag verzögernden und die verzögerten Impulse einer der Eingangsklemmen der Torstufe zuführenden Verstärkungsglied und einer die Eingangsimpulse

der anderen EingangsMemme der Torstufe unmittelbar zuführenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang der Schaltanordnung und der einen Eingangsklemme der Koinzidenzstufe eine durch ihre Länge die minimale Zeitdauer der Impulse bestimmende Verzögerungsleitung (10) liegt und daß zwischen dem Eingang der Schaltanordnung und der anderen Eingangsklemme der Koinzidenzstufe ein Verstärker (11) liegt, dessen Ausgangs- und Eingangssignal von gleicher Polantät sind, und daß zwischen dem Ausgang der Koinzidenzstufe (12) und dem Eingang des Verstärkers (11) ein Rückkopplungspfad (13) liegt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzstufe einen UND-Kreis mit zwei Dioden enthält, die so vor-

gespannt sind, daß sie normalerweise leiten, und von denen der einen (43) das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung (10) und der anderen (45) das Ausgangssignal des Verstärkers (11) zugeführt wird.

3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückkopplungsleitung (13) eine Diode (52) liegt, welche Signale sperrt, die dann entstehen, wenn sich nur eine der Dioden (43 und 45) in nichtleitendem Zustand befindet.

4. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rückkopplungsleitung (13) und Erde eine Diode (56) liegt, welche der Begrenzung von über die Rückkopplungsleitung (13) übertragenen Signalen dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 587/313 1.65 & Bundesdruckerei Berlin