DE1466043A1

DE1466043A1 - Synchronisiertes drahtloses Nachrichtenuebertragungssystem

Info

Publication number: DE1466043A1
Application number: DE19651466043
Authority: DE
Inventors: Walton Graham
Original assignee: Control Data Corp
Current assignee: Control Data Corp
Priority date: 1965-07-30
Filing date: 1965-07-30
Publication date: 1969-05-14
Also published as: DE1466043C3; GB1113672A; NL6511812A; DE1466043B2

Description

Control Data Corporation, South. Minneapolis, Minnesota/USA

Synchronisiertes, drahtloses Nachrichtenübertragungssystem

Die Erfindung "bezieht sioh auf Funkverkehrssysteme und speziell auf ein System, duroh das mehrere Stationen Angaben bezüglich ihrer gegenseitigen Entfernung, ihres gegenseitigen Azimuts und ihrer Höhe ermitteln können, um dadurch zur Flugsicherung, zur Vermeidung von Zusammenstößen und zur Steuerung des Luftverkehrs beizutragen.

I. Einleitung ■-„.,_

Eine Aufgabe der Erfindung ist ein System zur Synchronisierung der Sendezeitpunkte oder -impulse verschiedener Stationen zu schaffen, die sowohl fest als auch beweglich sein können, ohne daß eine übergeordnete Hauptstation (master station) benötigt wird.

Dabei können diese Sendungen oder Übertragungen dazu dienen, . Entfernungs- und Höheninformationen einer Station in Bezug auf eine andere zu ermitteln.

GeniL.ß der Erfindung synchronisieren vorzugsweise alle Stationen in einem Göbiet (Verbundgebiet) mehrerer Stationen die Erzeugung ihrer Signale, das heißt die eines Hauptoszillators mit denen aller anderen Stationen. Der Hauptoszillator in jeder Station erzeugt mehrere erste Signale, während ein "Abfragesignal¹* in bestimmter zeitlicher Beziehung zu einem ersten Signal gesendet wird, und zwar normalerweise synchron damit. Außerdem empfängt jede Station die Abfrogesignale der anderen Stationen des Gobiüts und sende ein "Antwortsignal" als Antwort auf den Empfang eines Abfrsgesignals.

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Bei dem erfindungsgemäßen System senden alle Stationen in be-„ liebigen Zeitpunkten Abfragesignale. Innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts messen ein oder mehrere Stationspaare die Zeitdifferenz zwischen der Erzeugung ihrer ersten Signale bei Auseendung ihrer jeweiligen Ab£ragesignale und dem Empfang der Abfrage· und AntwortSignaie von der anderen Station des Paares. Die Erzeugung der ersten Signale, und mithin der SendeZeitpunkt des nächsten Abfragesignals beider Stationen des Paares, wird aufgrund der gemessenen Zeitdifferenz in Richtung auf Synchronismus korrigiert, indem die Phasenverschiebung (bzw. Zeitdifferenz) der Hauptoszillatoren beider Stationen jeweils um die Hälfte in Richtung aufdnander zu, das heißt in der einen Station vor und in der anderen zurück verschoben wird. Indem auf diese Weise fortwährend zwei beliebige Stationen miteinander synchronisiert werden, werden allmählich alle Stationen miteinander synchronisiert, ohne daß eine Hauptstation zur Sychronisierung verwendet wird. Schlieeslich können auch die ersten Signale einer Station, die neu in ein Verbundgebiet hinzukommt, mit der in nächster Uäiie befindlichen Station des Gebietes grob synchronisiert v/erden.

Wenn dann alle Stationen miteinander synchronisiert sind, kann jede Station Positionsdaten-Signale, z.B. bezüglich der Höhe, senden und mit Hilfe der gesendeten Signale die xJitf ernung bis zu allen anderen Stationen messen.

Die Erfindung wird nun auch anhand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Atüldungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können

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und Bit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden·

fig·' 1 ist ein Zeitdiagramm verschiedener Sendungen oder Sendeimpulse fester Bodenfunkstationen und beweglicher Stationen}

fig· 2 ist ein Zeitdiagramm gesendeter und empfangener Impulse zweier Stationen im synchronisierten Zustand}

fig· 3 ist ein Zeitdiagramm gesendeter und empfangener Impulse zweier Stationen im nioht synchronisierten (außersynohronen) Zustand}

fig· 4 ist ein sohematisches Blockschaltbild eines Schaltungstyps zur Phasenkorrektur eines Oszillators bis zum Synchronismus}

Fig. 5 iet eine graphische Darstellung der Anzahl der zur Synchronisation erforderlichen Vergleiche in Abhängigkeit von der Anzahl der Stationen in logarithmischem Maßstab}

Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm, das die Verwendung von Startimpulsen (B) zur groben Synchronisierung der Stationen zeigt}

Fig. 7A, 7B und .70 zeigen die Wirkung einer groben Synchronisation bei drei Stationen}

Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm zur Illustration bestimmter Wirkungs— Prinzipien der Erfindung}

Fig. 9 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild des Systems gemäß ο der Erfindung} ·

ο Fig. 1o ist ein ins Einzelne gehende Blockschaltbild typischer Q Baugruppen, die in dem erfindungsgemäßen System verwendet werden}

cd ■

. 11A, 11B und 110 sind schematische Blockschaltbilder von Teilen des Systems gemäß der Erfindung}

Hg,¹ 12A ist ein schematiaches Blockschaltbild des Höhenschaltwerks;

Pig* 12B ist ein Zeitdiagramm zur Illustration der Wirkungsweise des Honensohaltwerkej

Hg. 13A und 13B sind zeitliche Darstellungen einer Synchronisationskorrektur mit Hilfe einer ImpulsZähltechnik;

Eg. 14 ist ein Blookschalfbild einer Vorrichtung in einer Station zur Durchführung der Synchronisation mit Hilfe einer Impuls zählung;

Pig, 15A und 150 sind Blockschaltbilder verschiedener Typen von reversiblen Zählern, während Pig· 15B ein Binärzählverfahreη darstellt;

Pig, 16 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erzeugung der "Ab schalt spannung";

Pig. 17· ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Auswahl der Sendezeitpunkte für die Impulse B_Q, A_Q und GL·;

Pig. 18 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Auswahl der. Sendezeitpunkte für die I₀-Impulse;

Pig. 19 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Durchführung einer groben Synchronisation der Start-Impulse;

_o Pig. 2o ist eine Prequenzsteuerschaltung des Hauptaktoszillators .Jg von Pig. 14;

-^. Pig. 21 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Auswahl der ^ Sendezeitpunkte für die Impulse A_Q;

Pig. 22 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung, mit der die · Erzeugung von Informationsimpulsen verhindert wird, wenn die Station nicht synchronisiert ist;

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Pig. 25 und 24 sind Blockschaltbilder jeweils eines Impulskodierers und Impulsdekodierera;

Fig. 25 ist ein Blocks ehalt bild eines Empfänger-Senders, der in diesem System verwendet wird»

II, System-Signal-Übertragungen

Zur Erklärung der Wirkungsweise des Systems gemäß der Erfindung wurden folgende Abkürzungen für die verschiedenen Sendeimpulse gewählt:

H = Antwortimpulse
I = Abfrageimpulse
B = Startimpulse

G = Abfrageimpulse einer Bodenstation
A = Abfrageimpulse eines Flugzeugs

0 = Index zur Kennzeichnung eines Sendesignals der eigenen Station

In der Beschreibung wird durchweg der Ausdruck "Bodenstation"' für eine Station verwendet, die relativ zu beweglichen Stationen still steht. Die Bodenstation kann beispielsweise eine feste Landfunkstation oder eine verhältnismäßig stationäre Funkbake auf dem Wasser sein« Der Ausdruok "bewegliche Station" wird für solohe Stationen verwendet , die sich relativ zu den Bodenstationen und/oder zueinander bewegen. Dies können beispielsweise Flügzeuge, Hubschrauber oder andere Arten von Stationen sein, die sich in der luft, auf dem Lande oder auf dem Wasser bewegen. Demzufolge wird darauf hingewiesen, daß auch andere Stationen unter den Begriff "Land" oder "beweglich" naoh obiger Definition fallen,
to

is> Zur Erklärung der Wirkungsweise des Systems wird auf Fig· 1

-^ Bezug genommen, in der einige der Signale gezeigt werden, die ° während jedes Betriebsintervalls gesendet werden, das zur Er- *° läuterung mit einer Sekunde angenommen wurde.

Das 1-Sekunden-Intervall ist zur Illustration in 548 Sendepositionen oder -Zeitpunkte aufgeteilt, die nach jeder 1/548 Sekunde

auftreten. Zur Zeit t = O, in Sendez.eitpunkt No. 1, beginnt das Sendeintervall mit einem Startimpuls B, der von jeder in Betrieb befindlichen Station gesendet wird, Die Positionen No, 2 "bis No, 2oo sind Sendepositionen mit geradzahligen Positionsnummern, No, 2, No, 4·'··· No, 2oo, die besonderen Bodenstationen zur Sendung von Bodenstations-Informationsimpulsen G zugeordnet sind, während die ungeradzahligen Positionsnummern, beginnend mit No* 3 bis No, 199, den beweglichen Stationen zugeordnet sind. In dem zur Erläuterung beschriebenen Anwendungsbeispiel des Systems sind die ungeradzahligen Positionen zur Übertragung von , Luftstations-Informationsimpulsen A entsprechend der Höhenschicht, in der sich die jeweiligen Luftstationen befinden, vorgesehen«¹

So ist beispielsweise die Bodenstation X die Position No. 2 zur Übertragung eines Informations-Impulses G, der Bodenstation Y die Position No₀ 4 zur übertragung eines Informationsimpulses B β¹,«¹ und der Bodenstation ZZ die Position No₉ 2oo zur Übertragung des Informationsimpulses G zugeordnet. Da eine bestimmte " Bodenstation nur in dem ihr in Bezug auf den Startimpuls B zugeordneten Sendezeitpunkt einen Informationsimpuls sendet, kann eine Bodenstation somit an ihrem Sendezeitpunkt identifiziert werden,' Es sei darauf hingewiesen, daß auch dieselben Sendepositionen für zwei verschiedene Stationen verwendet werden können, vorausgesetzt, daß die beiden Bodenstationen genügend weit voneinander entfernt sind, so daß die Sendeimpulse einer Bodenstation nicht von einer beweglichen Station empfangen werden können, die im Bereich der anderen Station operierte

In dem zur Erläuterung beschriebenen Ausführungsbeispiel der

Erfindung sind die ungeradzahligen Positionen No. 3 o··» No„ 199 co
ο zur Sendung von Flugzeugabfrageimpulsen mehreren in Abständen

J₀ von 1oo m aufeinanderfolgenden Höhenschichten zugeordnet«,' Somit senden diejenigen Flugzeuge, die in einer Höhe von O bis 10Om

"^ fliegen Abfrageimpulse A in dem Zeitpunkt No· 3, diejenigen Fluges
»s> zeuge, die in Höhen von 100 bis 200 m fliegen, Impulse A im

^ Zeitpunkt No, 5 usw. Es sollte gesagt werden, daß mehrere in ein - und demselben Höhenbereich fliegende Flugzeuge ihre jeweiligen • Höheninformationsimpulse nur in dem geeigneten Zeitpunkt senden.

Die Höhe der Höhenbereiohe kann entsprechend den Erfordernissen dee Gesamtsystems festgelegt werden, wozu auch die Operationshöhen der verschiedenen Plugzeuge gehören» Es muß gesagt werden, daß die einzelnen Höhendereiehe nicht durchweg gleiche Höhe haben müssen, so kann die Höhe der einzelnen Höhender ei ehe, /beispielsweise mit zunehmender Höhe zunehmen, wenn man den Umstand berücksichtigen will, daß die Genauigkeit der Flugzeughöhenmesser mit zunehmender Höhe abnimmt· Senn in diesem Falle würden die oberen Höhenbereiche eine größere Höhe haben als die unteren Höhenbereiche. Beispielsweise würden die unteren Bereiche 100 m und die oberen Bereiohe 300m bis 500 m hoch sein»·

Die Sendepositionen Ho 2o1 bis Ko 548 von Pig, 1 werden sowohl von Bodenstationen als auch von beweglichen Stationen zur Aussendung von Abfrageimpulsen I zum Zwecke der Synchronisation und Aufrechterhaltung des Synchronismus aller Stationen untereinander verwendet. Die Synchronisation ist deshalb nötig, damit die verschiedenen Stationen die Informationen in den geeigneten Zeitpunkten senden und alle Zeitpunkte identifizieren können, um Informationen von den anderen Stationen zu erhalten. Gemäß der Erfindung sendet keine Station, sei sie nun fest oder beweglich, Informationsimpulse G oder A in den Zeitpunkten Ho 2 bis No 200, bevor sie nicht synchronisiert ist« Ob Synchronismus vorliegtj wird automatisch von jeder Station durch Erzeugung von Null- oder Minimalfehlersignalen in den Stationsfehlerbestimmungsschaltungen festgestellt, und wie der Synchronismus erreicht wird, wird noch beschrieben.

Wenn die einzelnen Stationen untereinander synchronisiert sind, können sie den Abstand und die Höhe der anderen Stationen innerhalb ihres Sende- und Empfangsbereichs feststellen. Im synchronisierten Zustand kennt beispielsweise ^ede bewegliche Station den Sendezeit punkt des Informationsimpulses G einer speziellen Bodenstation, und die Messung der Zeit zwischen dem Sendeasitpunkt und dem Empfang des InformationBimpulses G ergibt den Abstand bzw« die Entfernung der beweglichen Stationen von der

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Bodenstation. Eine Bodenstation kann Entfernung und Höhe eines Flugzeugs durch Messung der Zeit zwischen einem ungeradzahligen Zeitpunkt und dem Empfang eines Inform at ions impulses A des Flugzeuge feststellen. In gleicher Weise kann jedes Flugzeug die Entfernung und Höhe jedes anderen Flugzeugs feststellen.

Obwohl das System anhand von 548 Sendepositionen beschrieben wird, von denen 199 als Informationsimpulse und 248 für Synchronisationszwecke verwendet werden, können auoh andere Anzahlen von Sendezeitpunkten, entweder höhere oder niedrigere, verwendet werden. Wenn man will, kann man auch das Verhältnis der Informations- und Synchronisationszeitpunkte unterschiedlich gestalten. Die Wahl der geeigneten Verhältnisse hängt von ■ mehreren Faktoren ab. Dazu gehören die Stationsdichte (Zahl der Stationen pro Fläche), der gewünschte Operationsabstand zwischen den Stationen, die Leistung des Systems usw.

Im folgenden sei ein zusammenfassender Überblick über die verschiedenen Sendeimpulse des Systems gegeben. Zu Beginn eines jeden SendeintervalIs sendet jede Station, ob fest oder beweglich, einen Startimpuls B im Zeitpunkt No 1j die Informationsimpulse G- und A werden jeweils von den Bodenstationen und den beweglichen Stationen in den ihnen jeweils zugeordneten geradzahligen und ungeradzahligen Zeitpunkten No 2 bis Ho 200 gesendet; und die Abfrageimpulse I werden sowohl von den festen als auch von den beweglichen Stationen zu Synchronisationszwecken in den Zeitpunkten No 2o1 bia No 548 gesendet.

to Während der zur Synchronisation vorgesehenen Zeit (Zeitpunkte No 2o1 bis No 548) sendet jede Station außer den oben erwähn-Jj^ ten Impulsen einen Antwortimpuls R (nicht in Fig. 1 gezeigt) ο unter bestimmten Voraussetzungen. Der Antwortimpuls wird von ο einer Station in dem Zeitintervall zwischen dem Sendezeitpunkt, ^ in dem die Station ihren eiganen Abfrageimpuls sendet, und dem ^m nächsten Sendezeitpunkt gesendet. Eine Station sendet auch nur. nach Empfang des ersten Abfrageimpulses von einer anderen Station einen Antwortimpuls, ■ der dann von der anderen Station zur Syn-

chronisation verwendet wird.

Somit sendet ^ede Station während der zur Synchronisation vorgesehenen Zeit ihre eigenen Impulse I und empfängt Impulse I von anderen Stationen. Jede Station sendet auoh R-Impulae als Antwort auf "bestimmte empfangene I-Impulse und empfängt R-Impulse, die von anderen Stationen als Antwort auf die erstgenannten I-Impulse der eigenen Station gesendet werden« Wie noch weiter unten beschrieben wird, verwendet jede Station ihre eigenen Abfrageimpulse I und die von anderen Stationen als Antwort auf ihre eigenen Abfrageimpulse I empfangenen Antwortimpulse R zur Synchronisation.

III» Synchronisation zweier Stationen

Um zu erklären wie mehrere Stationen eines Yerbundgebiets (d.h. alle diejenigen festen oder beweglichen Stationen, die zur gegenseitigen Synchronisierung zusammenarbeiten) Synchronisiert werden, wird auf Pig. 2 Bezug genommen. In dieser figο ist die zeitliche Lage der Sendeimpulse zweier Synchronisierter Stationen eines Yerbundgebiets dargestellt. Der Ausdruck "Synchronisiert" möge wie folgt verstanden werden: Unter der Voraussetzung, daß von jeder Station in dem Augenblick ein Impuls gesendet wird, wenn ein Oszillator in der Station,, die die Impulserzeugungsvorrichtung steuert, einen bestimmten Phasenwinkel hat, z.B. im Zeitpunkt eines positiven Nulldurchgangs einer Sinusschwingung, werden 2 Stationen bzw, ihre jeweiligen Oszillatoren als synchronisiert betrachtet, wenn die von jeder Station in einem bestimmten Zeitpunkt gesendeten Impulse in der Mitte zwischen den beiden Stationen gleichzeitig beobachtet werden. Diese Voraussetzung gilt für die Synchronisation zweier beweglicher Stationen, einer festen und einer beweglichen Station, oder zweier fester Stationen. Ea sollte erneut gesagt werden, daß die Stationen die Synchronisation nur während der Zeitpunkte No 200 bis No 548 durchführen. Wenn jedoch eine Station einmal

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synchronisiert ist, wird dieser Zustand während der anderen Zeitpunkte No 1 bis 199 durch die verschiedensten Schaltungen in der Station aufrechterhalten,

IM die Stationen während der Sendezeitpunkte No 200 bis No 548 zu synchronisieren, sendet jede Station zwei Arten von Impulsen, nämlich jeweils Abfrageimpulse I und Antwortimpulse R. Jede Station sendet Abfrageimpulse I in mehreren Zeitpunkten nach No 200 und Antwortimpulse R als Antwort auf den Empfang des ersten Abfrageimpuls I von einer anderen (zweiten) Station, den sie nach Aussendung des ersten eigenen I-Impulses empfängt· Die ersten !-Impulse, die empfangen würden, kämen dann von der zunächst liegenden Station derjenigen Stationen eines Verbundgebietes, die zufällig im-gleichen Zeitpunkt senden*

Um in den synchronisierten Zustand zu gelangen, versucht jede Station den Sendezeitpunkt ihres ei genen Abfrageimpulses I

[" " mit dem Abfrageimpuls einer anderen Station zu synchronisieren. Jede Station bestimmt dazu zunächst ihren Abstand von der anderen Station. Dabei mißt jede Station die Laufzeit zwischen Aussensendung des eigenen Abfrageimpulses und Empfang des von der zweiten Station aufgrund dieses Abfrageimpulses gesendeten Antwortimpulses. Da die Hin-Rücklaufzeit zwischen der Aussendung des Abfrageimpulses durch eine Station und dem Empfang des von der anderen Station als Antwort auf diesen Äbfrageimpuls gesendeten Antwortimpulses multipliziert mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals gleich dem doppelten Abstand der beiden Stationen ist, kann der tatsächliche Abstand der beiden Stationen dadurch ermittelt werden, daß dieses Ergebnis durch zwei dividiert wird. Durch Messung des Abstandes zweier Stationen

^ kann jede Station auoh den tatsächlichen Sendezeitpunkt des ° von der anderen Station empfangenen Abfrageimpulses I bestimmen,,

ο ·

** Dies wird durch Ermittlung des Empfangszeitpunkts des Abfragend impulses der anderen Station in Bezug zu dem Sendezeitpunkt des ^ Abfrageimpulses der eigenen Station und dem Empfang des Antwort- * impulses von der anderen Station erreicht. Wenn der eigene Abfrageimpuls einer Station nicht synchron mit dem Abfrageimpuls

der anderen Station gesendet wurde, wird der Hauptoszillator der Station korrigiert, so daß die Systemimpulssendezeit nachfolgender Sendungen korrigiert ist« Is sei darauf hingewiesen, daß normalerweise beide Stationen Synchronismus zu erreichen .. suchen, so daß beide gleichzeitig Korrekturen durchführen·

Pig. 2 zeigt den synchronisierten Zustand zweier Stationen X und Y, Auf den Zeitachsen a und b sind jeweils die von den Stationen X und Y gesendeten Impulse dargestellt, während auf den Zeitachsen ο und d die jeweils von den Stationen X und Y empfangenen Impulse dargestellt sind. Zur Zeit t = t_Q senden beide Stationen X und Y im synchronisierten Zustand Abfrageimpulse Ι_χ und Iy (Zeitachsen a und b). Diese Aussendung würde in irgendeinem der Zeitpunkte Ho 201 bis No 54-8 stattfinden. Die Impulse Iy und Ι_χ werden von den jeweiligen Stationen X und Y zur Zeit t = t- empfangen· Die Zeit zwischen der Aussendung van Ι_χ (oder Iy) und dem Bapfang von Iy (oder Ι_χ) wird 3> _ genannt und kann in Form einer Spannung Β_τια·_φ gemessen werden·

Als Antwort auf den Empfang der Abfrageimpulse zur Zeit t =» tsendet die Station X Antwortimpulse R_x und die Station Y Antwortimpulse Ey (Zeitachsen a und b)· Die Antwortimpulse Ey und Ey werden von den jeweiligen Stationen X und Y zur Zeit t » tp empfangen (Zeitachsen c und d). Die Zeit zwischen der Aussendung von Iy (oder Iy) und dem Empfang von Hy (oder Β._χ) wird L™ genannt und kann in Form einer Spannung Inw oder als Anzahl der während dieser Zeit gezählten Impulse eines Taktgebers gemessen werden.

ο Zur Erklärung ist in Zeile e gezeigt, daß die Station Xzehn ^ Zeiteinheiten ( T™) und/oder Abstände zwischen den Zeitpunkten t a t_ß und t = t.., d_eh_e zwischen der Aussendung des Abfrage-"^ impulsen Ι_χ und dem Empfang des Abfrageimpulses Iy von der Staro tion Y mißt. Die Station X mißt 20 Einheiten der Zeit (^gpy) ^ oder des Abstands zwischen der Auasendung des eigenen Abfrageimpulses Ι« und dem Empfang des Antwortimpulses Ey. Da die Ab-

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ff'." ■■ ■ ■■

frageimpulse I» und Iy anfänglich synchronisiert sind, mißt die Station Y auch jeweils je gleiche Anzahl von Einheiten der Zeit oder des Abstands (10 und 20) zwischen der Aussendung ihrea eigenen Abfrageimpulse Iy und dem Empfang des Abfrageimpulees Ι_χ und zwisohen der Aussendung des Abfrageimpulses I^ und dem Empfang des Antwortimpulses R-., Im synchronisierten Zustand verhält sich

oder wie« 2 ι 1. Die se Zeit und/oder Entfernungsmessungen

können analog durch Speicherung einer der Zeit proportionalen Span nung mit Hilfe eines Kondensators oder digital duroh Auszählung t der Impulse eines hochfrequenten Taktgebers erfolgen. Beide Verfahren sind an sich bekannt. Es sei bemerkt, daß, wenn die Stationen synchronisiert sind, der Abstand von der Station X zur Station T in der Station X durch Messung der Laufzeit zwischen der Aussetzung des Impulses I- und dem Empfang des Impulses H-. ermittelt wird. Die Station Y ermittelt die Entfernung bis zur Station X duroh Messung der Laufzeit zwischen AusGendun^; von Iy und Empfang von R_x. Der Abstand zweier Stationen ist gleich der halben gemessenen Zeit multipliziert mit der Ausbreitungsgesphwindigkeit. Der Abstand zweier Stationen ist auch gleich der Zeit ton der Aussendung des Impulses Ι_χ (oder Iy) bis zum Empfang des Impulses I_ (oder I_T) multipliziert mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit·

Wie man ferner sehen kann, empfängt jede Station, wenn die Abfrage impulse Ιγ und Iy anfänglich synchronisiert sind, den von der anderen Station gesendeteten Abfrageimpuls in der Mitte der Zeit zwischen der Aussendung des eigenen Abfrageimpulses und dem Empfang des von der anderen Station gesendeten Antwortimpulses. Dies folgt aus der Tatsache, daß die Laufljit zwischen der Aus-_β sendung eines Abfrageimpulses durch eine Station und dem Empfang '<p des gleichzeitig von der anderen Station gesendeten Abfrageim-ι» pulses gleich dem Abstand der beiden Stationen dividiert durch £J die Aus'breitungsgeschwindigkeit ist. Die Laufzeit der Impulse £*·- zwischen der Aussendung eines Abfrageimpulses durch eine Stafv> tion und dem Empfang eines Antwortimpuls es, der beim Empfang β> dieses Abfrage impulses von der anderen Station gesendet wird,

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ist gleioh dem doppelten Abstand (dem Hin-Rück-Weg) der beiden Stationen dividiert duroh die Ausbreitungsgeschwindigkeit·

Schließlich, sollte erwähnt werden, daß sich ein kleiner Fehler in der Messung ergibt, wenn sich die beiden Stationen relativ zueinander bewegen. Dieser Fehler ist proportional dem Abstand und der Relativgesohwindigkeit der Stationen» Bei einem typischen Abstand von 300 km zwischen den Stationen und einer Relativgeschwindigkeit von ungefähr 1000 km pro Stunde liegt dieser Fehler nur in der Größenordnung von 10 Sekunden, was im Vergleich zur G-esamtgenauigkeit des Systems vernachlässigbar ist.

Wenn die Abfrageimpulse der beiden Stationen nicht von Anfang an synchronisiert sind, stellt eine Station nach Messung der Zeitdauer von der Aussendung ihres Abfrageimpulses bis zum Empfang der Abfrage- und Antwortimpulse der anderen Station fest, daß ihr eigener Abfrageimpuls in Bezug auf den der anderen Station zu spät (oder zu früh) liegt. Die andere Station stellt fest, daß ihr Abfrageimpuls in Bezug auf den der ersten Station zu fin h (oder zu spät) kam. Demzufolge verhalten sich in keiner Station die Zeit- oder Spannungsmeßergebnisse I-dw oder EUpy aus der Messung dea größeren Intervalls von der Aussendung eines I-Impulses bis zum Empfang eines R-Impulses zu den Zeit- oder Spannungsmeßergebnissen auB der Messung des kleineren Intervalls von der Aussendung eines I-Impulses bis zum Empfang eines anderen I-Impulses wie 2:1· '

Der nichtsynchronisierte Zustand zwischen zwei Stationen ist in Figur 3 gezeigt. Hier sendet die Station Y ihren Abfrageimpuls Iy zur Zeit t = t_Q + /\ t. Dieser Zeitpunkt ist um /\ t gegenüber dem Zeitpunkt t = t,* der Aussendung des Abfrageimpulses Ι_χ verzögert. Man sieht (Zeitaohse o), daß die Station X den Impuls Iy in einem Zeitpunkt empfängt, der etwas später in Bezug auf den Mitten-Zeitpunkt awisohen dem Sendezeitpunkt

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des eigenen Abfrageimpulses I«.und-dem Empfangs-Zeitpunkt des Antwortimpulaes Ry. liegt, der von der Station Y als Antwort auf den Abfrageimpuls Ι_γ gesendet wurde· Ferner ist zu sehen,(Zeitachse d) daß die Station Y den Abfrageimpuls I— vor dem Mitten-Zeitpunkt zwischen dem Sende-Zeitpunkt des eigenen Abfrageimpulses Ι_γ und dem EmpfangsZeitpunkt des Antwortimpulses Hj empfängt, der von der Station X als Antwort auf den Abfrageimpuls I_T gesendet wurde. Die Größe der Abweichung des Verhältnisses der beiden von den Stationen X und Y gemessenen Zeiten von dem Verhältnis 2:1 im synchronisierten Zustand ist proportional dem Synchronisationsfehler. Dies ist quantitativ in Figur 3 dargestellt, aus der zu sehen ist, daß die Station X 13 Einheiten vom Zeitpunkt t = t_Q bis zum Empfang des Impulses Ι_γ zur Zeit t =» t- + -Δ t und 20 Einheiten vom Zeitpunkt t.= iL bis"aum Empfang des Antwortimpulses Ε™, zur Zeit t = t₂ mißt. Die Station Y mißt 7 Einheiten vom Sendezeitpunkt t = t_Q + /\ t des Impulses Iy bis zum Empfangszeitpunkt t = t.. des Impulses Ι_χ und 20 Einheiten vom Zeitpunkt t = t_Q + /\ t bis zum Empfang des Antwortimpulses Ry im Zeitpunkt t = tp + ^\ t. Daraus ergeben sich die jeweiligen Zeit- oder Spannungsverhältnisse von 20:13 und 20:7 für die Stationen X und Y, woraus zu ersehen ist, daß die Stationen nicht synchronisiert sind. Wenn der Fehler bei der Aussendung umgekehrt war, d.h. daß die Station X später sendete als die Station Y, dann würden auch die gemessenen Werte und Verhältnisse umgekehrt sein. In beiden Fällen wird die sich aus der Messung gegenüber dem Synchronisationsverhältnis 2:1 ergebende Abweichung zur Synchronisation verwandt.

Die Wirkungsweise des Systems beruht darauf, daß bei jeder Station die Zeit zwischen der Aussendung ihres eigenen Abfrage-Impulses I und dem Empfang des -von einer anderen Station bei Empfang des Impulses I erzeugten Antwortimpulses R unabhängig von der Synchronisation ist und nur, wie bei konventionellen Funkbakensystemen, von dem Abstand der beiden Stationen abhängt» Die Messung des Abstandes wird auf eine Zeitmessung zu-

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rüokgeführt· Auf der anderen Seite hängt der EmpfangsZeitpunkt des von der anderen Station gesendeten Abfrageimpulses von der Synchronisation und dem Abstand der beiden Stationen ab· Wenn somit der EmpfangsZeitpunkt des Abfrageimpulses der anderen Station zeitlich vor oder hinter dem Mitten-Zeitpunkt zwischen dem Sendezeitpunkt eines Abfrageimpulses und dem Empfangszeitpünkt eines von der anderen Station als Antwort auf diesen Abfrageimpuls gesendeten Antwortimpulses liegt, ergibt eiöh daraus, daß die beiden Stationen_nicht synchronisiert sind· 23er Wert des Fehlers, ob größer oder kleiner als der halbe zeitliche Abstand, wird zur Korrektur der Oszillatoren beider Stationen verwendet, so daß die Stationen in den synchronisierten Zustand gebraoht werden·

Der zeitliche Synchronisationsfehler kann auf mehrere Arten gemessen werden. Beispielsweise können Kondensatoren und Sohaltglieder verwendet werden, wobei der eigene Abfrageimpuls der Station einen Aufladevorgang zweier Kondensatoren auf die duroh eine Spannungsquelle vorgegebene Spannung durch Betätigung eines elektronischen Schalters, der zwischen jeden Kondensator und die Spannungsquelle geschaltet ist, einleitet. Der Aufladevorgang des einen Kondensators wird bei Empfang des von der anderen Station gesendeten Abfrageimpulses beendet, indem dieser Impuls zur Messung der Zeit T™™ ^un^ ^zur Sr^zeug^ung der Spannung Eyjjm den Schalter zur Abtrennung der Schaltung von der Spannungsquelle veranlaßt· Der AufladeVorgang des anderen Kondensators wird durch den auf den Abfrageimpuls der eigenen Station empfangenen Antwortimpuls zur Messung von Τ·ηργ und Erzeugung von 1U» beendet» Die verschiedenen Impulse werden von einem Impulsdeoodierer entschlüsselt und geeigneten Schaltungen im Stationsempfänger zugeführt. Auch der Kondensator, der die Zeit zwischen Abfrage- und Antwort-Impulsen mißt, lädt sich den halben Wert desjenigen auf, der die Zeit Tjjjrp zwischen den gesendeten und empfangenen Abfrageimpulsen mißt» Im synchronisierten Zustand beider Stationen sind deshalb die Spannungen Bopy und ^TWf ⁸^¹¹ ^den ^^eiden Kondensatoren gleich·

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Wenn die Stationen nicht synchronisiert sind, dann wird eine fehlerapannung erzeugt, die zur Phasensteuerung eines Abfrage- · impulsoszillators in jeder Station verwendet wird. Zur Messung der Zeit können aber auch andere bekannte Zeitmeßsohaltungen verwendet werden. Eine Schaltung digitaler Art wäre eine Schaltung, bei der zwei Zähler zur Zählung der Impulse eines Taktoszillators von dem Abfrageimpuls der eigenen Station gestartet werden« Der Zählvorgang des einen Zählers wird dabei durch den von der anderen Station eintreffenden Abfrageimpuls beendet, während der Zählvorgang des anderen durch den als Antwort auf den Abfrageimpuls der eigenen Station eintreffenden Antwortimpuls beendet wird. Die Differenz der beiden Zählergebnisse wird zur Erzeugung einer Steuerepannung verwendet, die wiederum die Phase des Abfrageimpulsoszillators steuert. Wenn man will, kann man ai ch den zweiten Zähler so ausbilden, daß er jeden anderen Impuls des Taktgebers zählt, so daß der Zählerstand beider Zähler direkt subtrahiert und zur Erzeugung der Fehlerspannung verwendet werden kann*

Figur 4 zeigt eine analoge Schaltung einer Station zur Erzeugung der Fehlerspannung, die zur Synchronisierung der Abfrageimpulse der Station mit denjenigen der anderen Station (oder Stationen) die in dem Gebiet operieren, verwendet wird. Die Schaltung enthält einen Abfrageoszillator 11, der einen Abfrageimpulsgeneratoaa 10 steuert. Der Impulsgenerator 10 liefert Abfrageimpulse an ein Abfrageimpuls-Sehaltglied und einen - Sender (nloht in dieser Figur gezeigt) und an zwei Zeitmeßschaltungen 13 und 15· Die Schaltungen 13 und 15 messen die Zeiten Ejjpn und 3?tjot und. erzeugen die jeweiligen Spannungen E-,·™, und Bpw· Der Abfrageimpuls des G-enerators 10 löst den Zeitmeßzyklus der Schaltungen 13 und 15 aus· Wie schon gesagt, kann es sich bei diesen Schaltungen um Kondensatoren handeln, die sich auf eine bestimmte Spannung aufladen. Im Falle der Spannung 13 wird der ladevorgang durch einen anderen Abfrageimpuls beendet, der von dem Stationsempfänger empfangen, aus anderen empfangenen Impulsen dekodiert und der Meßsohaltung 13 zugeführt wird»

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Die τοπ der Meßsohaltung 13 erzeugte Spannung Ejjjm ist ein . Maß für die Zeit zwischen dem Sendezeitpunkt des eigenen Abfrageimpulses der Station und dem Empfangszeitpunkt des Abfrageimpulsee der anderen Station· Der Meßvorgang der Sohaltung 15 wird duroh den von der anderen Station eintreffenden Antwortimpuls beendet und die Spannung ELp^ erzeugt. Wie eohon erwähnt» lädt sich die Schaltung 15 vorzugsweise auf den halben Wert der Sohaltung 13 auf, so daß, wenn die beiden Stationen eynchronisiert sind, die Spannung B-rjrm gleioh der Spannung L™ ist· Die Synohronisationsfehlerapannung wird von einer Subtrahierschaltung 19 erzeugt, in der E-^ von Bgpy subtrahiert wird. Wenn die beiden Stationen synchronisiert sind, ist dae Ausgangssignal der Schaltung 19 Null, und somit wird keine Fehlerspannung erzeugt. Wenn die beiden Stationen jedoch nicht synchronisiert sind, wird eine Dehlerspannung erzeugt.

Größe und Vorzeichen der Fehlerspannung hängen davon ab, um wieviel die Abfrageimpulse der beiden Stationen einander vor- oder nacheilten» Die Fehlerspannung wird über ein Tiefpaßfilter 2 einem Motor 3 zugeführt, der einen zwischen den Abfrage- impulsgenerator 10 und den Abfrageimpulsoszillator 11 gesetzten Phasenschieber 14 steuert. Je naoh Größe und Polarität der von der Schaltung 19 erzeugten Fehlerspannung bewegt der Motor 3 den Phasenschieber 14 in eine bestimmte Richtung und verschiebt dabei Signale des Oszillators 11 soweit, bis die Abfrageimpulse des Generators 10 mit denjenigen der anderen Station in Phase sind. Im übrigen führt jede Station die Phasenverschiebungskorrektur durch, so daß die Synchronisation bei irgendeinem Zwischenwert des Gesamtfehlers in der Synchronisation zwischen den beiden Stationen erreicht wird·

^ω IV» Synchronisation von mehr als zwei Stationen

QQ , , .. , ii ,ι.

*·■> Im vorangehenden Absohnitt wurde die Synchronisation zweier

>>. Stationen diskutiert. In diesem Abschnitt soll gezeigt wer- ° den, daß auch die Synchronisation von mehr als zwei Stationen erreicht werden kann, obwohl mehrere Stationen das Problem cd '

komplizierter machen· Dies sei am Beispiel dreier zunächst

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nicht synchronisierter Stationen X» Y und Z, die miteinander synchronisiert werden sollen, erläutert. In irgendeinem Sende- Zeitpunkt nach Nr. 200 sendet jede Station X, Y und Z einen Abfrageimpuls. Diese Abfrageimpulse sind zunächst nicht synchronisiert. Außerdem sendet"jede Station einen Antwortimpuls ale Antwort auf den Empfang jedes Abfrageimpulsea. Deshalb empfängt jede Station zwei Abfrageimpulse, die von den beiden anderen Stationen gesendet werden und vier Antwortimpulse, nämlich jeweils zwei Antwortimpulse von jeder anderen Station als Antwortauf die beiden Abfrageimpulse, die jede dieser anderen Stationen empfängt» Zwei der vier von jeder Station empfangenen Antwortimpulse sind die Antwort auf den. von der Station selbst gesendeten Abfrageimpuls. Wenn diese beiden Antwortimpulse getrennt werden und jeder Antwortimpuls mit demjenigen Abfrageimpuls gepaart wird, der von der gleiche Station gesendet wurde, die den Antwortimpuls sendete, kann die Synchronisation mit jeder anderen Station auf die ^leic ie V/eise erfolgen, wie es in dem Abschnitt III anhand zweier Stationen beschrieben wurde»

Is sollte erwähnt werden, daß sicn eine Schwierigkeit ergibt, wenn die Station X mit der Station Y, Station Y mit Z und Z mit X synchronisiert waren, da dabei nicht unbedingt alle Stationen miteinander synchronisiert zu sein brauchen. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, könnte jeder Station die Möglichkeit gegeben werden, den Sendezeitpunkt ihres Abfrageimpulses so zu korrigieren, daß er mit dem mittleren Sendezeitpunkt aller drei Stationen zusammenfällt, um dadurch eventuell Synchronismus zu erreichen» Es könnte auch ein Kodierungsverfahren angewandt werden, bei dem die Stationen X, Y und Z identifizierbare (kodierte) Abfrage- und Antwortimpulse senden, so daß eine Station die identifizierbaren Impulse einer anderen Station entschlüsseln und sich damit synchronisieren könnte» Allerdings würden derartige Anordnungen zur zeitlichen Mittelwertbildung oder Kodierung mit steigender

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Anzahl τοη Stationen in einem Verbundgebiet immer komplizierter und deshalb undurchführbarer und unzuverlässiger» Eine bevorzugte Technik zur Synchronisierung mehrerer Stationen eines Verbundgebiets, die sogenannte "rot-grün"- Zustande— technik wird in Abschnitt TI. weiter unten bescliriebeno

tim zu verstehen, wie mehrere nichtsynchronisierte Stationen auf konvergente Weise synchronisiert werden, sei folgende qualitative Erklärung gegeben. Bs sei angenommen, daß sieh 200 Stationen in dem Verbundgebiet befinden. Jede Station enthält einen Oszillator zur Steuerung der Abfrageimpulserzeugung, und das Ausgangssignal jedes Oszillators möge sich in der Phase um den gleichen Betrag in Bezug auf denjenigen Oszillator unterscheiden, dessen Phase am nächsten ist, so daß die Phasenwinkel aller Oszillatoren gleichförmig verteilt sind. Dann ergibt sioh bei 200 nichtsynchronisierten Stationen in einem Synchronisationsintervall von 360°, in dem die Oszillatoren nicht synchronisiert sind, eine Phasendifferenz· von 1,8° zwischen den Phasenwinkeln aufeinanderfolgender Oszillatoren· Stellt man das Ausgangssignal jedes Oszillators als Zeitvektox bzw. Zeiger dar, dann ergeben sich 200 Zeiger» deren Richtungen jeweils um 1,8° voneinander abweichen, und wenn alle Zeiger in eine Richtung zeigen, sind aLIe Oszillatoren synchronisiert. Da es lediglich darauf aikommt, daß alle Zeiger zusammenfallen, d.h. in eine Richtung zeigen, ist es gleichgültig, unter welchem Winkel alle Zeiger in dem Intervall von 360° zusammenfallen,,

Verdreht man zwei beliebige Zeiger der 200 Zeiger bis zur Mitte ihres Winkeiabstands, dann können diese beiden Zeiger (Stationen) als synchronisiert angesehen werden. Eine derartige Phasenkorrektur des Oszillators jeder Station kann mit Hilfe der Schaltung von Figur 4 erreicht werden. Dabei wird der Motor 3 so angetrieben, daß er über den Phasenschieber 14 die Phase eines jeden Oszillators um die halbe anfängliche Phasendifferenz der beiden Oszillatoren bis zur Mitte der anfänglichen·

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Phasendifferenz verschiebt, so daß beide Oszillatoren synchronisiert sind. Werden dann zwei andere beliebige Zeiger herausgesucht, die weder den ersten noch den zweiten Zeiger dee ersten Paares enthalten, dann können diese beiden Zeiger ebenfalls durch Verdrehung bzw. Phasenverschiebung bis zur Mitte ihres ursprünglichen Abstandes synchronisiert werden» Ist das zweite Paar jedoch mit dem ersten identisch» dann ereignet sich nickts, d.h. der synchrone Zustand bleibt erhalten. Wird Jedoch ein Zeiger eines bereits synchronisierten Paares zu einem weiteren Vergleich herangezogen, dann wird der synchrone Zustand desjenigen Paares, aus dem der eine Zeiger herausgesucht wurde, aufgehoben..

Duroh fortgesetzte wahllose Auswahl von Zeigerpaaren und durch ·

Verschiebung der jeweiligen Phase jedes Zeigers bis zur Mitte ihrer Winkeldifferenz ändert sioh die gleichförmige Winkelrerteilung der Zeiger von einem Zeiger pro 1,8° in eine ungleichmäßige Verteilung, bei der ein oder mehrere Winkelgebiete mit einer größeren Zeigeranzahl besetzt sind» Dies kommt dadurch zustande, daß mit jedem weiteren Zeigervergleich die Wahrscheinlichkeit dafür ansteigt, daß einer der für ein weiteres Paar ausgewählten Zeiger bereits synchronisiert ist. Deshalb ist der bereits synchronisierte Zeiger bestrebt, den anderen Zeiger in Richtung auf seine eigene Winkelstellung eu ziehen, d.h. mindestens um die Hälfte seines ureprüngliehen Winkelabstands in Richtung auf die ursprüngliche Synchronlsationsstellung. Da weitere Vergleiche «wischen zwei Zeigern folgen, steigt die Wahrscheinlichkeit dafür, daß ein Zeiger des ausgewählten Paares aus einem dichter besetzten oder bevorzugten Gebiet gewählt wird, da sich mehr und mehr Zeiger in die JJ? dichter besetzten Gebiete drehen. Dies hat zur folge, daß alle <*> Zeiger der weniger dicht besetzten Gebiete in die dichter be-

setzten Gebiete gezogen werden. Gleichzeitig sucht dieser Aus- >^ : . wahlvorgang den Winkelbereioh des bevorzugten Gebiets, in das die 5* Beiger'gezogen werden, zu verbreitern, da jeder ursprünglich «*> synchronisierte Zeiger jedesmal verdreht wird, wenn er fir

einen Vergleioh herangezogen wird. Da jedoch mehr und mehr Zeiger in ein bevorzugtes Gebiet gedreht werden, erhöht sich

die Wahrscheinlichkeit dafür, daß zwei Zeiger aus dem gleichen bevorzugten Gebiet und nicht aus zwei nicht bevorzugt en Gebieten gewählt werden· Dies führt dazu, daß sich der Winkelbereich des bevorzugten Gebiets mehr und mehr einengt und sich nach mehreren Vergleichen alle Zeiger decken· Dies bedeutet, daß sich trotz des statistischen Vergleichsvorgangs eine endliche Anzahl von Vergleichen ergibt, so daß alle Stationen'miteinander synchronisiert werden können, selbst wenn anfänglich keine Station mit einer anderen synchronisiert war·

Die zur Konvergenz (Synchronisation) aller Stationen erforderliche Zeit, unter Einhaltung e'iner vorgegebenen Toleranz oder eines vorgegebenen Fehlers hängt einmal von der Anzahl der in einem Verbundgebiet zu synchronisierenden Stationen, zum anderen von der Anzahl der erforderlichen Vergleiche und schließlich von der Geschwindigkeit ab, mit der die Vergleiche durchgeführt werden können» Der letztgenannte Faktor ändert sich mit der maximalen Ausdehnung des Systems, d.tu mit steigender Ausdehnung des Systems, bzw» des Verbundgebietes, in dem Stationen miteinander synchronisiert werden sollen, steigt auch die Zeit zwischen den einzelnen Sende-Synchronisationszeitpunkten. Dadurch sinkt auch die Anzahl der für Synchronisationszwecke pro Sekunde vorgesehenen Intervalle. Auch wenn mehr Zeitpunkte für Datenübertragungen reserviert werden, bleiben weniger für Synchronisationszwecke übrig, so daß sich die zur Erzielung der Konvergenz erforderliche Zeit" erhöht·

Um anhand eines typischen Beispiels zu erläutern, wieviel Zeit zur Synchronisation (Konvergenz) erforderlich ist, wird auf Figur 5 Bezug genommen. In Figur 5 sind die Synchronisationszeiten für ein System aufgetragen, bei dem 350 von insgesamt 550 Intervallen pro Sekunde für Synchronisationszwecke zur Verfügung stehen. Die Oszillatoren aller Stationen schwingen deshalb während der Synchronisationszeit mit einer Frequenz" von 550 Hz, d.h. einer Periodendauer von 1818,1 Mikrosekunden

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oder ungefähr 1800 MikroSekunden. Wenn die Oszillatoren bie auf einen Fehler von nicht mehr als 0,01° phasensynchron schwingen, d.h., daß die Zeiger alle auf einem Teil von 36000 Teilen konvergieren, beträgt der maximale äquivalente zeit-Hohe Fehler zwischen den Oszillatoren 1800/36000 oder 0,05 MikroSekunden. Dies bedeutet einen maximalen Fehler bei der Abstandsmessung von nur ungefähr 16 Metern infolge einer nicht vollständigen Konvergenz» Dieser Fehler ist bei den derzeitigen Fluggeschwindigkeiten verhältnismäßig unbedeutend·

In Figur 5 ist allgemein die Anzahl S der zur Synchronisation von R Stationen erforderlichen Vergleiche dargestellt, ausgehend von einem Zustand völliger Asynchronität (gleichförmige Verteilung aller zeitlichen Fehler aller Stationen auf 360°)« Dazu ist zu bemerken, da.ß dies der ungünstigste Zustand ist, da dabei angenommen wird, daß alle Stationen anfänglich nicht synchronisiert sind. Normalerweise ergeben sich im schlechtesten Falle nur solche Situationen, in denen das Verbundgebiet nur einige nichtsynchronisierte Stationen enthält oder es kommen zu vielen bereits synchronisierten Stationen in dem Gebiet einige wenige nichtsynchronisierte Stationen hinzu. Die bei der Ableitung der in Figur 5 aufgetragenen Funktion gemachten Voraussetzungen sind: Konvergenz bei einem maximalen Phasenfehler von ungefähr 0,1°, ausgenend von einem Zustand gleichförmiger Verteilung der Phasen der Oszillatoren der verschiedenen Stationen und ein Systemwirkungsgrad von ungefähr 25 #, d.h. daß jede Station nur während eines Viertels des Synchronisationsintervalls eine Phasenkorrektur durchführt. Man sieht, daß die zur vollständigen Synchronisierung erforderliche Zeit verhältnismäßig kurz ist. Beispielsweise sind bei 100 Stationen zur Erreichung der Konvergenz innerhalb eines Fehlerbereichs von 0,1° 2000 Vergleiche erforderlich. Wenn pro Sekunde 347 Intervalle für SynchronisationsvergleicHe zur Verfügung stehen und ein Systemwirkungsgrad von 25 $> vorliegt, bedeutet dies, daß nur zwei Stationen in einem Intervall senden, ein erfolgreicher Vergleich nur während 25 # der Synchronisationsintervalle durchgeführt wird, und im Mittel 187,5 Ver-

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gleiclie pro Sekunde erfolgen. Unter diesen Voraussetzungen dauert es. ungefähr 12 Sekunden, bis 100 anfänglich niclri synchronisierte Stationen vollständig synchronisiert sind. Mit abnehmender Zahl von Stationen sinkt auch die für die Konvergenz erforderliche Zeit. Bei beispielsweise 50 Stationen, deren Oszillatorphasen gleichförmig verteilt sind, würde es nur ungefähr 9 Sekunden dauern, bis die Oszillatoren dieser Stationen bis auf einen Fehler von maximal 0,1° synchronisiert sind, während 14 Sekunden bei einem maximalen Fehler von 0,01° erforderlich sind. Es wird auch darauf hingewiesen, daß die zur Synchronisation erforderliche Zeit mit zunehmendem maximal zulässigen Fehler für die Oszillatorsynchronisation abnimmt. So sind beispielsweise ungefähr' 20 i> weniger Vergleiche erforderlich, wenn statt eines Phasenfehlers von 0,01° nur eine Toleranz von 0,1° für die Konvergenz gefordert wird· Die in Figur 5aufgetragenen Werte wurden nach den Reohenregeln der Statistik und Wahrscheinlichkeitstheorie berechnet und können innerhalb der Fehlergrenzen derartiger Rechenverfahren als verhältnismäßig genau angesehen werden. Dabei ist zu beachten, daß die in Figur 5 aufgetragenen Werte lediglich zur Erläuterung der Erfindung angegeben wurden·

Wie schon gesagt, sind für das Diagramm von Figur 5 die schlechtesten Anfangsbedingungen angenommen worden, nämlich daß alle Stationen ursprünglich nicht synchronisiert waren. Im Normalfalle liegen die Verhältnisse dagegen so, daß in dem gesamten Verbundgebiet nur wenige nichtsynchronisierte Stationen verteilt sind, die in wenigen Sekunden synchronisiert werden, oder es liegt ein Verbundgebiet mit mehreren synchronisierten Stationen vor, zu dem einige wenige nicht synchronisierte Stationen hinzukommen. Im ersten Falle könnten die wenigen Stationen in dem Gebiet möglicherweise ohne ein spezielles Verfahren synchronisiert werden. Im letztgenannten Falle kann, statt diesen wenigen nichtsynchronisierten Stationen, die zu der größeren Gruppe synchronisierter Stationen hinzukommen, zu gestatten, eine oder mehrere der letztgenannten Stationen aus dem Synchronismus zu ziehen, ein Such-

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und Mitnahmeverfahren angewandt werden· Wenn die Mehrzahl der in einer Station des Verbundgebiets für Synchronisationszwecke durchgeführten Vergleiche ergibt, daß eine Oszillatorphasenkorrektur erforderlich ist, die anzeigt, daß die Station von Anfang an nicht synchronisiert ist, wendet die Station die vollständige Korrektur (d.h. das Suchverfahren) an· Wenn jedoch die Mehrzahl der Synchronisationsvergleiche eine geringe oder keine Phasenkorrektur ergibt, was "bedeuten würde, daß die Station synchronisiert ist, wird nur ein Bruchteil der Korrektur (das Mitnahmeverfahren) angewandt. Somit verschiebt sich die Phase des Oszillators einer bereits mit mehreren anderen Stationen synchronisierten Station nur um einen sehr kleinen Betrag in Richtung auf die Phase einer neu hinzugekommenen, nichtsynchronisierten Station, da die Mehrzahl der Phasenvergleiche in der synchronisierten Station ergibt, daß keine Oszillatorphasenkorrektur erforderlich istt Andererseits ergibt jeder Vergleich, den die nichtsynchronisierte neue Station durchführt, einen großen Fehler, und daß eine erhebliche Phasenkorrektur erforderlich ist. Deshalb wendet diese Station die vollständige Phasenkorrektur im Suchverfahren an, um ihren Oszillator mit den Oszillatoren der anderen Stationen in Gleichtakt zu bringen.

Die Synchronisation aller Stationen in einen vorgegebenen Gebiet kann auch schneller erreicht werden, indem ein grobes Synchronisationsverfahren angewandt wird, bei dem jede neu in das Gebiet hinzukommende Station den Ankunftszeitpunkt der empfangenen otartimpulse beobachtet und sich zunächst mit diesen Impulsen synchronisiert, bevor bie sich schließlich mit _m den Abfrageimpulsen synchronisiert. Dieses Verfahren wird ° unten beschrieben.
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ο V. Grobe Synchronisation

_o Wie schon oben festgestellt, kann die zur Synchronisation ^N> zweier Stationen erforderliche Zeit durcJi eine grobe Synchroni- «D sation vermindert werden» Bei der groben Synchronisation erfolgt im Synclironiaaiionsiiitervall .ine vorläufige Einstellung

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des Sendezeitpunktes der Abfrageimpulse einer Station unter Berücksichtigung der Bmpfangezeitpunkte der Startimpulse anderer Stationen· Pas grobe Synohronisationsverfaiiren verhindert auch die übertragung von Abfrageimpulsen durch eine Station bevor die Synchronisation mit den übrigen Stationen des Gebietes durchgeführt ist·

Wenn eine neue, niehtsynehronisierte Station, die in ein Gebiet synchronisierter Stationen überwechseln will, die von den anderen Stationen in dem Gebiet gesendeten Startimpulse B beobachtet, wird sie einige Startimpulse mit größerer Amplitude von in nächster Nähe befindlichen Stationen feststellen, die von einer steigenden Anzahl von S.tartimpuls en mit kleinerer Amplitude von entfernteren Stationen gefolgt werden. Dies folgt aus der !Tatsache, daß die AnSrahl der Stationen bei gegebener Verkehrsdichte mit dem Quadrat der Entfernung von einer Station zunimmt· Wenn die neue, nichtsynchronisierte Station die Entfernung zu der zunächst befindlichen synchronisierten Station des Gebietes wüßte, könnte sie den Sendezeitpunkt ihres Abfrageimpulses so einstellen, daä er sofort, wenn er gesendet würde mit dem Gebiet synchronisiert wäre. Dies iat leicht au erreichen, wenn der Abstand zwischen synchronisierter und niohtsynchronieierter Station bekannt ist, da die nichtsynohrqnleierte Station daraus ermitteln kann, wann die synohronisierte Station sendete· Deshalb kann die neue Station synchronisiert werten» sobald sie das erste Mal sendet. SLne derartige Torriohtung kann verwendet werden, wenn beispielsweise ein niobtsynchronisiertes Flugzeug einen Flughafen verlasse* will,· dessen Flughafenstation mit den Stationen des Terbundgebietes synchronisiert ist und wenn die neue Station den Abstand ihrer augenblicklichen Position, z.B. am Ende einer Hollbahn, zur Flughafenstation könnt. Dies läßt sich leicht dadurch verwirklichen, dafl man Bollbahnmarkierungeji, Hilfe funks ignale usw. vorsieht. Für den Fall, daß der Abstand zweier Stationen bekannt ist, ist das grobe Synchronisationaverfahren nicht forderlich.

Die grobe Synchronisation wird angewandt, warn die neue

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Station ihren Abstand zu der zunächst befindlichen synchronisierten Station des Gebietes nicht kennt. Bei dem groben Synchronisationsverfahren verschiebt die neue nichtsynchronisierte Station die Phase ihres Oszillators so, daß sie ihre Abfrageimpulse synchron mit dem ersten Startimpuls B (Zeitpunkt Nr. 1) synchronisiert, den sie von der zunächst befindlichen synchronisierten Station des Gebietes empfängt. Es sollte nochmals gesagt werden, daß jeder Abfrageimpuls in Zeitpunkten gesendet werden muß, die einige Zeit hinter der Aussendung des Startimpulses liegen (d.h. vom Zeitpunkt Nr. 201 an), aber mit einem festen zeitlichen Verhältnis zu. dem Startimpuls, wie es duroh den Hauptoszillator der Station bestimmt wird. Deshalb sendet die neue Station ihren eigenen Abfrageimpuls, bevor Bie irgendeinen anderen Abfrageimpuls empfängt, da der erste Startimpuls, der von der zunächst.»befindlichen synchronisierten Station kommt und der Abfrageimpuls dieser zunächst befindlichen Station von der neuen Station empfangen wird, bevor der Abfrageimpuls irgendeiner anderen synchronisierten Station empfangen wird. Bei diesem Verfahren ist der maximale Zeitfehler, den eine n.ue Station, beim Eintritt in das Gebiet bezüglich der Synchronisation haben kann, gleich der Übertragungezeit einet Impulseβ von der zunächst befindlichen synchronisierten Station zur neuen Station·

Zur Xrläuterung des Vorteils der groben Synchronisation »ei angenommen, daß der Abstand der zugelassenen Synchronisationssendezeltpunkte (Zeitpunkte Nr· 201 usw.) 1800 MikroSekunden betrage und eine weitere Station 50 km (180 MikroSekunden Übertragungezeit) entfernt ist. In diesem Falle wäre der mögliche Anfangssynchronisationsfehler zwischen den beiden Stationen, wenn es der neuen Station erlaubt wäre, in irgendeinem beliebigen Zeitpunkt zu senden, plus oder minus 900 MikroSekunden. Durch Anwendung der groben Synchronisatiqn ist es möglich, den anfänglichen Synchronisationsfehler in der Sendezeit zwischen den beiden Stationen zu vermindern. In dem dargestellten Beispiel beträgt dieser Fehler ungefähr 180 Mikrosekünden. Dies wird klar, wenn man annimmt, daß,

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wenn die Station ihren Oszillator mit dem Empfangszeitpunkt eines Startimpulses von der in nächster Nähe befindlichen Station synchronisiert, sich der Oszillator der neuen Station nicht weiter außerhalb des¹ Synchronismus befindet als es durch die Übertragungszeit des Startimpulses B von der anderen Station her bestimmt ist. Deshalb braucht lediglich eine Phasenkorrektur zur Kompensation dieser anfänglichen Übertragungszeit vorgenommen zu werden, um eine grobe Synchronisation zu erreichen.. Ist die grobe Synchronieation einmal erreicht, dann führt die neue Station die eigentliche Synchronisation in der oben beschriebenen Weise durch. Dadurch, daß zuerst eine grobe Synchronisation durchgeführt wird, kann die absolute Synchronisation der neuen Station mit dem Gebiet schneller erfolgen, so daß die bereits synchronisierten Stationen in dem ßebiet nicht durch zu weites Auseinanderziehen ihrer Oszillatoren, wenn überhaupt, aus dem synchronisierten Zustand gebracht v/erden. Dies folgt auch aus obiger Beschreibung der Synchronisation.

Sine grobe Synchronisation ^ewänrleistet auch, daß irgendeine Station, die einen Antwortimpuls von oinsr neuen Station empfUngt, zuerst den Abfrageimpuls der neuen Station empfängt, und zwar deshalb, weil die neue Station ihi-en eigenen Abfrageimpuls senden muß, bevor sie andere Abfrageimpulse während eines Synchronisationsintervalls empfangt. 1.Iit anderen Worten, eine neue Station kann nur naoi: Jtfcipfang eines Abfrageimpulses von .inc-r and er 3 ι Station einen Antwort impuls senden, und dies J:am< nur erfolgen, nachdem ciio neue Station inren eigenen Abfrat,'Gi.::}!Uls ^esundot hat. Dies ist se ,r nützlich bei der Feststellung eines einfachen Kriteriums, nämlich der Festste 3.J. -xn^, öd ein bestimmter Abfrageinpuls und ein bestirnter Antwortinpuls von der _ΟΊeichen Station gesendet werden. I!ac iden! dies festgestellt ist, werden Peinsynchronisationskorreivturen durchgeführt, inde.·=, die Ankunftszeit punkte dieser beiden Impulse in der obe:, anhand der Figuren 1-4

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beschriebenen Weise beobachtet werden. Wie eine Station fest- : stellt, ob die beiden Impulse von ein und derselben Station herrühren, wird unten beschrieben·

Zur Erklärung des groben Synchronisationsverfahrens wird auf Figur 6 Bezug genommen. Hier sind drei Stationen X, Γ und Z gezeigt, die sich in einiger Entfernung voneinander befinden, aber nicht auf einer geraden Linie liegen. Diese Stationen mögen zunächst nicht synchronisiert sein. Die Buchstabenindices der Impulse in dieser Figur beziehen sich auf die Sendestation und die Zahlenindices auf das Intervall, in dem das Ereignis stattfindet. In Figur 6 wird angenommen, daß die Station X als erste einen Startimpuls By- (Zeitachse a) während des ersten 1-Sekunden-Betriebsintervalls sendet, und die Stationen Y und Z mit X grob synchronisiert werden sollen. Der Startimpuls By- wird von der Station Y während des

; ersten 1-Sekunden-Intervalls (Zeitachse b) in einem Zeitpunkt empfangen, der dem Abstand der Stationen X und Y entspricht· Die Station Y verschiebt die Phase ihres Oszillators so, daß dieser seinen Startimpuls Βγ._« sendet, wenn sie den zweiten Startimpuls Β_χ_ο ^{von der} Station X (Zeitachsen b und o) während des nächsten 1-Sekunden-Intervalls empfängt. Die Station Y . muß ihren Startimpuls By_₂ eine Sekunde nach Empfang des Impulses B_{T 1} senden, um mit der Ankunft des zweiten Startimpulses Β_χ_₂ der Station X zu koinzidieren, da die Station Y nicht gleichzeitig den ersten Startiiapuls By* der Station X empfangen, die Phase ihres Oszillators zuxückdrehen und einen eigenen Startimpuls senden kann. Die Station Z empfängt den Startimpuls By_-1 von der Station X bevor sie den Impuls By _? • von der Station Y empfangen kann. Desj alb sendet die Station Z

_o einen Startimpuls B^, „ wahrend des zweiten Interval. Is im EmpfangsZeitpunkt des Impulses By_₂· Tatsächlich empfängt K> die Station Z den Startimpuls von der Station X immer erst

*v. in dem Intervall, das dem ersten folgt, es sei denn, die

_P|sj Station Y liegt auf der Verbindungslinie zwischen den J^ Stationen X und Z₀ l<Ian sieht, daß alle Stationen nunmehr bis

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auf den maximalen Fehler, der durch die Ubertragunazeit "bzw· Laufzeit zwischen den Stationen X und Z bedingt ist, gro"b synchronisiert sind. Ba sei darauf hingewiesen, daß die Stationen T und Z näher im Synchronismus sind als die Stationen X und Y oder X und Z·

Zur Erläuterung der Auswirkungen der groben Synchronisation auf nachfolgende Versuche zur Feinsynchronisation während der Synchronisationsintervalle, wird auf figur 7 Bezug genommen. Zunächst sei aber daran erinnert, daß die Startimpulse B von jeder Station in jeder Sekunde im Zeitpunkt 1 nach Durchführung der groben Synchronisation, d.h. Synchronisa- ' tion jeder Station mit dem erstes empfangenen Startimpule, gesendet werden. Eberiso sollte nochmals gesagt werden, daß die Aussendung der Abfrageimpulse*'! in irgendeinem beliebigen Zeitpunkt der Zeitpunkte Nr. 201 bis Ur. 548 von Figur 1 erfolgt (oder nicht erfolgt)» und daß diese Impulse in Verbindung mit den ,in Beantwortung dieser Impulse empfangenen Antwortimpulsen zur Synchronisation verwendet werden. Die I-Impulae der beiden Stationen haben die gleiche relative lage zueinander oder den gleichen Synchronisationsfehler wie ihre grob synchronisierten Startimpulse. Ist die Station Z somit grob mit der Station X synchronisiert, dann sendet die Station Z den Impuls I„ in demselben Zeitpunkt, in dem sie den Impuls Iy empfängt, wenn die Stationen X und Z zufällig j,n dem gleichen Zeitpunkt I-Impulse senden·

In Figur 7 sind für die Stationen X, Y und Z willkürliche Abstände oder Sendezeitpunkte, vier Einheiten zwischen den Stationen X und Y, drei Einheiten zwischen den Stationen Y und Z und sechs Einheiten zwischen den Stationen X und Z» angenommen. Diese willkürlichen Zeitpunkte und Entfernungseinheiten sind lediglich zur Illustration so gewählt worden«

Bezugnehmend auf Figur 7A sei angenommen, daß die grobe Synchronisation zwischen den Stationen X und Z bereits ausgeiß harfe ist, daß aber noch von koinor Station Korrekturen zur Fei,nsynohro·

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nisation der Abfrageimpulse vorgenommen wurden. Figur 7A zeigt den Zustand der Stationen X und Z während eines Peinsynchronisationsintervalls nach dem "zweiten Intervall", das in Figur 6 beschrieben wurde, wenn nur diese beiden Stationen in Betrieb sind» Zuerst sendet die Station X ihren Abfrageimpuls Ιγ (Zeitaohse a) und dieser Impuls wird von der Station Z nach 6 Zeiteinheiten (Zeitachse d) entsprechend dem Synchronieationsfehler empfangen. Da bereita eine grobe Synchronisation durchgeführt wurde, sendet die Station Z ihren Abfrageimpula I„ (Zeitachse b) gleichzeitig mit dem Empfang von 1-· Unter diesen Umständen wird die Station Z den Impuls I— nicht empfangen und auch nicht darauf antworten. Der Grund dafür ist, dafl die S.tätion Z ihren Abfrageimpuls I„ gleichzeitig mit dem Empfang des Abfrageimpulses I— von der Station X zu Beginn eines Zeitpunktes sendet und deshalb iet sie nicht in der Lage auch noch einen Antwortimpuls zu senden.

Nach zwölf Zeiteinheiten empfängt die Station X den Impuls I„ von der Station Z (Zeitachse c) und antwortet darauf durch AuBsendung eines Antwortimpulses Ry„ (Zeitachse a), der von der Station Z nach 18 Zeiteinheiten (Zeitachce d) empfangen wird. Da die Station Z sowohl einen Abfrage- als auch einen Antwortimpuls von der Station X empfängt, kann sie 3ich korrigieren oder versuchen, sich mit der Station X zu synchronisiß ren. Die Station X kann sich nicht in Richtung auf die Station Z korrigieren, da sie keinen Antwortimpuls von der Station Z empfangen hat· In diesem Falle verschiebt die Station Z die Phase ihres Oszillators so, daß sie ihren Abfrageimpuls früher sendet. Tatsächlich kann sich die Station Z nicht synchronisieren, wenn sie den Impuls I- von der Station X nicht sieht, d.h. I— nicht im gleichen Zeitpunkt empfängt, in dem sie I„ sendet· Deshalb sollte di& Phase des Impulses B₇ von der Station Z so verschoben werden, daß der Impuls kurz vorher erscheint, bevor die Station Z den Startimpuls Βγ empfängt» DiHS kann leicht durch Einstellung der Phase des Oszillators in der Station Z erreicht werden·

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Bei einem nachfolgenden Vergleich dieser beiden Stationen zu einem späteren Zeitpunkt (nicht gezeigt) würde der Abfrageimpuls I„ von der Station Z um den Wert der eingeführten Zeitkorrektur früher liegen. Die Station würde ihre Abfrageimpulse immer noch in dem ursprünglich bei der groben Synohronisation vorgegebenen Zeitpunkt senden, da der Oszillator dieser Station nicht korrigiert wurde. Da der Impuls I„ jetzt jedoch früher erscheint, sendet die Station Z als Antwort auf den Impuls Iy einen Antwortimpuls Rgx» u*¹¹³· ela jede Station I- und R-Impulse. von der anderen Station empfängt, können jetzt beide Stationen ihre jeweiligen Oszillatoren synchronisieren. Deshalb wird bei einer groben Synchronisati on die zur vollständigen Synchroniaation zweier Stationen X und Z oder zweier beliebiger grob syneiironisierter Stationen erforderliche Zeit beträchtlich vermindert, da beide Stationen zur Erreichung des synchronen Zust-indes von einem weit geringeren Phasenfehler ihrer jeweiligem Oszillatoren ausgehen, als es ohne eine grobe Synchronisation der Fall wäre.

In Figur 7B ist der Fall dargestellt, daiJ nur die Stationen Y und Z senden. In diesem F...lle sind die beiden Stationen noch bis zu einem gewissen Grade grob synchronisiert, da sich beide Stationen Y und Z mit dem ersten Startimpuls By, den sie von der Station X empfingen, synchronisierten. In Figur 7B wird der von der St tion Y gesendete Abfrageimpuls Ι_γ (Zeitaciise a) von der Suution Z (Zeitacuse d) drei ZeiteirLieiten nach der Ausoendun^ eiupf-^ngun. V/ährend dj.ese beiden Stationen grob synchronisiert sind, sendet dia Station Z ihren Abfrageimpuls I₁₇ (Zeit-iChae b) bevor sie den Abfra^uimpuls I_v (Zeitacii33 d) e^px/.u^t. Der Impuls I₂ wird von dur Station Y (Zeit- · ac'ise c) drei Züit^inhuiten später e;upz'a:i,_.üii. Da die Station Z den Abfraguirapuls Iy kurze Zeit nach der Aussendung des In^ulaes I₇ c:.:pf,'.ngt, antwortet si^ uf I_v durch Auss'-ndung eines Ant.vorti ^pulses Η«γ (Zeitachse b). In ähnlicher Weise scidet die S.iiioii Y einen Antwort impuls Ry^ (Zeitachsc a) als Antwort uf den e::pfangenen Abfrageimpuls I„ (Zeitachse c)_e

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Da jede Station Abfrage- und Antwort-Impulse von der anderen Station empfängt, können beide Stationen Korrekturen durch- ■ führen und sie werden beide vollständig synchronisiert, wenn . die Phase des Oszillators in jeder Station um die halbe Phasendifferenz der Phasen beider Oszillatoren in Hiohtung auf die Phase des Oszillators der anderen Station verschoben wird·

In Figur 7 C ist der Fall dargestellt, daß alle drei Stationen während eines einzigen Synchronisationsintervalls senden» Eine Analyse des in dieser Figur dargestellten Falles zeigt, daß eine Station nur zu synchronisieren versucht, "wenn sie einen Antwortimpuls als Antwort auf ihren eigenen Abfrageimpuls und einen Abfrageimpuls und einen Antwortimpuls von der gleichen Station empfängt. Das System ist so beschaffen, daß es von selbst feststellen kann, wann dieser Zustand eingetreten ist. Es sei noohiaals gesagt, daß eine Station ihren Oszillator nur dann korrigiert, wenn dieser Zustand eingetreten ist. Ferner sendet jede Station nur dann einen Antwortimpuls als Antwort auf den zuerst empfangenen Abfrageimpuls, nachdem sie ihren eigenen Abfrageimpuls gesendet hat. Es ist"wichtig festzuhalten, daß die Station Y keinen Ant-•wortimpulB auf Ι_χ sendet, da Ι_χ im selben Zeitpunkt empfangen wird wie Ι_γ gesendet wird, und daia die Station Z keinen Antwortimpuls auf I_ sendet, da I«. gleichzeitig mit der , Aussendung von I₇ empfangen wird. Dies bedeutet, daß sowohl Y Is auch Z grob mit X synchronisiert sind, aber die Phasenlage der Oszillatoren von Y und Z nicht geeignet ist, einen I-Impuls vor dem Empfang von Ιγ zu erzeugen.

Wie .uus Figur 7C zu ersehen ist, empfängt jede Station zwei to
σ I-Impulse bevor sie einen Antwortinipuls H (Zeitachse d, e und CD \

O₀ f) empfängt. Jede Station icann nicht feststellen, ob sie einen £* R-Impuls als Antwort auf ihren eigenen I-Impuls oder einen ^* als Antwort auf die I-Impulse anderer Stationen gesendeten

k> R-Impuls empfängt« .Venn sich eine Station aihand eines

0, R-Impulses synchronisieren würde, der nicht als Antwort auf ■

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den eigenen Ϊ-Impula gesendet wurde, wäre diese Phasenkorrektur irrig»

Wählt man beispielsweise die Station T in Figur 70, dann sendet diese Station Impulse Ι_χ und t„ bevor sie ihren ersten Antwortimpuls Hgy tmpfängt. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß I_T nach vier Zeiteinheiten und I₇ naoh 9 Zeiteinheiten empfangen wird (Z sendet nach 6 Zeiteinheiten im Zeitpunkt dea Empfangs von Ij) · Beide Zeitpunkte liegen vor dem ereten Antwortimpuls Br™·» der von der Station Z nach sieben Zeiteinheiten gesendet und von der Station Y nach zehn Zeiteinheiten empfangen wird· Die gleiche Situation liegt an der Station X, die die Impulse I« und I„ vor dem Impuls Ey₂ empfängt, und an der Station Z vor, die die Impulse I~ und Iy vor dem Impuls By« empfängt. Wenn beispielsweise die Station Z keine In.- und !„-Impulse während dieses Intervalls gesendet hätte, dann wären auch keine Impulse Ir,, R„, Ήχζ uttd S-TT gesendet worden. Deshalb würde die Station Y nur die Impulse ϊ_χ ^¹^· &χγ· empfangen. Dabei geht nur ein I-Impuls einem R-Impuls voraus, und dies zeigt der Station T an, daß die empfangenen I- und Η-Impulse von ein und derselben Station kommen und daß der R-Impuls als Antwort auf den Abfrageimpuls I™ der Station Y gesendet wurde»

In Absciinitt TI wird gezeigt, daß das Erscheinen nur eines empfangenen I-Impulses vor deu zuerst empfangenen R-Impuls eine Punktion des Abst;.oides zwischen der beobachtenden Station und den anderen Stationen in dem Gebiet ist. Diese Tatsache wird herangezogen, um fastzustellen, ob die empfangenen I- und R-Impulse von ders-elben Station herrühren und der R-Impuls als Anb./ort auf den I-Impuls der beobachtenden Station ijesen-Iet wurde. Dadurch lassen sich "die Synchronisationskorrekturen zur richtigen Zeit

Aus düiu oben gesagten ergibt- aich , daß die i;robe Synclironisa tion oin festes VexJiältnis zwischen Abfrage- und Antwortimpulsen gewährleistet, so dau, wenn nur ein Abfrage- und ein

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•Ant wort impuls von einer Station nachein jider empfangen wer- ' den, diese Abfrage- und Antwortimpulse von der gleichen Station kamen«, Sie gewährleistet auch, daß der empfangene Antwort-Impuls als Antwort auf den von der beobachtenden Station gesendeten Abfrageimpuls gesendet wird. Deshalb kann die Beobachtungsstation die Phase ihx'es Oszillators durch eine geeignete Verschiebung korrigieren.

Mit fortschreitender Synchronisation ist es möglich, daß eine Station mit einer anderen Station grob synchronisiert wird, ohne daß die erste ihren Takt ändert. Dies ist ein anderer Weg zur Synchronisation zweier Stationen, ohne daß beide Stationen einen direkten Vergleich durchführen. Dies könnte z.B. im Falle der Station Z durch Vergleich der Station Z mit anderen Stationen (H, N, P, Q usw.), die mit der Station X synchronisiert sind, erfolgen. Da die Station Y näher an der Station Z als an der Station X liegt, hat dies zur Folge, daß die Station Z den Start impuls von Y e:ier e^fängt als den von der Station X. Die Station Y erscheint der Station Z als die Station, die zuerst Startimpulse sendet, so daß die Station Z eine grobe Synchronisationskorrektur durchführt, um zu gewährleisten, daß ihr eigener Abfrageimpuls gleichzeitig mit dem Empfang des Abfrageimpulses der Station Y gesendet wird. Dies hat zur Folge, daß die Station Z eher mit X synchroni si art wird, v/ährend die Station 2 dahin ^ebrecut werden kann, daß sie ihre Abfrageiia^ulse früher und früher oendet, kann sie nicht dazu gebx^#aciit wex'den, zu senden, buvor irgendeine andere Station tatsächlich sendet, d.h., sie muß noch einen Startimpuls B von der zunächst befindlichen Station empfangen, bevor sie senden kann. Wenn die Station Z inzwischen ihren Takt korx'igiert hut, so daß ihr Abfrageimpuls grob mit der Station X synchronisiert 1st, dann treffen obige Ausfühx'ungen auch noch füc die Station Y zu, wenn man sich diese an die Stelle der Station Z gesetzt denkt.

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VI. Die Synchronisation von Stationspaaren eines Verbundgebiets mit mehreren Stationen

In Abschnitt V wurde angenommen, daß die Synchronisation während eines "bestimmten Synchronisatibnsintervalls nur möglich war, wenn zwei Stationen sendeten· Bei drei oder mehr Stationen, die alle während eines bestimmten Synohronisationaintervalle sendeten, erschien ea unmöglich, die Synchronisation in diesem Intervall zu erreichen· Bs ist möglich, Systeme zu baien, bei denen jede Station wahllos während eines Bruchteils des Synchro-" nieationsIntervalls I-Impulse sendet« Dadurch würden sich mehrere Intervalle ergeben, in denen nur zwei Stationen I-Impulse senden, so daß eine erfolgreiche Phasenkorrektur durchgeführt werden kann. Dies ist jedoch, wie unten noch beschrieben wird, nicht nötig, da die Synchronisation während eines Intervalls erreicht werden kann, wenn drei oder mehr Stationen senden·

Wie bereits bei der Erklärung der groben Synchronisation in Abschnitt V gesagt, ist sich die beobachtende Station sicher, daß die Antwort- und Abfrageimpulse von ein und derselben Station gesendet wurden, wenn die Station nache einem einzigen Abfrageimpuls einen Antwortimpuls empfängt. Ferner ist sich die beobachtende Station ebenfalls sicher, daß der empfaigene Antwortimpuls als Antwort auf einen von der beobachtenden Station ges-ndeten Abfrageimpuls gesendet wurde» Dies wurde anhand der Figur 7 im einzelnen erläutert·

Dieser Zustand, in dein sich die beobachtende Station der obigen beiden Zustände sicher ist, wird "grüner Zustand" der beobachtenden Station genannt,· da es der Station in diesem Zustand erlaubt

ο ist, sich mit der anderen Station, die die Abfrage- und Antwort- ^ impulse sendete, zu synchronisieren. Ein anderer Zustand wird ¹^ "roter Zustand" genannt_β In dieser» Zustand werden zwei oder meh-

-^ rere Abfrageimpulse von der beobachtenden Station vor dem Eta-

i^S pfan_ü· einea /uii.v/ortimpulses empfangen. Dieser Zustand ist in Fi^ur 7C i;cz3Lg-b_t und dort wurde auch kein Versuch zur Synchro-

nisierung unternolinien«,

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Wenn alle Stationen in dem Gebiet synchroniBiert sind, beobachtet eine bestimmte Station den grünen Zustand nur unter einer Bedingung. Diese Bedingung wird nur erfüllt, wenn die \ sich in nächster Nähe befindliche Station, die während des Syn chroni a at ions interval Is sendet, weniger als halb βο weit von der bestimmten Station entfernt ist als die zweitnächste Sta tion, die sendet· Dies wird klar, wenn man annimmt, dafl wenn die nächste Station von der bestimmten Station einen Abstand r und die zweitnächste Station einen Abstand.2r hat, der von der zweitnächsten Station gesendete Abfrageimpuls gleichzeitig mit dem Antwortimpule der nächsten Station an der bestimmten Station eintrifft. Dies gibt dem roten Zustand Auftrieb. Wenn sich die zweitüächste Station in einem etwas größeren Abstand als 2r befindet, d. h. daß die nächste Station einen geringeren Abstand hat, als es der halben Gesamtentfernung der zweitnächsten Station entspricht, trifft der Antwortimpuls der nächsten Station vor dem Abfrageimpuls der zweitnächsten Station ein, so da3 der grüne Zustand an einer bestimmten Station erfüllt wird. Da von Anfang an Synchronismus vorlag, trifft der Abfrageimpuls der nächsten Station in der Mitte zwischen dem SendeZeitpunkt des Abfrageimpulses der bestimmten Station und dem Zeitpunkt ein, in dem die bestimmte Station den Ant wortimpuls von der nächsten Station empfängt. Deshalb befindet siel· jede beliebige Station in jedem beliebigen Intervall, in dem sie sendet, im grünen Zustand, wenn der Abstand zur nächsten sendenden Station kleiner als der Abstand zur zweitnächsten sendenden Station ist.

Sin sich von den roten und grünen ZuotLLnden unterscheidender

Zustand ergibt sich für einu bestimmte Station, wenn die SIaco
ο tionen in dxi .rouiot nur grob synchronisiert sind. Wie Luuu.rid vor. Pi_ou, 6 erklärt, ist es sicher, daß wenn grobe Synchronisation vorliegt, der von der nächsten Station gesendete Abfrag impuls an einer bestimmten Station zwischen dem Sendezeitpunkt des Atifrageimpulses der bestimmten Station und dem Empfangsaei punkt des Antwortinpulses der nächsten Station eintrifft»

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deshalb hab der zeitliche Synchronisationsfehler zwischen der "bestimmten und der nächsten Station keinen großen Einfluß auf den roten und grünen Zuetand. Der zeitliche Fehler beim Empfang der Abfrageimpulse von der zweitnächsten Station und weiter entfernten Stationen ist jedoch beträchtlich. Wenn beispielsweise die weiter entfernten Stationen Abfrageimpulse senden, die gegenüber denen der bestimmten Station verzögert sind, treffen die Abfrageimpulse dieser Stationen an der bestimmten Station später ein, als es der Fall wäre, wenn alle Stationen synchronisiert wären. Dies ändert einige rote Zustände in grüne Zustände, da die zweitnächste Station beispielsweise weniger al3 den doppelten Abstand zur nächsten Station haben könnte und ihr Abfrageimpuls später als der Antwortimpuls der nächsten Station an der bestimmten Station eintreffen könrffce. Wenn andererseits irgendeine Station anstelle der nächsten Station ihren Abfrageimpuls in Bezug auf die bestimmte Station früher sendet, könnte dadurch ein grüner Zustand in einen roton geändert werden. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, da3 die Abfrageimpulse der zweitnächsten Station fürher als die Antwortimpulse der nächsten Station aryfler bestimmten Station eintreffen würden, so dai3 zwei Abfrageimpulse vor einem Antwortimpuls empfangen würden und infolgedessen ein roter Zustand hervorgerufen würde. Ein vollständig asynchroner Zusb and der Stationen in dem Gebiet kann ebenfalls Änderungen der roten und grünen Zustände in der beschriebenen Weise bewirken.

Letztlich hat eine grobe Synchronisation oder ein völliges Fehlen einer Synchronisation aller Stationen zui· Folge, daß im Mittel mehr Stationen, die voreilend senden, in der Phase in Richtung auf die nacheilenden verschoben werden, als umgekehrt. Jedocii ist die mittlere Anzahl dor grünen Zubt Linie unj- .i'aiix· die gleiche. 3 ο wo iil die roten als auch die grünon Zuütündü können leicht von einer bestimmten Station durch Beobachtung der empfangenen Impulse in der beschriebenen Weise boctimiat werden ·.

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Wenn die Aussendung der Abfrageimpulse einer bestimmten Station mit verhältnismäßig konstanter Frequenz auf willkürlicher Basis erfolgt, läßt sich methematfsch beweisen, daß mit steigender Verkehrsdichte (Anzahl der Stationen pro Quadratkilometer) die Anzahl der erfolgreichen Vergleiche, die eine Korrektur (Synchronisation) einer Station zur FoI^e haben, ebenfalls steigt und sich asymptotisch ungefähr 25$ nähert. Dies bedeutet, daß eine bestimmte Station ihre Synchronisationszeit um 25$ der Gesamtzeit, während der sie Abfrageimpulse sendet, korrigiert» Dagegen fällt bei gleiche Sendefrequenz mit fallender Verkehrsdichte, d_e he bei geringerer Anzahl von Stationen die W.Jir- • aoheinlichkeit für erfolgreiche Vergleiche und die daraus resultierende Korrektur unter die Zahl von 25$. Dieses Absinken des Wirkungsgrades ist im allgemeinen armen mbar, da nur einige wenige Vergleiche erforderlich s^ind, um eine angemessene Synohronisation zu erzielen und aufrechtzuerhalten, wenn nur einige wenige Stationen in dem Gebiet vorhanden sind_e Beispielsweise kann gezeigt v/erden, daß, wenn mehr als zehn Stationen auf einer

- Fläche von 25 000 qkm verteilt sind, Jede dieser Stationen ihren Takt nach 25$ ihrer Versuche korrigiert habsn will. Selbst wenn der Verkehr etwas dichter ist, bleibt diese Wüiix'scheinlichkeit noch im wesentlichen ungeändert, abder die Hauptentfernung zwischen synchronisierten Stationen wird kleiner» Bei geringerer Verkehrsdichte, z»B. zwei Stationen pro 25 000 qkm, sinkt die

' Wahrscheinlichkeit für erfolgreiche Vergleiche bei gleichblei-

, bender konstanter Zahl von Versuchen (Iq-Impulsen)» Beispielsweise sei im letzteren Fall angenommen, daß jede Station acht Synchronisationsversuche pro Sekunde unternimmt. Dann wird sich zeigen, dal3 die Brfolgswahrscheinlichkei t nur 12,5$ beträgt. Desiialb kann nur etwa, ein Erfolg pro Sekunde erwartet werden»

_o Dies ist jedoch ausreichend, wenn nur zwei Stationen in dem J^ Gebiet vorhanden sind.

^ Bei geringelter Verkehrsdichte ist der Wirkungsgrad des "rot-

^ grün"-Systeme bei gleicher willkürlicher ^-Impulsfrequenz *° geringer, dagegen steigt der Synchronisationswirkungsgrad mit steigender Verkehrsdichte, und das System arbeitet optimal»

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Schließlich ist es möglich, die willkürliche Impulsfrequenz mit fallender Verkehrsdichte zu erhöhen« Dadurch läßt sich der Wirkungsgrad de3 Systems noch v/eiter erhöhen· In der bevorzugten Ausführung der Erfindung, die in den Abschnitten VIII und IX beschrieben wird, wird das "rot-grün^M-Verfahren bei Aussendung der I₀-Impulse auf statistischer Basis entweder mit fester oder variabler Frequenz angewandt, um die Erfolg swahrscheinlichkeit entsprechend der Anzahl der Stationen in dem Gebiet zu optimisieren.

VII. Auswahl der Anzahl der zulässigen Sendeintervalle

Wie anhand von Figur 1 und in Abschnitt II beschrieben, sind bestiuunte S ende Zeitpunkte in Jeder 1-Sekunden-Periode der Datenübertragung vorbehalten, während ander-e Zeitpunkte (und das sich daran bis zum nächsten Zeitpunkt anschließende Intervall) ausschließlich der Synchronisierung bzw. der Aufrechterhai tung dee Synchronismus der Stationen untereinander vorbehalten sind. Es sei bemerkt, dai es wünschenswert ist, so viele Zeitpunkte zur Übertragung von Informationsimpulsen zur Verfügung zu haben, wie möglich,' da sich die pro Zeiteinheit übert cagbare Dateninenge mit steinender Zahl der zur Verfügung stehenden Ssndeseitpunkten erhöht. Andererseits ist es auch v.-änschenswert, die Anzahl der für Synchronitsationszy/ocke zur Verfii^uni, stallenden Zeitpunkte so o"^r°ß wie möglich zu machen, da di JS eil·- oU_: Synchronisierung dor Stationen untereinander eriorLierlich-.; Zeit minimisiert. En sollte jedoch erwähnt werden, cL'.J di ζ Vc.:::.iiidoru2l₀· der An^aiii der Zeitpunkte, d. h. die Ver-1-njurunj dor Zeit Intervalle zv/ijchen dan Sende^eitpunkten, ZW-- "errir-_o .runj α es mittleren Au 3 tun des der Stationen beiträgt, di e üich ::iitoin;oiaer synchronisi iren, da bei einer Ό a stimmt en A:^-^; 1 vo:: ät.j.tlo.¹ .n, die nit j ine; ■ be..;ti-.;:.;t<jn Freuuenz senden, !...!.■^•j 1-- ir . 2n ·:ί:ί::ο.:ί beüti.^atüü Zeit ρ unkt, seiia en werden.

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⁰^D OFiiQ,_NAL

In jedem Falle wird durch die Srhöhung der Anzahl der Zeitpunkte für Datenübertragungen .oder für Synchronisations- ^: zwecke die obere Grenze der Anzahl zulässiger Sendezeitpunkte einer Station durch die Möglichkeit eines Irrtums beim Empfang irgendeines Impulses bestimmt, nämlich ob dieser Im» puls in dem geradevorliegenden Sendezeitpunktsintervall oder in dem Vorintervall gesendet würde· Im allgemeinen kann der Empfang von Pseudoimpulsen, d. h. Impulsen aus einem Vorintervall, dadurch ,verhindert werden, daß ein ausreichender zeitlicher Abstand bis zu den zulässigen Sendezeitpunkten vorgesehen wird, so daß der Empfang dieser Pseudoimpulse durch die auf dem Übertragungswege dieser Impulse eintretende Dämpfung und/oder durch Unterbrechung des geradlinigen übertragungsweges durch die Erdoberfläche verhindert wird. In den meisten Fällen ist die Unterbrechung des geradlinigen Übertragungsweges infolge der Erdkrümmung zuverlässiger. Das Kriterium für die Unterbrechung des geradlinigen Übertragungsweges infolge der Erdkrümmung wird unten erklärt.

Ein von einer Station gesendeter Impuls wird von einer anderen Station im Abstand r nach t Sekunden empfangen:

wobei c die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals ist (300 000 km/3ec). Der Abstand eines Flugzeugs vom Horizont, das in einer Höhe h über der Erdoberfläche fliegt, ist:

(2) r_h = ( 2 . ^)^1/2 . 1,6 km

Deshalb ist der maximale Abstand zv/eier Flugzeuge, die in einer Ιίοΐΐό von h Metern fliegen und daß sich gerade noch über dem Horizont sehen können:

(3) 2 r_h = 2 ( 2 .

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Wenn der direkte Abstand r zweier Stationen größer als 2τ. ist, wird der von dem einen flugzeug gesendete Impuls von dem anderen Flugzeug infolge der Unterbrechung durch die Erdoberfläche stark gedämpft empfangen. Obwohl das nach der Unterbrechung duroh die Erdoberfläohe empfangene Signal infolge Brechung, Streuung und Zuiü ckwerfung des Signals über dem'Horizont nicht Null iat, wird die Amplitude doch ao stark gedämpft, daß es duroh eine geeignete Schwellwertschaltung 1 iicht unterdiückt werden kann.

Macht man sich die Erdkrümmung (den Funkhorizont) zur scheidung der Sendeimpulse zweier benachbarter Verbundgebiete zu Nutze, kann sich möglicherweise duroh unpassende Wahl der Sendezeitpunktsfolgefrequenz bei der Synchronisation eine Verwechselung mit bzw· Verwirrung zwischen bereits synchronisierten Stationen ergeben. Diese Verwirrung kann unter den verschiedenen Abfrage- und Antwortimpulsen eintreten, die während zweier aufeinanderfolgender Synchronisationsintervalle von zwei oder mehreren Stationen, dL e diese Impulse zur Aufrechterhaltung des synchronen Zustande verwenden, gesendet wurden. Um eine Verwirrung während dieser Intervalle zu vermeiden, darf ein in jinem zulässigen Zeitpunkt gesendeter Abfrageimpuls oder ein als Antwort auf einen empfangenen synchronisierten Abfrageimpuls gesendeter Antwortimpuls von keiner Station in einem Zeitpunkt empfangen werden, der dem nächsten zulässigen Sündezeitpunkt folgt. Der in einem bestimmten Synchronisationsintervall gesendete Abfrage- oder Antwort-Impuls sollte nicht in dem nächsten Syhchronisationäintarvall von einer anderen Station empfangen werden. Da in jedem Intervall die Antwortimpulse später als die Frage-Impulse gesendet werden, können die Antwortimpulse leicht als Verwechslungsquelle eliminiert werden, indem die Ausstrahlung der Antwortimpulse einer Station nach einer Zeit verhindert wird, die der loaximalen Entfernung P_max entspricht, bis zu der die Synchronisation mit anderen Stationen erfolgen 3 oll.

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«ι

Um dies quantitativ zu erklären-, sei angenommen, daß die maximale Höhe der Stationen (z.B. Flugzeuge), die das System anwenden, 12000 m beträgt. Aus obiger Gleichung (3) ergibt sich der maximale Sichtabstand 2r, zwischen zwei Stationen zu 900 km und eine übertragungs- bzw. Laufzeit von

—-— * 3 Millisekunden» Wenn das System so ausgelegt werden soll, daß sich die Stationen nicht mit anderen Stationen synchronisieren, die weiter als 160 km entfernt sind, kann der Sender jeder Station so gesteuert werden, daß er nach 0,577 Millisekunden, gerechnet vom Sendezeitpunkt eines eigenen Abfrageimpulses, keinen Antwortimpuls mehr sendet. Die Zeit von 0,577 Millisekunden ist die Zeit, die ein Antwort- oder Abfrageimpuls benötigt,'um 160 km zurückzulegen. Wird die Ausstrahlung der Antwortimpulse nach 0,5.77 Millisekunden unterbz'ochen, dann kann eine Station nicht =.uf Abfrageimpulse einer anderen Station antworten, die mehr als 160 km entfernt ist. Daraus folgt,

2r, + P daß, wenn die 3ynchronisations3endezeitpunkte —=~ —

Sekunden entfernt sind (3 + 0,577 =* 3,577 Millisekunden in obigem Beispiel), ein von einer ersten Station als Antwort auf einen empfangenen Abfrageimpuls, der von einer anderen Station in einem bestimmten Zeitpunkt gesendet wurde, gesendeter Antwortimpuls nicht von der .anderen in Sichtlinie der ersten Station befindlichen Station während des dem nächstei Zeitpunkt folgenden Intervalls empfangen werden kann. Der Grund dafür ist, daß irgendein Antwortimpuls der ersten

P
Station vor Sekunden (0,577 Millisekunden) gesendet

2r, wox'den sein uuß, v/Jlirend die Sichtlinienasjifc von —-— Sekunden (3 LTillisekundun) gewährleistet, daß der Impuls von einer in Sicht der ex-sten station befindlichen Station im gleichen Intervall empfangen wird. Für ein jenseits des Horizonts fliegendes Flugzeug wird der Antwort inipuls von der Erdoberfläcne unterbrochen bzw. .j ediimpft. Obwohl als Beispiel eine maximale Flughöhe von 12000 m gewählt wurde, wird darauf hingewiesen, daß dies auch allgemein

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für Flugzeuge gilt, die in größeren Höhen fliegen. Wenn beispielsweise die maximale Flughöhe h = 15000 m ist, dann erhöht sich die Sichtentfernung,und die Zeit zwischen den Sendezeitpunkten muß proportional ν Ii erhöht werden, um Verwechslungen zu vermeiden (siehe Gleichungen (2) und (3) oben)» EntQprechend kann die Zeit zwischen den Sendezeitpunkten verringert werden, wenn die maximale Flughöhe verringert wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß sich bei einem Abstand von 3*577 Millisekunden zwischen den einzelnen Sendezeitpunkten eine zulässige Sendefrequenz von nur 280 Hz für Datenübertragungen und Synchronisationszwecke ergibt. Dies entspricht ungefähr der Hälfte der Gesamtzahl der Zeitpunkte, die bei der Beschreibung von Figur 1 genannt vu rden, wobei nur ungefähr 80 Zeitpunkte flir die Synchronisation verblieben· Die Anzahl der Zeitpunkte kann jedoch auf die bei der Beschreibung von Fifciur 1 erwähnte Anzahl auf folgende Weise verdoppelt werden. Die Abfrage- und Antwortimpulse der bevorzugten Ausführung der Erfindung sind in Wirklichkeit Impulspaare, die wie in einem an sich bekannten TACAN-System, zur Unterscheidung gegenüber Rausch- bzw. Störimpulsen verwendet würden. Durch systematische Zuordnung· unterschiedlicher Abstande zwischen den Impulspaaren können vielerlei Impul3e in vcrscliiedenen Zaitpunitten unterschieden werdsi · So kann beispielsweise jedem Iinpulspaar, dem eeradzahlige Zeitpunkte (ITj-. 200, 202 usw. ) augeordnet :>ind, ein bestimmter Zwischen:/aum zugeordnet v/erden, während den Iiapulspaaren der ungradzahligen Zeitpunkte (Nr. 201, 203 usv·/.) ein anderer Abstand zu^eordn^t wird. Dann ist d-r Pseudoiupuls bzw. das p3eudoi::ipul3pä.,r, las in' einex,: geraden oder an^iraden Sendein ceX^-VaL 1 tJ-jr ο .sti:a:nt:in Station erscheint, ./her in dem u?i::.ittelba ■ vorj.:ij gan^enen Intervall gesendet vurde, falsch koJlisrt ur.d ^:.:-" ' daslralb außer Ac .t ^jl:-33:n werden. Wenn beispielowei ;e iie' station A in ciue.n gradzahligen Seitpunkt zu synchro-:! i.;i->;;: versucht und AOiV^e- und/o-ier .'^ntVyorti.:: J₁Ui se e..p_\'.'--jJ, v.ie in de... vui?an^u^u:\> '.e,: α: i_to rad ζ adligen

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Zeitpunkt gesendet.wurden, werden diese den falschen Impulsabstandscode haben, so daß sie von der Station A ausgeschieden werden können. Die zwei Zeitpunkte früher in einem jgr ad zahligen Zeitpunkt gesendeten Impulse würden dagegen von einer Station gesendet werden, die sd weit entfernt ist, daß die Amplitude dieser Impulse an der Empfangsstation zu klein ist, um noch festgestellt zu "werden. Deshalb,-,., kann die Anzahl der Zeitpunkte mit Hilfe.des Kodierungsverfahrens verdoppelt, werden, und zwar auf insgesamt 560 Zeit-., punkte, um bei obigem Beispiel zu bleiben.

Obige Ausführungen bezüglich der Pseudoäbfräge- und Antwort- . impulse gulten auch bei Vorhandensein einer nicht synchroni si er·? ten Station in dem Gebiet. Vfie schon zuvor gesagt,, wenn,.. mehr als einige wenige Stationen vorhanden sind, z.B. Flugzeuge, die sich in Sichtweite (über dem Horizont) zueinander befinden, ist die Flugzeugstation bereits synehx'onisiert, bevor sie sich vom Boden abhebt. Entsprechend obigen Ausführungen können die Signale der nicht synchronisiertem Station, wenn sie. sich in geringer Höhe oder am Boden, befindet, nicht von einer Station empfangen werden, die mehr als 480 km entfernt ist (wenn diese Stationen nicht höher fliegen als 12000 m)· Die Entfernung von 480 km entspricht einem Synchronisationsfehler des Oszillators der nichtsynchronisierten Station von , ungefähr 180°_e Dies bedeutet, daß diese nichtsynchronisierte Station ihren Abfrageimpuls um die Hälfte des Abstandes zweier Sendezeitpunkte später senden müßte, dauit ihr Abfrageimpuls nach dem nächsten Zeitpunkt, der an einer anderen 480 km entfernten Station beginnt, eintrifft. Wie schon zuvor gesagt, werden Fehler in dieser Größe durch eine grobe Synchronisation vermieden, die der Aussendung irgendeines Impulses einer nichtsynchronisierten Station vorausgeht,,

lach dieser Betrachtung einiger Kriterien, die zur Festlegung der Sendefrequenz beachtet werden müssen, um Verwechslungen zwischen den Abfrage- und Antwortimpulsen zu vermeiden, soll eine weitere mögliche Verwechslungsgefahr betrachtet werden» Diese Yerwechslungsgefahr ergibt sich, wenn Iiii'ormations-

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Signale von synchronisierten Bodenstationen und von beweglichen Stationen (Flugzeugen) gesendet werden. Wie anhand von Figur 1 erklärt und auch in figur 8 gezeigt, wechseln die Informationssignalsendezeitpunkte awiBchen Bodenstationen (geraden Zeitpunkten) und Flugzeugen (ungeraden Zeitpunkten)» Damit das System genau arbeitet, sollte ;jede Boden- oder Flugstation irgendeinen oder jeden empfangenen Impuls in Bezug auf seinen Ursprung im Raum (von einem Flugzeug oder· einer Bodenstation) und in Bezug auf seinen zeitlichen Ursprung (der Zeitpunkt oder das Intervall, in dem er gesendet wurde) bestimmen können. Der erste zu untersuchende Punkt wäre die Verwechslungsgefahr, die sich in Flugstationen zwischen Informationsimpulsen, die von einer Bodenstation gesendet werden, und Informationsimpulsen ergeben könnte, die von einem Flugzeug kommend empfangen'werden, das in dem vorangehenden Zeitpunkt sendete» Dies wird anhand von Figur 8 erklärt. In der Figur 8 stellt der -Zeitpunkt Ir. 3 einen Sendezeitpunkt eines in bestimmter Höhe fliegenden Flugzeugs dar, wahrend der Zeitpunkt ¥r. 4 den Sendezeitpunkt der Information einer Bodenstation B darstellt. Wenn ein erstes Flugzeug zu einer dem Zeitpunkt Hr. 4 folgenden Zeit Informationsimpulse empfangen kann, die von einem anderen synchronisierten Flugzeug im Zeitpunkt Ur. 3 gesendet wurden, können die von dem ersten Flugzeug empfangenen Impulse eine Verwechslung hervorrufen. Die Möglichkeit einur Verwechslung wird wiederum von der Höhe der Flu^station, der Zeit zwischen den Sendezeitpunkten und dem Abstand der Stationen' bestimmt·

Um bei obigem Beispiel zu bleiben, in dem die erste Flugstation, bei der eine Verwechslung eintreten kunn, in einer Höhe von 12000 m fliegt, ist diese Station 450 km vom Horizont ontx'ernt. Zum Zwecke der Erklärung sei ferner angenommen, daß die Sendezoitpunkte nunmehr mit einer Frequenz von 440 Hz uuftrotö-n. Dies bedeutet, daß die Zeit t. zv/ischen diesen Zeitpunkten 2,27 Millisekunden beträgt und ein Signal in dl eser Zeit eine Strecke d von 680 km zurücklegt. Damit ein von einem

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weiteren Flugzeug im Zeitpunkt. ITr. 3 gesendeter Informationsimpuls das betrachtete Flugzeug nach dem Zeitpunkt Ur. ■4 erreicht, und eine Verwechslung verursacht, muß der Abstand der ' beiden Stationen mindestens gleich der Strecke sein, die von einem Impuls in der Zeit zwischen zwei Sendeimpulse zurückgelegt wird.. In diesem'Beispiel sind dies 680 km. Deshalb muß eine » weitere Station, die Verwechslungen hervorrufen kann, mindestens d - r, km (oder 680 - 450 = 230 km in diesem Beispiel) jenseits des Funkhorizonts dex¹ ersten Station sein. Damit die Übertragung zwischen zwei Flugzeugen nicht durch den Horizont gestört wird, mxiQ das weitere störende Flugzeug in diesem Beispiel mindestens 3000 m hoch fliegen. Somit ergibt sich in all denjenigen Informationssendezeitpunkten und denjenigen folgenden Intervallen, die möglichen Störflugzeugen zugeordnet sind, die in Höhen unter 3000 m fliegen, keine Interferenz oder Verwechslung in dex* ersten Station, da die Informationsimpulse der möglichen Störstationen von der Erdoberfläche unterbrochen werden. Wenn, das mögliche Störflugzeug in größerer Höhe fliegt, als für die geradlinige Sichtweitenausbreitung ex*forderlich ist, und Verwechslungen hervorrufen kann, dann besteht die Möglichkeit, daß in der ersten Station Interferenzen auftreten, und zwar in dem Intervall, das demjenigen folgt, das der Informationsübertragung der in 6750 m Höhe fliegenden Flugzeuge zugeordnet ist*

Im allgemeinen kann keine Interferenz oder Verwechslung dar Informationsimpulse zweier FIu₁^a eu_ö-c eintreten, wenn die Summe der Entfernungen der beiden 3tatIonon bis horizont kleiner ist, als die Strecke, die ein l in der Zeit zwischen zwei 3endezeitpunkten zuz-ücklege-n kann. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß ein Informationsimpuls in dem richtigen Intervall ο^pfangen wird, wenn d«r Abstand der Stationen kleiner ist als die Strecke, die der Impuls zwischen swei Sendezeitpunkten zurücklegen kann. Werm diese Bedingung nicht erfüllt wird, was nur in einem

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kleinen Bruchteil aller Fälle der Fall sein wird, nämlich wenn beide Stationen in verhältnismäßig großen JTühen fliegen. und einen großen gradlinigen Sichtausbraitungsabstand.haben , genügt eine Impulskodierung, um die von Flugzeugen gesendeten Informati-onsimpulse von den von Bo'denstationun gesendeten zu unterscheiden. In diesem Falle sind den ungeraden und geraden Sendezeitpunkten der Flugzeuge und Bodenstationen verschiedene Impulskodes augeordnet. Biese Kodierung kann sich auf die Impulsabstände beziehen wie. oben erklärt. Beshalb kann ein Flugzeug in jedem beliebigen ungeraden oder geraden Zeitpunkt feststollen, ob die empfangenen Infornationsimpulse von einer Statiqn.kommen, die in einem,, ungeraden oder geraden Zeitpunkt sendet, 'wenn der Kode dsiu. augenblicklichen Sendete it punkt entspricht, dann wird der Impuls angenommen. Wenn der Impuls entsprechend dem vorangegangenen Zeitpunkt kodiert, ist, -.wird er unterdrückt„ .'^emäß den liier angewandten Konzept,, wird die erv/artete Anzahl möglicher interferierender Info..·.; tio?iai::ipulse in einer Station so niedrig gehalten., daß dia Vtah,.-sclieinlicl'il:eit, daß zwei Flu^^eugimpulspaare zuiälli_o de.i Bodanstation .impulsabötaiid ..lci'byn, äußerst gering ist.

Eine al dere I-.lü^liciikeit zur Ausucjialtunj der .veni^-un Flugzeuginforiaationoirapulse .-!.us vorangehenden Intervallen, die interferieren und eine Verwechslung mit den euj.;.C^nt;e.ien 3odeninformatior.üiupuloen hervorrufen können, Dietet die relative Intensitätsdifferena der von einem Flugzeug empfangenen Impulse, die sich aus den Abständen d^r Stationen ergibt. Angeno-j-aon, dt.s erste in Betracht gezogene Flugzeug und das potentielle Stor-lu^zeug befinde! sich b-jide im schlechtesten Falle in ihrer maximalen Höhe· Dann ist der Abstand der beiden Flugzeuge so ^voß, daß das Amplitudenverhältnis des von der Bodens tation im betrachteten Intervall gesendeten Signals zu der. von lau otorf lug zeug im voran^e¹. enden Intervall und im betraclitetün Intervall von den araten Flugzeug empfangenen Inform- yLo::3i,._:puls a^ Ort dos erstüii Flugzeugs minimal'

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ist. Dieses Verhältnis läßt sich wie folgt "berechnen. Der Abstand des empfangenden ersten Plugzeugs von der Bodenstation möge r und die Strecke, die ein Signal in der Zeit zwischen zwei Sendezeitpunkten zurückliegt, möge d sein. Nimmt man dann für den Abstand der Sendezeitpunkte beispielsweise 2,27 Millisekunden an, muß die Entfernung bis zum Störflugzeug d + r oder 680+ r km betragen, damit der während des vorangegangenen Intervalls gesendete Interferenzinformationsimpuls des Störflugzeugs gleichzeitig mit dem Informationsimpuls der Bodenstation eintrifft. Das Amplitudenverliältnis der beiden Signale iat

Dieses Verhältnis nimmt mit steigendem r zu_e Fliegen jedoch beide Flugzeuge in einer Höhe von 12000 m, ist der maximale Abstand der beiden Flugzeuge (infolge des Horizonts) 900 km, so daß ijich aus der Differenz r, - d das maximale r, d.h. ' r ergibt, in diesem Beispiel also 220 km. Das kleinste

r .Verhältnis der Signälamplituden ist deshalb -T-r^r— » das sich

P max · in diesem Beispiel also zu (220/900) oder ungefähr - 12 db ergibt. Ist der Abstand des Flugzeugs von der Bodenstation kleiner als 80 km, beträgt die Signaldifferenz - 20 db, während sich jenseits von r „^ (220 km), gerechnet von der

TTIu. X

Bodenstation nahezu überhaupt keine Int^rferenzsignale ergebeil. Du ,.On ent Jp. rechende Einstellung dor Verstärkung des E:.:prä:ijers -.iincr FIu₀ ^-S tat ion, niimlicli uo, daß oijnale mit kleinerer Amplitude als es dem kleinsten Signc-lvsrii'-ltnis (-12db) entspricht, nicht verstärkt wenden, können alle Signale, die aus größeren Entfernungen als d - 6c0 km gesendet werden , einfach aufgrund ihrer Amplitude unterschieden und ausgeschieden werden. Bei obiger Beschreibung wurde natürlich gleiche Ausgangsleistung sowohl der Fln^juug- als; auch der ■Bodenstationen, d·. ^.; nummern Trötkde,. w lit-jjv uie Bodenstatio- " nen vorzugsweise ..:it größerer Leistung rioiiden, um ein -Möglichst

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großes Verhältnis von Mutz- zu Störsignalen auch in extremen Entfernungen für Navigations zwecke zu erhalten, weil dadurch. Störsignale leichter von lutzsignalen unterscliieden und ausgeschieden bzw. unterdrückt werden können« Die Einstellung der Verstärkung des Empfängers kann auch automatisch mit Hilfe einer geeigneten selbsttätigen Verstärkungsreglung oder von Hand erfolgen, so daß nur Signale oberhalb einer bestimmten Amplitude verstärkt werden. Dies ist bei Rundfunkerapfungern üblich»

Als nächstes sei untersucht, ob Interferenzen oder Verwechslungen in einem Flugzeug zwischen Inf or mat ionsimpulsen eines anderen Flugzeugs, die in dem betrachteten Zeitpunkt gesendet werden, und Informationsimpulsen einer Bodenstation auftreten können, dt e. in dem vorangegangenen Zeitpunkt gesendet wurden. Da in dem "beschriebenen Beispiel die Entfernung des Flugzeugs vom Horizont 450 km beträgt, wenn es 12000 m hoch fliegt und die Zeit zwischen zwei Sen— dezeitpunkten 680 km entspricht, können derartige Interferenzen nicht auftreten, da eine möglicherweise störende Bodenstation jenssits des Horizonts liegt. De3!ialb sind Inlarferenzen an sich nicht so problematisch solange die Zeit t. zwischen den Söndezeitpunkten entsprechend gewühlt Y/ird. Auch die Interferenz der Signale zweier Bodenstationen in der einen Bodenstation ist an α ich nicht problematisch _t d ·:■. lie Signale der Bod ans tat ionen iia all^juai neu nicht ge-

iapfarioöii wurden, weil sici· die Stationen au*äer , d.h. in Bo^ug zueinander untei-üalb. des Horizonts befinden . ooiuit ergibt sich auch keine Verwechslung, v/jil t. nicht übüx'sc'ü.'itteii v/i^-d.

Dl-3J-; ADscimitt kurz zusammenfassend kai η gesagt werden, da« iii; verschiedenen Kriterien fur die Auswahl der Sendefr.J4uenz zur I.Iiaimi3ierung der Möglichkeit der Verwechslung von Impulsen, sowohl der Impulse von Bodunütationen als liLic'.ι d^r Impulse von I'lugstationen infolge des E-ip^'angs einer von Impulsen erörtert wueden. Im allgemeinen vvii'd

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zur Llininisiexnmg der Verwechslung die Unterbrechung der Signale durch die Erdoberfläche zu HiIi" e _Ouao,:vaen. Anhand einos Baispiels wurde ein System bescxxxaeb;jii, in dem eine Inpulskodierung für die geraden und ungeraden Zeitpunkte angewandt wird, wie es bei einem bevorzugten Ausfuhr ungsbei spiel der Pail ist, und es wurde geneigt, daß sieh für Plugs tat ionen, die in einer llaximalhohe von 12000 m fliegen, zur Vermeidung von Zusammenstößen bis zu einer Entfernung von 50 km, eine Gruppe optimaler Frequenzen für Synchronisations- und Informationsimpulse, nämlich 560 Hz bzw_o 440 Hz ergab, .lean das System mit 440 Hz arbeitet und 200 Zeitpunkte den Inforniatlonoimpulssn zugeordnet werden, dann werden diese Impulse in einer Zeit von

sek gesendet, während_ für die Synchronisation t-jtt sek

verbleiben, in denen 305 Zeitpunkte mit einox* Frequenz von 560 Hz αuf treten. Zwax* wurden in Abschnitt II 350 Zeltpunkte pro Sekunde fax* Synciironisationszweclce diskutiert, ab-JX* der Vox'last dieser wenigen Z^it^unkte beeinträchtigt die Synchroniüationsfähigkeitün der Stationen kaum.

In Praxi wird die Anzahl der Sondezeitpunkie pro Zoiteinheit unter Beriicksi el it igung der ve-•scliiude'iuii, oben diskutierten Kriterien ausgewählt und kann grußer oder kleiner als 440 Hz sein. Dabüi wird schließlich ein Kompromß angestrebt, der eine angemessene Jlugveriiiuhrssteuerung, Vermeidung von Zusammenstößen und die Messung von Abstajid und Richtung ermöglicht und bei de.i sici,. die uefuhx· der Verwechslung von Sendeimpulsen entsprechend der naximalen Geschwindigkeit und Höhe, in der die Flugzeuge ü iogun können, die dieses Systi^ verwenden, ;>ux" ο in .MLndostinaß reduziert. V/ie aucji bezüglich der Abfrage- und Antwort impulse erwähnt -./urdu, bringt selbst der Eintritt einer nichtsynchronisiertüii Station in das Verbundgebiet und die Ausstrahlung von Info liuationsimpulsen durch diese nichtsynchro-

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nisierte Station das Problem einer Verwechslung in den Boden- oder Plugstationen mit sich. Daraus ergibt sichy¹ daß das erfindungsgeinäße System mit irgendeiner beliebige! Anzahl von Zeitpunkten pro Zeiteinheit oder mit verschiedenen Frequenzen für die Information3impulse und die Synchroni sationsiiapulse betrieben werden kann» Obwohl für Informations- und Syao^ronisationazwecke verschiedene Frequenzen gewühlt werden können, wird vorzugsweise nur eine einzige Frequenz verwendet, um die Taktgeberschaltungen in jeder Station zu vereinfachen. Deshalb kann die bei der Beschreibung von Figur 1 angegebene Frequenz von 548 Hz verwendet werden, obwonl sich dann infolge der Verkürzung von t₁ die Walirsc ,einlichkeit einer Verwechslung gering erhöhte Diese geringfügige Zeitverkürzung kann aber im :illgemeinen in Kauf genommen werden· . ,

VIII. Anlage _;

Figur 9 zeigt, ein Blockschaltbild der. !-.auteile, die gonaß · der Ei'finduii_t; in .iner Station vexnve'idet v/ard-j.i, Jude stationäre oder be\/e_oxiche Station, die lach obi.jeir. Systea arbeitfin soll, αϊ thült eine so Ichs Schaltung. Das Kernstück jeder .Schaltung io.t der synchronisiert e Oszillator 130, der mit ähnlichen Oszillatoren aaideror Statiqncn .:.it L'il^'e von Synchroniaiersoli^ltungen 132 synchronisiex^t und synchron gehalten /.ird., V/i-o schon bei xle_tr Beschreibung von Figur 4 gesagt, vcrv;endtn die SynchronisierGChultunjen 132 die von der Station ^eao--ideten Abfrage impulse und die von taideren Stationen u--i:alte-ien Abfrage-, und Antuortinpulse ^ur Synchroni sr.tiq-1. Dicoe letzteren Impulse werden von einer An-, tenne 146 e.^priaiuvjii und übor einen Sender-Bapfüngtr-Schalter 144 einen iS...pfLinger 14S zugeführt, wo sie zunächst von Dekodierern 150 dekodiex't und danri■-doi;. ,-uyncLronisiurachaltungen zug\2fahrt './c;rdj,:. Die.Dekodierer 150 3orti,er3n aucli -, die Impulse ;--us, lic :"ur die Zwe,cko der I7avig.atioii und Vermeidung, von ÜUoLCi-üiutöiie:·!, zur Abstanfipaessun^; usv;. vcr- , wendet -,ve.-aji sollen. D-r sy.!CiironiGierte Os^illctor 200 steuert -VIj J₁/.!.-..z-\2 '.:i,3o*i\:.t-a:\; 134, ier die Taktintei*valle

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"bzw. zeitlichen Abst.lnde zwischen den Sendezeitpunkten auf die ausgewählte Frequenz entsp rechend der Anzahl der *' Sendezeitpunkte pro Sekunde oder einer anderen vorherbestimmten Periode festlegt.

Dia von der Taktsclialtung 134 erzeugten Zeitpunktsimpulse werden mehreren Schaltgliedern 136 zugeführt, die noch weitere Daten in Form von Datenimpulsen entsprechend der Stationshöhe aus einem Abfrageimpuls einer anderen Station erhalten. " !Bei gleichzeitigem Auftreten eines Zeitpunktimpul- *■' ses von der Schaltung 134 und eines Datenimpulses wird der entsprechende Impulsgenerator der Generatoren 140 ausgelöst, der dann das Signal für den Abfrageinpuls I der Station, für den HöheniniO^mationsinipuls A und den Antv/ortimpuls R liefert. Der Index "o" soll da"bei aux die eigene (own) Station hindeuten, die gerade beschrieben wird. Der Startiupuls B wird ebenfalls zu Beginn jedes 1-Sekunden-Intervalls erzeugt. Die Ausgangsimpulse der Generatoren 140 werden zunächst einem Funksender 142 un-J. dann über den Sender-Smpfängar-Scr.alter 144 der Antenne 146 zugefühx't. Wie unten beschrieben wird, werden die Schaltglieder 136, die die Ausstrahlung der I_Q-Impulse steuern, statistisch durchgeschaltet, um zu erreichen, daß die Versuche zur Synchronisation, v.'ie oben oeschriobö:n, statictlscl-, ',rfeigen»

Figur 10 ist ein detailliertes Blocl:sc laltbild der Bausteine, die in jeder beweglichen und stationäre _ Station verwendet werden. Die 3c^;iü. Zungen in dem vun gestrichelten Linien eingerahmten Teil I sind die Standard-Sender-Bmpfänger-Schaltungen; der Teil II enthält die Synchronisations- und © Tafctschaltungen; die Schaltungen von Teil III "beziehen sieh

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s> auf die Erzeugung der Impulse für die Schaltglieder in Yer- ^ bindung mit der Aussendung der Daten- und Synchronisationsj~ information; und die in Teil IV gezeigten Schaltungen sind β die Dekodierschaltungen zur Trennung der Daten und der von

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anderen Stationen für Synehroniaationszwecke erhaltenen Impulse* Die zur Kennzeichnung der verschiedenen Impulse und Schaltungen verwendeten Symbole entsprechen den früher in Abschnitt II gewählten Symbolen. Der Index "o" bezieht sich v/iiider auf das "eigene" Flugzeug, in dem die einzelnen Bausteine angeordnet sind.

Zunächst sei der Empfängerteil des Teils I betrachtet. Von einer Antenne 26 werden die von anderen Stationen gesendeten Impulse empfangen und über einon ocndux'-ülnpfiinger-Sclialter 24 einem Empfänger 28 zugeführt. Die Au .g.mgsimpulse des Smpfüngers 28 werden beispielsweise wie bei dem bekannten TACAH-System dekodiert, und die empfangenen Impulse R und I am Ausgang der Dek_ojlierer 96 und 98 wox'den der Dyncaronisationj-Peiilersteuersclialtung 42 ziugefünrt. Ferner ist am Au _oang des Eijpfängurs 28 vor den Dekodierern ein oignalpegei-l&Lnetellur 29 angeordnet, um die Impulse mit kleiner Amplitude von Stationen jenseits des Horizonts, die eine Verwechslung hervorrufen können, auszuscneiden und zu unterdrücken. Dies v/uz'de bereita in Absc.mitt 711 erläutert«, ■

Di3 in dem Schaltungsteil II angeordneten Takt- und Syncaronisiürschaltungeii enthalten einen herkömmlichen Spannungs-gesteuerten Oszillator 40, vorzugsweise ein quarzstabilisierter Oszillator, dessen Ausg,.nsfrequenz bzw. -phase von der Ausgangsspannung dor Synchronisationu-Fehlersteuersc/.altung 42 gesteuert wird. Geeignete Spaimun^s-gesteuerte Oszillatoren sind an sich bekannt und brauchen deshalb hier nicht ηΓάΐύχ· besciiriübbn iiU v/e-rden. Die Synclironisationsfeh—

42 erapf,',ngt die Impulse I und R von den

Dekodierern und die oigoaen Abfrageimpulsie I der Station, die von dem Generator 84 geliefert werden. Das ZeitveriiLLltiiiu zwischen diesen dx'ci Impulsen v?ix'd in der anhand· von der I¹IgUr 4 beschriebenen Weise geiieesen. Dabei erzeugt die üc/ialtung 42 eine Aufgangs spannung, die den Oszillator 40 so steuert, dai3 er üiit den Oszillatoren der übrigen

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Stationen in dem Gebiet synchronisiert wird. Wie schon zuvor erwähnt, verschiebt diese Fehlerspannung die Phase des Oszillators 40 entweder vor oder zurück, um den Phasenfehler auf die Hälfte des Phasenabstandes zu dem Oszillator der übrigen Station zu vermindern. Da alle Oszillatoren 40 von Anfang an sehr stabil ausgelegt sind, ist der zur Synchronisation irgendeines Oszillators erforderliche Korrekturwert verhältnismäßig klein.

Der Ausgang des Oszillators 40 X3t mit dem Eingang eines Frequenzteilers 44 verbunden, der die Frequenz des Oszillatorausgangssignals auf eine der Zahl der zulässigen Sendezeitpunkte entsprechenden Frequenz untersetzt. Verwendet man beispielsweise 548 Zeitpunkte pro Sekunde, dann liefert der Oszillator 40 ein Vielfaches dieser Frequenz und zwar eine Frequenz, die nahezu im HF-Bereicn liegt, so daß kleinere, leichter stabilisierbare Bauelemente verwendet werden können. Diese höhere Frequenz wird dann von dem Frequenzteiler 44 auf den gewünschten 7/ert untersetzt. Derartige Teilerschaltungen sind an sich bekannt.

Das Ausgangs signal des Frequenzteilers 44 v/ird eineui Zeitpunkt-Impulsgenerat or 46 zugeführt, der eine Anaaiii von Impulsen pro Sekunde liefert, die gleich der Frequenz des Ausgangs signals des Teilers 44 ist. Diese Inipulse entsprechen den Sendezeitpunkten. Der Sendeseitpunkt-lEipulsgenerator 46 kann beispielsweise ein an sicn bekannter asymmetrischer monostabiler klul ti vibrator sein, der von dem Ausgangssignal des Frequenzteilers 44 beispielsweise im Eulldurchgang des Ausgangssignals getriggert wird. Di.se Sendezeitpunktimpulse ;Laben vorzugsweise eine verhältnismäßig kur^e Impulsbreite, um d.-as Auftreten jeden Sendsiieitpunktes •genau zu definieren oder zu lokalisieren.

Die Impulse des Generators 46 werden in einem Zähler 50 gezählt, der vorher so eingestellt wird, daß er nur· bis zu einer Zahl zählt, die gleich der Anzahl der Sendezeitpunkte

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in dem gewählteh Zeitabschnitt ist. Wie bei der Beschreibung von Figur 1 gesagt, kann diese Zahl 548 sein. Allerdings hängt die Zahl der möglichen Sendezeitpunkte von den verschiedenen, oben diskutierten Betriebskriterien ab. Wenn der Zähler nach einer bestimmten Zeit, die eingestellte •Zahl aisgeeählt hat, wird er automatisch auf null zurückgesetzt. Die zum Zählen benötigte Zeit entspricht dann einer gröSeren Periode, z.B. einer Sekunde, innerhalb der die am Zähler eingestellte gewünschte Anzahl der Sendezeitpunkte liegt· Entsprechende Zähler, die bis auf eine eingestellte Zahl zählen und sich dann selbsttätig &,ut null zurücksetzen, sind an sich aus der digitalen Rechentechnik bekannt und brauchen deshalb nicht ausführlicher beschrieben uu werden. Wenn die grobe Synchronisation angewandt wird, z.B. beim iueueintritt einer Station in ein Verbundgebiet, wird der Zähler 50 von den 3tartimpulsen'B anderer Stationen zurückgesetzt.' Diese Impulse gelangen über den B-Impulsdekodierer 90 und den Synchronisationsschalter 52 auf den Zähler. Bei aesciilosseriem Schalter 52 werden die Impulse B L-.uch den Oszillator zugeführt,' um diese·! mit den B-Impuls en au synchrones ie ren. Dadurch wird der Oszillator grob mit den anderen Stationen synchronisiert und zwar mit einen Zcitfoliler, der gleich dor Übertragungs— zeit zwischen dan beiden Stationen ist. 7'ie £Gsagt, ist dies ein selmelleror V/g^ sur Synchronisation -jiner Station mit cinöin Veroundguhict. Dar¹ 3c.-.vi/itsr 52 wird dann nach kurzer Zeit v/i öder geöffnet, so daß die endgültige Pein-Syncaronication uit Hilfe der
steuerscitaltu>:j 42 eri'üljon

nge die itatio:· jrob B^^r;tc^:xo::ijiort iöt, sind auch die folgenden Zeitpunkte der grü.ji;i'ea Periode mit den empfangenen 3-Iiapulse:: jynciironi'Si ort,' uä eier Oszillator 40 ölt diesen esapfansc^en Impulsen in Phase ist. Deshalb hat jeder folgende Sends^eixpunkt und $eü.Q? gesendete Impuls in der. größeren Periods dar. gleichen rno.se-^föliler in Be^ug auf den

entsprechenden SendeZeitpunkt derjenigen Station, die den Impuls B sendete. Der erste Teil der zweite.η Periode wird zur Sendung und zum Empfang τοη Informationen und der zwei-.· te Teil für Synchronisationszwecke verwendet·

Jedesmal, wenn der Zähler 50 zurückgesetzt wird, sei es selbsttätig "beim Erreichen der eingestellten 2ahl oder bei Empfang eines B-Impulaes, triggert er den B -Impulsgenej rator 80 so, dafl· dieser einen B -Impuls abgibt, der den ; Beginn der gröfleren Period· Markiert· Der Impuls B₀ rom ι- Generator 80 wird einem Modulator 21 zugeführt» wo er einem frägersignal auf moduliert wird· Das moduliert· Trägereignal gelangt über einen Sender 22 und den S/E-Sohalter 24 zur Antenne 26· Der gesendete Impuls B kann von anderen j Stationen zur groben Synohronieation verwendet werden, wie oben beschrieben. Der B -Impulsgenerator 80 und alle übrigen Impulsgeneratoren in der Anlage sind Schaltungen, die kodierte Impulse erzeugen, um sie voneinander unterscheiden zu können. Zur Kodierung wird vorzugsweise der Impulsabstand herangezogen, obwohl auch andere Kodierungsarten auf der Basis der Impulsamplitude, -frequenz oder -phase ■angewandt werden können.

Der von dem Generator 80 erzeugte Impuls B_Q wird auch einem Funktionsimpulsgenerator 70 zugeführt. Der Punktionsimpulsgenerator 70 erzeugt ein Funktionssignal, das einem Höhenschaltglied 72, einem Abfrageschaltjlied 74 und einem Antwort3chaltglied 76 zugeführt wird. Des Signal des Funktion simpulsgen orators 70 hält das Höhenac:..'altglied 72 von den Sendei-eitpunkten No 1 bis No 200 offen, so daß ·* die Flugzeug-Höhcninfo onation gesendet v/erden kann, und to hält die Auf rags- und Aviv.vortschaitgli „ciöi- 74 und 76 wälik> rend dieser Zeit ^cjcj.iioasen. Dor Punk υ ionaiupulagenorator ^¹ iot beispielsv/eiiJu ui"i herkoiaialicliur 'uiitabiler 'Jultivi- ° brator, der bei Σ ι i';. ι_ο· des Trigg'eri^iuUl-Oo B_Q an co Au3gan_o υ inen po-itiv^ri Impuls abgibt, u^l- vu;:, Zeitpunkt

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NO 1 bis ITo 200 a.'.uert. Dieser positive L..puls ./ird dem

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Höhenaohaltglied 72 zugeführt and Öffnet dieses. Der negative Impuls, der am anderen Ausgang dea Multivibrators erscheint, wird den Schaltgliedern 74 und 76 zugeführt, um diese-Sohaltglieder geschlossen zu halten. Ψθώχϊ der positive Impuls von dem Generator ondet, kippt der Multivibrator auf die andere Seite, so daß das Schaltglied geschlossen wird und die Schaltglieder 74 und 76 geöffnet werden.

Das Höhenschaltglied 72 wird außerdem so gesteuert, daß es nur in einem ungeraden oder geraden Sendezeitpunkt geöffnet v/erden kann, ;je nach dem, ob es sich um eine bewegliche oder um eine Bodenstation h<^ndelt. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß dem Funktionsgenerator 70 ein weiterer¹ ungerade/gerade-Punktionegenerator nachgeschaltet ist, der mit dem Höhenschaltglied verbunden .ist, so daß das Höhenschaltglied nur w.Jirend der ungeraden oder geraden Sendezeitpunkte geöffnot wird. Dieser ungerade/gerade Funkt ionagenerator wird von dem Beginn des Impulses von dem Generator 70 getriggert und liefert Schaltimpulse, deren Dauer gleich der Zeit zwischen zwei Sendeaeitpunkten ist, wobei die Schaltimpulse die geraden Sendezeitpunkte für eine Bodenstation austasten. Das Höhenschaltglied 72 wird dann so ausgelegt oder vorgespannt, daß der i\mktionsimpuls und der ungerade/gerade- Schaltimpuls gleichzeitig auftreten müssen, um das Schaltglied 72 zu öffnen.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die ungerade/gerade Sendefunktion dadurch verwirklicht, daß der Höhenmesser veranlaßt wird, nur in einem ungeradzahligen Zeitpunkt ein Ausgangssignal zu erzeugen. In einer Bodenstation wird der Bodenstatlons-Informationagenerator β nur in den festgelegten geraden Sendezeitpunkten ausgelöst. Btea wird unen beschrieben·

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Ein Zufallsimpulsgenerator 6Q iat ebenfalls in dem Teil II enthalten· Der Zufallsimpulsgenerator wird zufällig oder statistisch getriggort, z.B. von einer Rauschquelle, so daß er pro Sekunde so viele Impulse abgibt, wie Rauschsignale von der Rauschquelle einen bestimmten Schwellwert überschreiten.' Der Schwellwert kann fest vorgegeben sein, wodurch die Frequenz der Impulse I verhältnismäßig konstant bleibt. Vox-zugsweise ist der Schwellwert jedoch ve ränderlich, so daß sich die Impulsfrequenz mit abnehmender Anzahl von Stationen in dem Gebiet erhöht. Dies läßt sich durch Zählen der Anzahl der in einem Zeitabschnitt von einer Sekunde empfangenen Impulse B und duroh Erzeugung einer Schwellwertspannung (A,G,G) im Generator 60 erreichen, die proportional der Anzahl der empfangenen Impulse B ist. Mit abnehmender Anzahl empfangener Impulse B sinkt auch, die Schwellwert spannung, was eine Erhöhung der I Impulsfrequenz zur Folge hat. Jeder Impuls des Generators 60 bereitet ein 2ufallsschaltglied 64 nicht ganz so lange (zur öffnung) vor, wie es der Zeit zwischen zwei Sendezeitpunktimpulsen entspricht. Dies bedeutet, daß der nächste Sendezeitpunktimpuls vom Generator 46 durch das Schalt— glied 64 gelangt, nachdem dex* Zufalls impuls erzeugt ist· Das Zufallsschaltglied 64 wird beispielsweise von einem monostabilen Ilultivibrator, der einen üchaltiupuls der gewünschten Lunge abgibt, wenn er von dein Iiupuls des Generators 60 getriggert vvix-d, und einem UITD-GIied gebildet. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators ist hiit dem einaa Eingang des OTD-GIiedes (nicht gezeigt) und der Ausgang des Sendezeitpunktsimpulsgenerators 46 mit deüi anderen Eingang des UITO-GKLi edes verbunden. Bei ^leichzoi-f tigern Auftreten des Schaltimpulses und eines oendezeitpunktimpulses an den Eingängen des UND-Gliedes 64 gelangt der Sendezeitpunktimpuls durch das UND-Glied auf den üingang eines Abfrageimpulsschaltgliedes 74, das ebenfalls ein UND-Glied ist. lenxi das Schultglied 74 von dem Generator 70 einen Punktionsimpuls mit ontspreeilender Polarität an seinem anderen Eingang würend der Zeitpunkte No 200 bis No 548 erhält, gelangt der Sendezeitpunktiiapuls von dem

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Sohaltglied 64 durch das Sch-iltglied 74 zum !^-Impulsgenerator 84. Der Impulsgenerator 84 erzeugt den eigenen Abfrageimpuls I der Station aufgrund des Sendezeitpunktimpul— see. Wie achon zuvor gesagt» kann der Impuls I aus zwei Impulsen bestehen, deren Abstand kodiert ist, um eine Devkodierung in eine andere Station zu ermöglichen. Dies entspricht dem bekannten TACAN-System, und die Schaltungen. zur Erzeugung dieser Impulspaare sind ebenfalls an sich bekannt· In einer beweglichen Station werden dem einen Eingang dee Höhc-nscaaLtgliedes 72, das ein UIID-Glied mit mindestens drei Eingängen ist, die Sendezeitpunlctinipulse des Generators 70 zugeführt. Die anderen beiden Eingänge erhalten jeweils das Punktionssignal des Generators 70 und einen Impuls "h" in einem Zeitpunkt, der de.; .ühenbereich entspricht, in dsu sich die bev/egliche Station befindet.

Das Schaltglied 72 wird zur Durci.scJXaItUIi₀" oine3 Sendezeitpunktimpulses d^-ch das gleichzeitige Auftreten des Punktionsimpuloes (..vlhrend der Zeitpunkte ITo 1 bis No 200), des Impulses h und dex- Zeitpunktimpulse vorbereitet. Der das Schaltglied 72 passierende Lapuls triggert den A₀-Impulsgenerator, oo daß dieser einen Impuls A in dem Sendezei'tpunkt erzeugt, der dem Höhenbereich der beweglichen St. tion entspricht·

Eine Schaltung zur Erzeugung der Impulse h ist in Figur 11A gezeigt. Die Höhe des Flugzeugs vvi:i mit Hilfe eines herkömmlichen barometrischen Höhenmessers 160 gemessen, der den Abgriff 161 eines Potentiometers 162 Über eine mechanische Verbindung 163 verstellt. Die an dem Abgriff 161 abgegriffene Spannung, deren Grüße eine Punktion der Höhe, des Flugzeugs ist, wird de., einen Eingang eines Schaltgliedes 165 zugeführt, dessen andere Einga^agroße der von deüi Generator 80 erzeugte I...puls B ist. ',Venn der Iizpul3 B an. ieLi Schaltglied 165 ansteht, was zu Beginn einer jeden grü3aren 1-Sekunden Periode der Fall ist, wird die Spannung an de... Abgriff 161 der Steuerelektrode einer lupulsverzögerungsschaltung, z.S· einem Phantastron 167»

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zugeführt. Das Phantastron erzeugt einen Ausgangsimpuls h in einem Zeitpunkt, der von der Größe der der Steuerelektrode zugeführten Eingangsspannung abhängt. Das Potentiometer 162 ist zur Erzeugung einer Spannung geeicht, die das Phantastron seinen Ausgangsimpuls kurz vor dem ungeradzaliligsii Zeitpunkt abgeben läßt, der dem Höhenbereich ent-'spricht, in dei.i das Plugzeug fliegt. Die Dauer des Impulses h iat kleiner als die Zeit zwischen zwei Sendezeitpunkten.

Der Ausgangs impuls h des Phantastrons. 167 wird einem Eingang des Höhensclialtgliedes 72 zugeführt, das auch die Punktionsimpulse vom Generator 70 und die Zeitpunktimpulse vom Generator 46 erhält. Bei g]e ichzeitigem Auftreten aller drei Impulse, des Impulses h, der Funktions-und der Zeitpunktimpulüe, gelangt der Zeitpunktimpuls durch das Schaltglied 72 zum A -Impulsgenerator 82, der den Höheninformationsimpuls A erzeugt. Der Impuls A_Q ist wunschgemäß

und wird über den Modulator 21, den Sender 22 und Antenne 26 gefeendet. Auf diese Weise wird der Impuls A in dem der Holte, der Station entsprechenden Zeitpunkt gesendet. . .

Be Bei darauf Hingewiesen, daß auch andere Informationen auder der Höheninformatien durch Ausstrahlung der Impuls A In den zugeordneten Zeitpunkten gesendet werden können. Beispielsweise kam auch der wahre magnetische oder relative Kurs der Station gesendet werden, in dem Jedem Informationssendezeitpunkt Kurswinkel zugeordnet werden. Wenn einer beweglichen Station 100 Inrorniatiorissendezeit- *■* punkte zur Verfügung stehen, entspricht j^der Zeitpunkt co· 3,6 von insgesamt 360°· Wenn Kursinformationen gesendet *d werden, wird der Höhenmesser 160 zur Erzeugung der Schalt-I^ impuls h durch einen Kompaß odeuf ein ähnliches Kursmeß- ° gerät ersetzt.

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Es sollte darauf hingewiesen werden, daß auch andere geeignete Schaltungen anstelle des Phantastrons zur Erzeugung der Schaltimpulse h im geeigneten Zeitpunkt zur Durchschaltung der Zeitpunktimpulse, welche die Höhe des Plugzeugs darstellen, verwendet werden können. Wie z. B. in Pig. 11B gezeigt, ist an die Ausgangswelle des Höhenmessers 160 ein Analog-Digital-Umsetzer 170 angeschlossen, der die Winkelstellung der Welle digital wiedergibtτ Der AD-Umsetzer erzeugt eine Binärzahl, die demjenigen geradzahligen Zeitpunkt vor dem ungeradzahligen Zeitpunkt entspricht, in dem ein Impuls A_Q gesendet werden soll, der dem Höhenbereich des Plugzeugsentspricht. Die Ausgangs zahl des Umsetzers wird in einem "binären Vergleicher 172 mit der Ausgangszahl des Zeitpunktimpulszählers 50 verglichen. Jedesmal wenn die beiden geradzahligen Zählergebnisse gleich sind, erze"ug-t der Vergleicher 172 ein Ausgangssignal, das einem h-Impulsgenerator 174 zugeführt wird, der beispielsweise ein Multivibrator sein kann. Nach einer geringfügigen Verzögerung, die gewährleistet, daß der geradzahlige Zeitpunktimpuls nicht durchgeschaltet wird, erzeugt der Generator 174 den Schaltimpuls h, der dem Höhenschaltglied 72 zugeführt wird, um den nächsten ungeradzahligen Zeitpunktimpuls im richtigen ungeradzahligen Zeitpunkt durchzuschalten, der der speziellen Höhe des Plugzeugs zugeordnet ist. Auf diese Weise wird der Impuls h immer so erzeugt, daß der richtige ungeradzahlige Zeitpunktimpuls auf den Generator 82 durchgeschaltet wird, um den Impuls A_Q zu erzeugen.

Soll das beschriebene System in einer Bodenstation verwendet werden, dann werden das Höhenschaltglied 72 und der A₀Impulsgenerator 82 nicht verwendet, und es werden ein Bodeninformationsschaltglied 120 und ein Impulsgenerator 122 zur Erzeugung der Impulse G_Q in den der Plughafenstation zugeordneten geradzahligen Zeitpunkten verwendet. Diese Bauteile sind als Blöcke 120 und 122 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß es sich hierbei um fakultative Bauelemente handelt, die zusätzlich oder anstelle der Bauelemente 72 und 82 verwendet werden

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können. Hier brauchen kein Höhenmesser 160 und die anderen Schaltungen zur Erzeugung des äquivalenten Schaltimpulses h in dem der Höhe des Flugzeugs entsprechenden Zeitpunkt verwendet werden. Stattdessen, wie in Figur 110 gezeigt, wird der ungeradzahlige Zeitpunktimpuls am Ausgang des Zählers 50, der kurz vor dem der Bodenstation zugeordneten geradzahligen Zeitpunktimpuls liegt, von einem Vergleicher 182 durchgeschaltet, der auf die gleiche gerade Zeitpunktszahl eingestellt ist. Der von dem Yergleicher durchgeschaltete Zeitpunktimpuls wird geringfügig verzögert, um die Erzeugung eines Sehaltimpulses g durch einen Generator 84 auszulösen, bei dem es sich um einen herkömmlichen Multivibrator handeln kann. Der Schaltimpuls g wird dem Bodeninformationsschaltglied 120 zugeführt. Dieser Schaltimpuls g hat die geeignete Dauer, um den nächsten geraden Zeitpunktimpuls des Generators 46 durchzuschalten, und der geradzahlige Zeitpunktimpuls veranlaßt den GQ-Impulsgenerator zur Abgabe des Impulses Gq. Wie schon gesagt, kann der Impuls G_Q wunschgemäß kodiert sein.

Die gleiche Phantastron-Schaltung,' wie sie in Figur 11A gezeigt ist, kann zur Erzeugung des Sehaltimpulses g verwendet werden, in dem ein Steuereingang mit veränderbarer Spannung geschaffen wird, der das Phantastron in dem der Bodenstation zugeordneten geraden Zeitpunkt triggert. Der vorgewählte Zeitpunktsteuereingang des Vergleichers 182 ist einstellbar, so daß das gleiche Gerät in verschiedenen Bodenstationen verwendet werden kann, denen unterschiedliche geradzahlige Sendezeitpunkte zugeordnet sind.

Die Antwortimpulse R₀ werden von einem Generator 86 erzeugt, der von dem Schaltglied 76 gesteuert wird. Das Antwortschaltglied 76 erhält den Funktionsimpuls vom Generator 70, so daß es nur während der Zeitpunkte No 200 bis Fo 548 geöffnet wird. Die von einem I-Impulsdekodierer 98 erhaltenen Abfrageimpulse werden ebenfalls dem Schaltglied 76 zugeführt, und es sind diese I-Impulse, die den Impulsgenerator 76 auslösen, wenn

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sie diesem zugeführt werden* Um die Möglichkeit einer Verwechslung der von dem Dekodierer 98 empfangenen Abfrageimpulse zu verringern, wie in Abschnitt YII erklärt wurde, wird das Antwortschaltglied 76 so vorbereitet, daß es nur dann öffnen kann, wenn die Station einen Abfrageimpuls I₀ gesendet hat. Der erste Abfrageimpuls vom Dekodierer 98 gelangt dann durch das Antwort-Schaltglied 76 und löst den Antwortimpulsgenerator 86 aus, so daß dieser einen Impuls R₀ zur Ausstrahlung erzeugt. Der Impuls R₀ wird auf das Schaltglied 76 zurückgeführt, um es zu schließen, bis es wieder bei der nächsten Ausstrahlung eines Impulses I₀ geöffnet wird. Dies wird beispulsweise mit Hilfe eines bistabilen Multivibrators 87 (Plipflop) erreicht, der den Antwortimpuls erzeugt. Der I₀-Generator 84 ist an den Setzeingang des Multivibrators und der R_Q-Generator 86 an den Löscheingang angeschlossen, wobei der Ausgang des Multivibrators mit dem Antwortschaltglied 76 verbunden ist. Ein I₀-Impuls "setzt" den Multivibrator und bereitet das Antwortschaltglied 76 so vor, daß der nächste I-Impuls auf den Impulsgenerator 86 durchgeschaltet wird, wenn der Punktionsimpuls ansteht. Der Impuls R₀ setzt den Multivibrator zurück, so daß das Schaltglied 76 geschlo···*! jlfird, bis der nächste IQ-Impuls erzeugt wird. ·

Daraus ist zu ersehen, daß die jeweiligen Synchronisations- und Informationsimpulse im richtigen Zeitpunkt von der Station gesendet werden. Die Impulse A₀, B₀ und I_Q werden direkt von dem Zeitpunktimpulsgenerator 46 gesteuert, so daß sie zur Erzeugung in einem bestimmten Zeitpunkt synchronisiert sind, während der Impuls,R_Q bei Empfang des ersten I-Impulses nach der Aussendung eines I₀-Impulses erzeugt wird. Ferner wird der Informationsimpuls A₀ in dem der Höhe des flugzeuge entsprechenden ... Zeitpunkt erzeugt, während der Impuls G₀ in dem der Bodenstation zugeordneten Zeitpunkt erzeugt wird. Es Bei fenner darauf hingewiesen, dsß, obwohl die I₀-Impulse synchronisiert sind, sie auch in zufälligen Zeitpunkten gesendet

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werden, und zwar wegen des Zufallsimpulsgenerators 60 und des Schaltgliedes 64. Die mittlere oendefrequenz der I^-Impulse kann durch Änderung der Anzahl der Impulse aus dem Generator 60 verändert werden. Dies wird beispielsweise durch Änderung der Triggerschwelle des Generators 60 durch die statistische Rauschquelle erreicht. Die Triggerschwelle kann auch von der mittleren Anzahl der empfangenen Antwortimpulse selbsttätig verändert werden, wobei das System sich automatisch selbst auf die optimale I_Q-Sendefrequenz einstellt.

Der Teil IV des Diagramms enthält die verschiedenen Dekodier- und Informationsschaltungen, von denen bereits einige beschrieben wurden. Das Ausgangssignal des Empfängers 28 wird jedem der B_T A-, R-, I- und G-Impulsdekodierer 90, 94, 96, 98 und 99 über das Pegeleinstellglied 29 zugeführt. Allerdings können auch getrennte Pegel- oder Sehwellwerteinstellglieder vor jeden einzelnen Dekodierer gesohaltet werden, so daß die unter einer bestimmten Amplitude liegenden Impulse unterdrüokt werden. Dies trägt, wie oben beschrieben, zur Vermeidung von Verwechslungen verschiedener Stationen bei. Wie schon gesagt, sortiert jeder Dekodierer die empfangenen Impulse nach dem angewandten Kodierungaverfahren, je nach dem, ob die empfangenen Impulse abstände-, amplituden-,, frequenz- oder phasenmoduliert sind.

Wie schon zuvor erwähnt, können alle Stationen mit gleicher Frequenz senden. Dies vereinfacht den Verstärker 28 und den Sender 22 in jeder Station erheblich. Der erste empfangene Impuls B, der von dem Dekodierer 90 dekodiert wird, wird zum Zurücksetzen des Zählers 50 und zur Synchronisierung des Oszillators 40 verwendet, wenn die grobe Synchronisation angewandt wird. Die grobe Synchronisation wird nur während einer verhältnismäßig kurzen Zeit angewandt, nachdem die Station in das Gebiet neu eingetreten ist, so daß der Schalter 52 nach einem kurzen Zeitabschnitt geöffnet und es der Station ermög-

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licht wird, siteh mit den empfangenen Abfrageimpulsen genau zu synchronisieren. Ein monostabiler Multivibrator (nicht gezeigt) sperrt vorzugsweise die Ausgangsimpulse des B-Impulsdekodierers 90, ungefähr für die Dauer einer größeren Periode, nachdem der erste Impuls B empfangen wurde. Stattdessen oder außerdem kann auch ein Amplitudendiskriminator am Ausgang desB-Impulsdekodierers 90 vorgesehen sein, um nur den während einer größeren Periode empfangenen Impuls mit der größten Amplitude durchzulassen. Dieser Impuls wird normalerweise von der zunächstliegenden Station gesendet. Von diesen Schaltungen ist keine gezeigt, weil dies die Übersichtlichkeit der Zeichnung beeinträchtigen würde.

Die Ausgangssignale der R- und I-Impulsdekodierer 96 und 98 werden dem Eingang der Synchronisationsfehler-Steuerschaltung 42 zugeführt, die die Fehlef&pannung zur Steuerung des Oszillators 40 erzeugt. Dies wird anhand von Figur 4 beschrieben. Die I-Impulse vom Dekodierer 98 werden auch dem Antwortschaltglied 76 zugeführt, um im geeigneten·Zeitpunkt die Impulse Rq auszulösen. Dieses Merkmal wurde ebenfalls schon beschrieben.

Die Ausgangssignale der A- und Gr-Impulsdekodierer 94 und 99» die jeweils die A-Impulse vom Flugzeug und die G-Impulse von Bodenstationen dekodieren, dienen zur Messung der jeweiligen Entfernung der Station zu dem anderen Flugzeug und/oder den Bodenstationen. Nach der Dekodierung werden die empfangenen Α-Impulse einem Höhen-Entfernungsschaltglied 102 zugeführt, während die dekodierten G-Impulse einem Bodenstations-Entfernung sschaltglied 108 zugeführt werden. Im allgemeinen befaßt sich eine Station nur mit anderen Flugzeugen, die in demselben Höhenbereich fliegen, oder mit einer bestimmten Bodenst'ition, zu denen oder der sie Abstand und/oder Richtung bestimmen will. Diesem Zwecke dienen die Höhen- und Bodenstationsauswahlschaltungen 104 und 106. Diese Schaltungen steuern die Entfernungsmeß-Schaltglieder 102 und 108, um nur den Abstand zu den gewünschten Stationen zu messen.

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Eine Schaltung, mit der sowohl der Abstand zu bestimmten Flugzeugen, als auch zu bestimmten Bodenstationen gemessen werden kann, ist in Figur 12A gezeigt, während Mg. 12B die verschiedenen Ausgangsspannungsverlaufe dieser Schaltung zeigt. Ein BQ-Impuls des Generators 80 (Zeile a von Figur 12B) schaltet die Ausgangsspannung eines Höhen- oder Flugzeugpositions-Meßumformers 190 über ein Schaltglied 192 auf ein Phantastron 194 durch. Der Meßumformer 190 kann die in Fig. 11A gezeigte Anordnung aus Höhenmesser und Potentiometer sein, wo die Schaltung zur Messung des Abstandes eines anderen in gleichem Höhenbereich fliegenden Flugzeuges verwendet wird. Wird die Schaltung zur Messung des Abstandes zu einer Bodenstation verwendet, dann ist der Meßumformer 190 ein Gerät, das eine Spannung erzeugt, die in dem der betreffenden Bodenstation zugeordneten geradzahligen Sendezeitpunkt einen Impuls des Phantastrons auslöst. Dieses Gerät kann auch ein Potentiometer sein.

Das Phantastron 194 erzeugt einen Schaltimpuls (Zeile c), dessen Dauer kleiner ist als die Zeit zwischen zwei Sendezeitpunkten, und der dem einen Eingang eines Schaltgliedes 196 zugeführt wird. Der Zeitpunkt (SendeZeitpunkt) der Erzeugung des Phantastron-Impulses wird von der durch den Messumformer 190 gelieferten Spannung bestimmt, so daß der richtige Sendezeitpunkt-Impuls des Generators 46 (Zeile b) über das Schaltglied 196 durchgeschaltet wird (Zeile d). Der über das Schaltglied 196 durchgeschaltete SendeZeitpunktimpuls wird dem einen Eingang eines bistabilen Multivibrators oder einem anderen geeigneten Zeitpunkt-(Entfernungs-) Meßgerät 198 zugeführt, um den Beginn des Entfernungsmeßzyklus einzuleiten. Der nach der durch den Sendezeitpunkt-Impuls erfolgten Auslösung der Entfernungsmessung empfangene A- oder G-Impuls wird dem anderen Eingang des Multivibrators zugeführt, um das Ende des Entfernungsmeßzyklus (Zeile e) zu bestimmen. D?s Ausgangssignal des Multivibrators ist ein Impuls mit einer Impulsbreite bzw. -dauer, die der Entfernung zwischen der eigenen Station und

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den Stationen entspricht, deren A- oder G-Impulse empfangen ' wurden (Zeile f). Dies trifft,deshalb zu, weil der A- oder G-Impuls von der Station im gleichen Zeitpunkt gesendet wurde, in dem der S ende Zeitpunkt impuls (Zeile d) auf die Schaltung 102 o4er 108 durchgeschaltet wurde, da die Stationen alle synchronisiert sind. Somit entspricht die'Breite des Ausgangsimpulses (Zeile f) dem Abstand zweier Stationen. Die Ausgangssignale der Entfernungsschaltglieder dienen zur Steuerung irgendeines geeigneten analogen oder digitalen Entfernungsanzeigegerätes 199, z. B. ein, von einer Spannung angetriebener Analog- oder Digitalmesser, der in Meter, Kilometer usw. geeicht ist.

In vielen Fällen will ein Plugzeug das Vorhandensein und die Entfernung eines anderen Plugzeuges in einem anderen Höhenbereich feststellen, in den das erste Plugzeug auf- oder absteigen will. Informationen dieser Art sind äußerst erstrebenswert, um Kollisionen zwischen Plugzeugen zu vermeiden, die ihre Höhe ändern. TIm dies zu ermöglichen, ist der Meßumformer 190 von Pig. 12A einstellbar ausgeführt, z. B. durch die Höhenvfähleohaltung 104, um eine Spannung zu erzeugen, die das Phantastron triggert, so daß sich ein weiteres Höhenschaltglied ergibt, das dem h-Sohaltglied ähnlioh ist und h-Schaltglied genannt sei. Der von der Wählschaltung 104 angesteuerte Meßumformer 190 wird so eingestellt, daß das h -Schaltglied dem geänderten Höhenbereich entspricht, in den des Plugzeug aufpder absteigen will. Deshalb werden die von dem anderen Plugzeug in dem richtigen Sendezeitpunkt in Bezug auf den geänderten Höhenbereich und entsprechend dem Zeitpunkt der Auslösung des h -Schnltimpulses auf das Entfernungsmeßschaltglied 102 durchgeschaltet, so dai3 die Entfernungen dieser Plugzeuge festgestellt werden können. Dann kann festgestellt werden, ob es sicher ist, in den h -Höhenbereich überzuwechselr.

D?.s h -Sch'Itsirnal wird- ebenfalls dem Höhenschaltglied 72 von Figur 10 su^eführt, um dem Plugzeug, das den Höhenbereich

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wechseln will, zu erlauben, andere Flugzeuge von dieser Änderung zu informieren. Wenn das η -Sehaltsignal dem Schaltglied 72 zugeführt wird, sendet die jtation einen Informationsimpuls A_Q in dem üendezeitpunkt, der dem Höhenbereich h zugeordnet ist, in den das Flugzeug überwechseln will. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Flugzeugstationen mit Schaltungen versehen, mit denen sowohl die h- als auch die h -Sehaltsignale in jeder Periode erzeugt werden können. Deshalb kann jedes Flugzeug die gewünschte Information sowohl in seinem eigenen Höhenbereich als auch in demjenigen Höhenbereich, in den es überwechseln will, messen und senden.

Je nach Wunsch kann das Einstellglied am Meßumformer 190 mit dem Höhenmesser mechanisch gekoppelt und so eingestellt sein, daß eine Spannung erzeugt wird, die ein Schaltsignal auslöst, das einen SendeZeitpunktimpuls auslöst, der einem Sendezeitpunkt entspricht, der vor oder hinter der tatsächlichen Flughöhe liegt. Deshalb wird das h -Schaltsignal als Funktion der sich ändernden Höhe des Flugzeugs erzeugt, um anderen Flugzeugen anzuzeigen, ob das eigene Flugzeug aufsteigt oder abwärts fliegt und auch, um die Entfernung bis zu diesen anderen Flugzeugen in einem höheren oder niedrigeren Höhenbereich zu bestimmen. Es sei darauf hingewiesen, daß, während das eigene Flugzeug in einen anderen Höhenbereich überwechselt, sich die Erzeugung des normalen h-Sehaltimpulses selbsttätig ändert. Dadurch bemerken andere Stationen in dem neuen Höhenbereich das eigene Flugzeug, und außerdem kann das eigene Flugzeug dadurch den Abstand zu diesen Flugzeugen messen.

Auf ähnliche Weise kann die Schaltung von Fig. 12A zur Messung des Abstandes zu irgendeiner anderen Station verwendet werden, die in einem festgesetzten Zeitpunkt sendet. Jetzt würde die Wählschaltung 106 so eingestellt werden, daß sie am Ausgang des Phantastrons 194 einen Impuls g auslöst, der einen Sendezeitpunktimpuls durchschalten würde, der derjenigen Bodenstation

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zugeordnet ist, deren Abstand die eigene Station messen will. Die Entfernungsmessung erfolgt in der oben beschriebenen Weise, nur daß Jetzt der von der gewählten Station gesendete und von dem Dekodierer 99 in der eigenen Station dekodierte Impuls G zur Beendigung der Einschaltperiode des Multivibrators 198 dient. Die Entfernung wird durch das Anzeigegerät 199 wiedergegeben.

IX. Ausführliehe Schaltungsbes ohr eibungen

Zur weiteren Beschreibung der erfindungsgemäßen Schaltungen in einer Station wird auf die Figuren 13 tois 25 Bezug genommen. Die in den Figuren 14-25 gezeigten Schaltungen können anstelle der Bauteile von Figur 10 verwendet werden, und diese zusätzlichen Schaltungen werden besonders im Hinblick auf ein Synchronisationsverfahren beschrieben, bei dem Impulse eines hochfrequenten Taktgebers ge zählt"" wer den.

A. Synchronisationsschaltungen

Wie schon gesagt, beruht das vorliegende System auf der genauen Synchronisierung von Sendezeitpunktimpulsen in allen in Betrieb befindlichen Stationen. Grundsätzlich werden zwei verschiedene Anforderungen an die Synchronisationaschaltungen in jeder Station gestellt. Erstens muß der Takt der eigenen Ahfrageimpulse Iq, die mit den Sendezeitpunktimpulsen der eigenen Station zusammenfallen so gesteuert werden, daß ein von einer anderen Station erhaltener Abfrageimpuls I mitten zwischen dem eigenen Äbfrageimpuls und dem empfangenen Antwortimpuls R ("grüner" Zustand) liegt. Mit genau einer Gruppe von Impulsen Iq, I und 1 muß eine vollständige Korrektur durchgeführt werden. Zweitens wurde oben gezeigt, daß, wenn nur ein von einer anderen Station gesendeter Abfrageimpuls zwischen dem Abfrageimpuls der eigenen Station und dem zuerst empfangenen Antwortimpuls R liegt, der von der anderen Station gesendete Anfrageimpuls und der Antwortimpuls von ein und derselben Station gesendet worden sein müssen. Wenn jedoch mehr als ein von einer

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anderen Station gesendeter Abfrageimpuls in diesem Intervall . bzw. in dieser Periode auftritt, kann eine Verwechslung erfolgen. In diesem !Falle "braucht keine Korrektur der Taktimpulse vorgenommen zu werden ("roter" Zustand).

Die Synchronisation der S_endezeitpunktimpulse mit Hilfe einer Impulszählung wird anhand der Figuren 13A, 13B und 14 beschrieben. Pig. 13A zeigt den fall, daß der "eigene" Abfrageimpuls dem Abfrageimpuls der anderen Station um eine Zeit Δ vorauseü. Dies bedeutet, daß die SendeZeitpunktimpulse der eigenen Station und der anderen Station nicht synchronisiert sind und es wünschenswert wäre, die eigenen Sendezeitpunktimpulae mit denen der anderen Station zu synchronisieren. ATJf der Zeitachse 1 von Figur 13A ist gezeigt: ein mit einem der Sendezeitpunkte nach No 2^Q1 zusammenfallender Abfrageimpuls, ein von einer anderen Station erhaltener Abfrageimpuls und der Empfang eines Antwortimpulses, der von einer anderen Station als Antwort auf den eigenen Abfrageimpuls gesendet wurde. Der eigene Abfrageimpuls fällt bei seinem Auftreten zeitlich mit den Sendezeitpunktimpulnen der eigenen Station zusammen, die mit der angenommenen Frequenz von 548 Hz auftreten und die den SendeZeitpunktimpulsen anderer Stationen voraus- oder nacheilen können. Ein zeitlicher Synchronisationsfehler ist mit Δ bezeichnet. Als Fehler wird der zeitliche Abstand des Empfangszeitpunktes des Abfrageimpulses der anderen Station von dem mittleren, oder synchronisierten, Sendezeitpunkt angesehen.

Ein Synchronisationszähler 200 (Fig. 14) wird zur Messung des Zeitfehlers ^ verwendet. Die Messung erfolgt in der auf der Zeitachse 2 in Figur 13A dargestellten Weise. In dem Augenblick, in dem ein eigener Abfrageimpuls auftritt, der in einem der Sendezeitpunkte gesendet wird, beginnt ein Hauptoszillator oder Taktgeber 210, hochfrequente Taktimpulse, zum Beispiel in der Größenordnung von 484 MIIz, dem Zähler 200 zu-

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zuführen. Die von dem Zähler 200 gezählte Zahl steigt solange an, bis ein Abfrageimpuls einer anderen Station empfangen wird. Von diesem Augenblick an werden die Taktimpulse von dem bis dahin gezählten Wert subtrahiert, bis der Atnwortimpuls empfangen wird. In diesem Zeitpunkt ist die in dem Synchronisationszähler 200 gespeicherte Zahl proportional dem Zeitfehler A .

In dem in figur 15A dargestellten Pail eilt der eigene Abfrageimpuls I₀ dem Zeitpunkt voraus, den er im synchronisierten Zustand haben sollte. Wie in Abschnitt IV gesagt, wird die Phasenverschiebung des Hauptoszillators 210 in jeder Station, die einen "grünen" Vergleich durchführt, nur zur Hälfte korrigiert. Deshalb muß das über der Zeitachse 2 aufgetragene Meßergebnis die über der Zeitachse 4 aufgetragene Korrektur von Δ/2 zur Folge haben, um den Sendezeitpunktimpuls der eigenen Station bis zur Hälfte in Richtung auf den synchronen Zeitpunkt zu verschieben.

Die Sendezeitpunktimpulse, deren Frequenz 548 Hz beträgt, werden durch elektronische Zählung der Ausgangsimpulse des Oszillators 210 in einem Sendezeitpunktimpulszähler 220 erzeugt. Der Zähler 220 erzeugt 548 Sendezeitpunktimpulse pro Sekunde. Um jeden Sendezeitpunktimpuls zu erzeugen, ist eine größere Anzahl von Impulsen des Oszillators 210, z. B.1635 Impulse, erforderlich. Der Zähler 220 zählt diese eingestellte Zahl, z. B. 1635, und erzeugt einen Ausgangsimpuls. Dies erfolgt in synchronisiertem Zustand der Station 548 mal pro Sekunde. Nach Erzeugung der 548 Sendezeitpunktimpulse setzt sich der Zähler selbständig wieder zurück, um von neuem zu beginnen, vorausgesetzt, daß er nicht früher von einem anderen Signal zurückgesetzt wird. Zählschaltungen dieser Art sind an sich bekannt.

Um die in der Figur 13A geforderte Zeitkorrektur von Δ/2 durchzuführen, werden die hochfrequenten Trktimpulse für die Zeit von ^i/2 unterbrochen, so daß dem Sendezeitpunktimpulszähler 220 keine Taktimpulse zugeführt werden. Der Zähler 220 ist aus bistabilen Kippschaltungen aufgebaut, die ihre Lage so

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lange beibehalten, bis der Zählvorgang wieder beginnt. Demzufolge sind der nächste und die folgenden Sendezeitpunktimpulse um /λ/2 verzögert.

• Die Zeit o/2 beginnt mit Empfang des Antwortimpulses, indem der Synchronisationszähler 200 durch Taktimpulse, die mit der vierfachen Frequenz gegenüber der Normalfrequenz eintreffen, zurückgezahlt wird. Wenn der Zähler 200 Null erreicht hat, ist die seit Beginn der beschleunigten Zählung verstrichene Zeit gerade Δ /2. Dies erklärt sich folgendermaßen. Die beim Empfang¹ eines Abfrageimpulses einer anderen Station im Synchronisationszähler 200 erreichte Zahl ist proportional T + Δ (Zeitachse 1). Bis zum Eintreffen des Antwortimpulses wird von dieser Zahl eine der Zeit T -Δ entsprechende Zahl subtrahiert. Mit- · hin ist die beim Eintreffen des Antwortimpulses in dem Synchronisations zähler 200 stehende Zahl proportional 2 /X . Würde der Synchronisationszähler 200 mit gleicher Taktfrequenz auf Null zurückgezählt, dann wäre die bei Erreichen der Zahl Null verstrichene Zeit 2 _J^ · Infolgedessen muß die Zählfrequenz vervierfacht werden, um die Zeit & /2 zu erzeugen, wie in Zeile (oder Zeitachse) 2 dargestellt. Der Korrekturimpuls der Zeile 3, der solange ansteht, wie die vierfache Impulsfrequenz zugeführt wird, wird zum Schließen eines Takt-Schaltgliedes 21 verwendet, das dem Sendezeitpunktimpulszähler 220 vorgeschaltet ist, um den T^kt der Sendezeitpunktimpulse zu verschieben.

Dies wird unten beschrieben.

In Figur 13B ist der F 11 einer Verzögerung der eigenen Sendezeitpunktimpulse gegenüber den Sendezeitpunktimpulsen einer anderen Station um eine Zeit von Δ dargestellt. Wieder wird ein Zeitintervall von ^±/2 erzeugt, indem statt die Taktimpulse zum Zeitpunktzähler 220 während dieses Intervalls zu unterbrechen, die Frequenz der zugeführten Impulse verdoppelt wird. Dies erhöht die Zählgeschwindigkeit und läßt den nächsten Sendezeitpunktimpuls des Zählers 220 und den nächsten Abfrageimpuls um eine Zeit ^Ä/2voreilen. Die in dem Synchronisations-

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zähler 200 als Funktion der Zeit gespeicherte'Zahl iBt über der Zeitachse 2 von Figur 13B aufgetragen. Man sieht, daß die Zahl während der Subtraktion durch Hull geht und negativ wird. Deshalb ist die Zählrichtung während der Dauer des Korrekturimpulses von Zeile 3 gegenüber dem lall der Voreilung von Figur 13A umgekehrt, d. h. die Impulee werden zum Inhalt des Zählers 200 hinzugezählt, um ihn auf Null zurückzubringen. Sowohl die Zählrichtung der Taktimpulse (d. h. ob Subtraktion oder Addition) während der Korrektur, als auch die Art der Taktsignalkorrektur des SendezeitpunktZählers werden dadurch bestimmt, ob ein Nulldurchgang der Gesamtzahl des Synchronisationszählers 200 (Zeitachse 2) vor dem Eintreffen des Antwortimpulses stattfindet oder nicht» Kein Nulldurchgang bedeutet eine Voreilung des Phasenfehlers (fig. 13A), wohingegen ein Nulldurchgang ein Nacheilen des Phasenfehlers (Fig. 13B) bedeutet. Eine ausführlichere Beschreibung der zur"' Synchronisation erforderlichen Geräte folgt später.

B. Blockschaltbild der Synohronisationsschaltungen

Ein Blockschaltbild der Schaltungen zur Durchführung der Synchronisation nach dem Zählverfahren ist in Fig. 14 gezeigt. Sowohl der Synchrfeiisationszähler 200 als auch der Zeitpunktimpulszähler 220 wird von dem gleichen Signal des Haupttaktoszillators 210 angesteuert. Das Ausgangssignal des Oszillators 210 hat die doppelte Frequenz (z. B. 8,96 MHz) der Taktimpuls frequenz und die halbe Frequenz der vervierfachten Impulsfrequenz. Der Oszillator 210 liefert die Taktimpulse, die in dem Synchronisationszähler 200 und in dem Sendezeitpunktzähler 220 gezählt werden. Beide Zähler können in an sich bekannter Weise ausgebildet sein, z. B. als Ringzähler aus mehreren bistabilen Kippschaltungen (Flipflops). Der Zähler 200 kann beispielsweise 13 bistabile Kippschaltungen enthalten, während der Zähler 220 15 enthält. Der Zähler 200 kann auch auf Befehl subtrahieren (rückwärtszählen). Wie schon erwähnt,

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erzeugt der Sendezeitpunktzähler 220 548 Ausgangsimpulse pro Sekunde oier jede andere gewünschte Zahl von Sendezeitpunktimpulsen.

Das Schaltglied 211 ist mit dem Ausgang des Oszillators 210 verbunden, und ein zweites Schaltglied 212 ist dem ersten Schaltglied 211 nachgeschaltet. Beide Schaltglieder sind normalerweise geöffnet, so daß die Impulse des Taktoszillators 210 ständig auf den Zähler 220 durchgeschaltet werden, nachdem sie durch einen Frequenzteiler 215 um die Hälfte auf die normale Zählfrequenz heruntergeteilt wurden. Das Abwärtszählen des Zählers 220 erfolgt so, daß am Ausgang des Zählers pro Sekunde 548 Impulse erscheinen. Dies sind die von dem System geforderten 3endezeitpunktimpulse.

Die zeitliche Synchronisation dei Sendezeitpunktimpulse wird durch entsprechende Steuerung des Schaltgliedes 211 und eines Schaltgliedes 213 emeicht, das normalerweise geschlossen ist. Das letztere Schaltglied 213 erhält Taktimpulse mit doppelter Frequenz direkt von dem Oszillator. 210. Wenn ein Voreilungsfehler korrigiert werden soll, werden die Taktimpulse mit normaler Frequenz durch Schließen des Schaltgliedes 211 und durch Beibehaltung des geschlossenen Zustandes des Schaltgliedes 213 von dem Zähler 220 ferngehalten. Ein Verzögerungsfehler wird dadurch korrigiert, daß das Schaltglied 211 geschlossen und das normalerweise geschlossene Schaltglied 213 geöffnet wird, wodurch die Taktimpulse mit doppelter Frequenz auf den Sendezeitpunktzähler 220 durchgeschaltet werden.

Auf ähnliche Weise steuern Schaltglieder 201 und 202 die Taktimpulse am Eingang des Synchronisationszählers 200. Das Ausgangssignal des Schaltgliedes 201 wird mit Hilfe eines Frequenzteilers 203 auf die Hälfte heruntergeteilt, während das Schaltglied 202 die T ktimpulse mit der· vierfachen Frequenz von einer Frequenzverdopplerschaltung 214 erhält. Während des dem Ant-

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wortimpuls vorangehenden Zähivorganges des Zählers 200 ist das Schältglied 201 geöffnet. Der Schaltvorgang des Schaltgliedes 201 wird durch einen Sehaltimpulsgenerator 205 gesteuert. Der Generator wird von dem "eigenen" Abfrageimpuls in den "Ein"-Zustand (auf) und von dem empfangenen Antwortimpuls in den "Aus"-Zustand (geschlossen) getriggert. Während der "Ein"-Zeit des Generators 205, vom "eigenen©«" Abfrage-, impuls an bis zum Eintreffen des Antwortimpulses werden dem Synchronisationszähler 200 laktimpülae zugeführt. Der "eigene" Abfrageimpuls wird außerdem einer Befehlsschaltung 207 für die Befehle "addiere" oder "subtrahiere" zugeführt, um dem reversiblen Synchronisationszähler 200 den Befehl zu erteilen, die Taktimpulse zu addieren oder zu subtrahieren. Der empfangene "andere" Abfrageimpuls wird der -Befehlsschaltung 207 zugeführt, um den liynchronisationsfehler von Addition auf Subtraktion umzuschalten, wie ea in Zeile 2 der Figuren 13A und 13B gezeigt ist. ■■-.;■

Wenn der Antwortimpuls empfangen.wird, schließt dieser den Schaltimpulsgenerator 205 und triggert einen zweiten Schalt- » impulsgenerator 208 so, daß dieser das .Jchaltglied 202 öffnet. Dadurch können die in der Frequenz vervierfachten Tp.ktsignale vom Ver.doppler 214 zum Synchronisationszähler 200 gelangen. Am Ende der Korrekturperiode wird der Schaltimpulsgenerator 208 durch die Rüekflanke des Korrektur impuls es ausgetriggert. und das Schaltglied 202.geschlossen. Die Dauer der Korrekturperiode wird durch die Vorder- und die Hinterflanke des Ausgangsimpulses eines Karrekturimpuls.generators bestimmt. Die Korrekturperiode wird von dem eintreffenden Antwortimpuls eingeleitet und von einem Impuls einer Schaltung 206 beendet, die auf die Zahl Null des SynchronisationsZählers anspricht. Die Schaltung 206 enthält ein UND-Glied aus Dioden mit mehreren Eingängen, um die Zustände einer entsprechenden Anzahl bistabiler Kippschaltungen in dem Synchronisationszähler 200 abzutasten. In dem beschriebenen.Beispiel enthält das UND-Glied

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13 Dioden, da der Zähler 200 aus 13 "bistabilen Kippschaltungen aufgebaut ist. Wenn alle bistabilen Kippschaltungen den der Binärzahl Null zugeordneten Zustand einnehmen, was bedeutet, daß der Zählerstand Null ist, gibt das UND-Glied 206 einen Impuls ab, der den Generator 209 ausschaltet. Wenn der Zählerstand des Zählers 200 vor dem Eintreffen des Antwortimpulses Null erreicht, was bei einem Verzögerungsfehler der Fall ist, hat das Ausgangssignal der Nullabtastschaltung 206 keinen Einfluß auf den Zustand des Generators 209» der also den Korrekturimpuls erzeugt, da sich dieser bereits in dem "Aus"-Zustand befindet. Der Rücksetzeingang (zum Ausschalten) des den richtigen Impuls erzeugenden Generators 209 ist mit dem UND-Glied 206 verbunden und der Setzeingang (zum Einschalten) erhält den Antwortimpuls.

ffier richtige Impuls vom Generator 209 wird auf mehrere verschiedene Schaltungen verteilt, die während des Korrekturzyklus zur Synchronisation der Sendezeitpunktimpulse betätigt werden müssen. Diese Schaltungen enthalten folgendes:

(1) UND-Glied 223 - Bevor der richtige Impuls des Generators 209 diesem UND-Glied zugeführt wird, wird er von einem Inverter oder NICHT-Glied (nicht gezeigt) invertiert bzw. negiert. Das andere Eingangssignal des UND-Gliedes 223 ist das Nullsignal der Abtastschaltung 206. Das Schaltglied 223 hat ein Ausgangssignal, wenn ein Nulldurchgang auftritt, bevor der Antwortimpuls eintrifft.

(2) Nulldurchgang-llipflop 225 - Diese bistabile Kippschaltung wird von einem Ausgangssignal des UND-Gliedes 223 "gesetzt" und von der Rückflanke des Korrekturimpulses wieder "zurückgesetzt". Das Plipflop 225 bleibt also für die D uer der Korrekturperiode gesetzt und zeigt durch sein Zurückkippen an, daß der Zählerstand des Zählers 200 durch Null geht. Dies zeigt aleo an, ob die Zeitkorrektur voreilend oder nacheilend erfolgen muß.

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U66CH3 - τ* -

(3) UND-Glied 227 - Die Eingangs signale dieser UND-Schaltung sind der Korrekturimpuls des Generators 209 und das Ausgangssignal des Nulldurchgang-llipflops 225. Beide Eingangsimpulse müssen gleichzeitig anstehen, damit das UND-Glied 227 nur dann einen Ausgangsimpuls abgibt, wenn eine Korrektur für eine Verzögerungsoperation des Systems erfolgen soll.

(4) Schaltglied 211 - Wie zuvor schon bei dtr Beschreibung der Wirkungsweise der Takt-Schaltglieder gesagt, wird das äehaltglied 211 während des Korrekturzyklus immer geschlossen, um zu verhindern, daß die Hormalfre.quenz-Taktimpulse den Zähler 220 weiterzählen. Der Korrekturimpuls vom Generator 209 wird dem Schaltglied 211 zugeführt, um diese Wirkungsweise zu erreichen, so daß das Sehaltglied211 nur. geöffnet ist, wenn keine Zeitkorrektur durchgeführt wird.

(5) SchaItimpulsgenerator 208 - Dieser Generator steuert das Schaltglied 202, dfxs im geöffneten Zustand dem Synchronisationszähler 200 Caktimpulse mit vierfacher Frequenz zuführt. Die Hinterflanke des Korrekturimpulses sohließt das Schaltglied 202, indem sie die Schaltung 208 in den Aus-Zustand zurücktriggert.

Eine andere Schaltung wird indirekt von dem KorrekturimpulB betätigt. Dies ist das UND-Glied 230. Es sei daran erinnert, daß die Zählrichtung des Synchronisationszählers 200 während des Korrekturzyklus von der Art des zu korrigierenden Synchronisationsfehlers, ob voreilend oder nacheilend, abhängt. Während des in Figur 13A gezeigten Korrekturimpulses muß bei -einem vorauseilenden Fehler rückwärts gezählt werden, während in Fi^-ur 13B bei einem nacheilenden Fehler vorwärts gezählt werden muß. Wenn im Zähler 200 kein Nulldurchgang erfolgt, dann liegt ein voreilender Fehler vor. Wie in Figur 14 gezeigt ist, ändert der empfangene "andere" Abfrageimpuls den Addierbefehl

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der Schaltung 207 in einen Subtrahierbefehl, gegebenenfalls für beide F_ehlerarten. Das UND-Glied 230 gibt einen Impuls ab, der mit dem Antwortimpuls zusammenfällt, wenn ein Nulldurchgang aufgetreten ist (Nacheilender Fehler). In diesem Falle muß der Subtrahierbefehl in einen Addierbefehl umgeschaltet werden, wenn der Antwortimpuls eintrifft, und dies wird dadurch erreicht, daß der Ausgangsimpuls des Schaltgliedes 230 der Additionstriggerklemme der Befehlsschaltung 207 zugeführt wird.

Andere in Figur 14 gezeigte Schaltungen, die eine Randfunktion der Synchronisierfunktion ausüben, enthalten folgendes:

1) Schaltglied 221 - Diese UND-Schaltung ist normalerweise geöffnet und wird von der,"Sperrspannung" gesperrt, deren Bildung unten beschrieben wird. "Die Sperrspannung liegt vor, wenn andere als ein "anderer" Abfrageimpuls zwischen dem "eigenen" Abfrageimpuls und dem zuerst empfangenen Antwortimpuls empfangen werden. Die Sperrspannung schließt das Schaltglied 221. Bei geschlossenem Schaltglied 221 wird der Ilorrekturimpuls nicht auf die anderen oben beschriebenen Schaltungen gegeben, so daß keine Zeitkorrektur erfolgt. Die Sperrspannung wird auch zur Sperrung des Schaltimpulcganerators 208 verwendet, so daß sich das Schaltglied 202 nicht öffnet. Das Schaltglied 202 ist geschlossen, da es nicht erforderlich ibt, ! ktkorrekturimpulse mit vierfacher Frequenz auf den Synchronisationszähler 200 zu geben, wenn keine Korrektur durchgeführt werden soll, was der Fall ist, wenn andere als ein "anderer" Abfrageimpuls empfangen werden.

2) Schaltglied 212 - Dieses Schaltglied dient zur groben Synchronisation (unten beschrieben). Wenn die Schaltungen zur groben Synchronisation /anzeigen, daß der SendeZeitpunktzähler 220 zu zählen beginnen sollte, geht die Auslösespasinung, die dem Schaltglied 212 zugeführt wird, nach Null, so daß das Schaltglied geöffnet wird. Die Auslöse- oder Startspannung dient

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auch zur Löschung des Sendezeitpunktzählers 220, so daß er bei Null anfängt zu zählen, oder bei einer anderen eingestellten Zahl, wenn sie gewünscht wird. Wenn die Grobsynchronisation nicht angewandt wird, bleibt das Schaltglied 212 offen.

3) Löschverzögerungsgenerator 232 - Dies ist ein monostabiler Impulsgenerator, der von dem "eigenen" Abfrageimpuls getriggert wird'und kurz vor dem nächsten "eigenen" Abfrageimpulszeitpunkt wieder in seinen Normalzustand zurückkippt. Der erzeugte Löschimpuls wird den Schaltungen 200, 205, 208, 209 und 225 zugeführt, um su gewährleisten, daß, was auch immer zuvor geschehen ist, die bistabilen Kippschaltungen der verschie denen Teile des Synchronisierers zurückgesetzt oder gelöscht werden, bevor der nächste Synchronisierversuch erfolgt.

Bevor nun diese Beschreibung fortgesetzt wird, seien die Vorgänge sowohl bei voreilenden als auch bei nacheilenden Synchronisationsfehlern untersucht.

Voreilender ff&hleff (Pigur

Beim "eigenen" 4bfrageimpuls der Station wird das Echaltglied 201 über den Schaltimpulsgenerator 205 geöffnet, und der Synchronisations zähler 200 beginnt, die Einfachfrequenz-Taktimpulse vom Teiler 203 zählend erweise aufzusummieren. VIenn ein "anderer" Abfrageimpuls eintrifft, wird er d°r 3efehlsschaltung 207 zugeführt, um den .-dditionsbefehl in einen i'ubtraktionsbefehl zu ändern. 3ei voreilendem Fehler ergibt sich kein llulldurchgang (keine Zahl Hull) bevor der Antwortimpuls eintrifft. Somit spricht die !!^!abtastschaltung 206 nicht an. V/enn/der /»ntwortimpuls empfangen und dem Schaltimpulsgenerator 205 zugeführt wird, schließt der Generator d^s ^ch=-ltglied 201. Der Aatwortimpuls schaltet den Schaltirapulsgenerator 208 ein, um das Schaltglied ZQZ zu öffnen und dadurch die Takiimpulse mit höherer Frequenz (vervierfachter Pre^uens) auf den Synchronisationszähler 200

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durchzuschalten, der immer noch abwärts zählt (subtiiahiert). Außerdem löst der Antwortimpuls über den Generator 209 den Korrekturimpuls aus, der wiederum das Schaltglied 211 über das Sperrspannungsschaltglied 221 schließt. Das Schließen des Schaltgliedes 211 leitet die Korrektur des voreilenden Fehlers ein. I¹Ur die Dauer der Korrektur gelangen keine laktimpulse in den Sende Zeitpunkt zähler 220. Die Korrektur wird beendet, wenn die Schaltung 206 feststellt, daß der Zählerstand des SynchronisationsZählers Null ist. Dadurch wird der von dem. Generator 209 gelieferte Korrekturimpuls beendet oder gesperrt. Die Eückflanke des Korrekturimpulses schaltet den Schaltimpulsgenerator 208 ab und schließt das Schaltglied 202,'um zu verhindern, daß der Synchronisationszähler 200 weiterzählt, bis der nächste "eigene" Abfrageimpuls das Schaltglied 201 öffnet. Auch das Schaltglied 211 wird von der Rückflanke des Korrekturimpulses wieder geöffnet und die Zeitkorrektur dadurch beendet.

Nacheilender Fehler (Figur 13b)

Im Falle eines voreilenden Fehlers ist die Wirkungsweise der Schaltung bis zum Nulldurchgang des Zählerstandes des Synchronisationszählers identisch mit der im Falle eines voreilenden Fehlers. Der im Augenblick dieses Nulldurchgangs vom. der Schaltung 206 gelieferte Nullimpuls wird über das UND-Glied 223 durchgeschaltet und setzt das Nulldurchgangs-Flipflop 225. Die von dem Flipflop 225 im gesetzten Zustand abgegebene Spannung wird den UND-Gliedern 227 und 230 zugeführt. Wenn dann der Antwortimpuls eintrifft, passiert das Schaltglied 230 und schaltet die Befehlsschaltung 207 von Subtraktion auf Addition. Der Antwortimpuls löst ferner über den Generator 209 den Korrekturimpuls aus, der das Schaltglied 211 schließt. Jedoch kann der Korrekturimpuls jetzt auch das UND-Glied 227 passieren, um das Schaltglied 213 zu öffnen. Dadurch können die in der Frequenz verdoppelten Taktimpulse auf den dritten Zeit-

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punktzahler 220 gelangen und die Zeitkorrektur ausführen. Wie im lalle eineB voreilenden lehlers wird auch der Zählerstand HuIl des mit vierfacher frequenz angesteuerten Zählers 200 von der Nulldurchgangssohaltung 206 während der Korrektur dekodiert oder abgetastet, um den von dem Korrekturimpulsgenerator 2Ό9 gelieferten Korrekturimpuls zu unterbrechen und dadurch das Schaltglied 213 zu schließen. Dadurch wird die Zuführung der Zweifachfrequenzimpulse zum Zähler 220 unterbrochen. Die Korrektur ist ausgeführt und das Jchaltglied 211 wieder geöffnet.

G. Binäre Addition und Subtraktion im öynchronisationszähler 200 ■

Wie oben bereits erwähnt, erfolgt-die Synchronisation durch Addition und Subtraktion in dem Synchronisationszähler 200.

er Mit dem Zähler kann binär gezählt werden, wenn aus bistabilen Kippschaltungen aufgebaut ist, die so verbunden sind, wie ea beispielsweise in dem Blockschaltbild von Figur 15A dargestellt ist. Zwischen die KLipflops 250 dos Zählers sind Differenzierschaltungen 252 geschaltet, die die Ausgangsspannung der Flipflops differenzieren, so daß sich beim Kippen eines ]?lip£lops ein Nadelimpuls ergibt, dessen Polarität von der Richtung der Zustandsänderung des Flipflops abhängt. Dadurch wird eine Frenuenzuntersetzung von 2 : 1 erzielt, wenn die Impulse einer Polarität durch ein wählbar auf + oder - gesteuertes ODER-GIiAd 254 unterdrückt werden, und das si£h daran anschließende 5¹Iipflop 2-50-1 mit jedem Triggerimpuls der anderen Polarität, der durchgelassen wird, seinen Zustand ändert. Die Wahl der Addition oder Subtraktion erfolgt durch Wahl der Polarität der Iri£gerimpul3e, die zwischen den flipflopr übertragen werden, war, durch die Additions-/Subtraktions-Steuerung 207 erfolgt, die das ODÜR-G-Iied 25 so vorbereiten, daC dieses positive oder negative Impulse durchläßt.

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Pig. 15B zeigt einige Spannungsverläufe eines dreistufigen Vgrwärts-Rückwärts-Zählers, der also "bis 2 zählt. Die obere Gruppe sind Impulse, die ihren Zustand ändern, wenn di-e vorangehenden Impulse ins Positive gehen. Bei der mittleren Impulsgruppe ändern sich die Zustände der Impulse, wenn die vorangehenden Impulse ins Negative gehen und man sieht, daß die mittlere Gruppe die· Negation oder Inversion der oberen Gruppe darstellt. Wenn also eine Zahl aus der mittleren Gruppe zu der entsprechenden Zahl aus der oberen Gruppe addiert wird, ist die binäre Summe immer 111. Wenn deshalb die von der mittleren Gruppe dargestellte Zahl, in dem Diagramm von links nach rechts gehend stetig zunimmt, muß die von der oberen Gruppe dargestellte Zahl in derselben Richtung stetig abnehmen. Mit anderen Worten: in der oberen Gruppe werden die Impulse subtrahiert, wohingegen sie in der mittleren Gruppe addiert werden. Als Beispiel werden in der. untersten-Gruppe 5 Impulse addiert und 4 Impulse subtrahiert, ausgehend von 000.

Die Laufzeit der Flipflop-Kette des Zählers von Figur 15A ist ungefähr gleich der Summe der Anstiegszeiten der Plipflops bis zur letzten sich ändernden Ziffer. Diese Laufzeit kann auf nahezu eine Anstiegszeit reduziert werden, wenn zum Addieren oder Subtrahieren die in Figur 150 gezeigte Schaltung für Vorwärts- und Rückwärtszählen verwendet wird. In diesem Zähler erfolgt die Weiterschaltung der Triggerimpulse nicht durch die Ilipflops, sondern über Schaltglieder 260-1, 260-2, 260-3... für positive Triggerimpulse und über Schaltglieder. 262-1, 262-2 und 262-3».. für negative Triggerimpulse. Die Anstiegszeit bzw. Sehaltgeschwindigkeit dieser Schaltglieder kann sehr kurz gehalten werden. Die Triggerimpulse werden durch Differentialion der Einfachfrequenz-Taktimpulse gewonnen. Die Befehlsschaltung 207 steuert die Zuführung der Triggerimpulse auf die entsprechenden Schaltglieder, je nachdem, ob sie addiert oder subtrahiert werden sollen. Die Schaltylieder

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- ea - . :- S3

260-1, 260-2 und 260-3 werden geöffnet, wenn das Ausgangssignal des jeweils angeschlossenen Flipflops 264-0, 264-1 und 264-2 eine binäre "1" ist, d. h. wenn das J¹Iipflop "gesetzt" ist, während die Schaltglieder 262-1, 262-2 und 262-3 geöffnet werden, wenn das jeweils angeschlossene Flipflop zurückgesetzt ist. Die Zählgeschwlndigkeit der Schaltung von Figur 15G ist lediglieh durch die Anstiegszeit eines einzigen Flipflops begrenzt, da die Flipflops, die umgesetzt, d.h. gekippt werden sollen, nahezu gleichzeitig getriggert werden. Die Zählerkette kann durch beliebig viele Zählerstufen erweitert oder ergänzt werden.

Die Wirkungsweise des Zählers von Figur 150 sei anhand eines einfachen binären Zahlenbeispiels einmal für eine Addition und dann für eine Subtraktion beschrieben. In dem Additionsbeispiel wird zu einer willkürlich gewählten Binärzahl eine "1" addiert und in dem Subtraktionsbeispiel zu einer anderen willkürlich gewählten Binärzahl eine "1" subtrahiert:

Addition Subtraktion

100111 101100

+ 1 - 1

101000 101011

Man sieht, dai3 bei Addition einer "i^rt, von rechts beginnend,, die ersten vier Flipflops gekippt werden müssen. In dem Subtraktionsbeispiel dagegen müssen die erster? drei Flipflops gekippt werden} verschiedene ZahlenbeiRpiele wurden deshalb gewählt, um die Übertragsbildung besser zu demonstrieren. In Fi^ur 15c laufen die Triggerimpul^n', die befehlen, ob addiert oder subtrahiert werden soll, flurcTv die Schaltglieder ^60 und 2.6::, bis sie auf die letzte Flipflop-Stufe treffen, die gekippt werden mujS. Das eich gegenüber allen vorangehenden im entgegengesetzten Zustand befindliche Flipflop schließt das nachfolgende Schaltglied und verhindert dadurch, daß der Triggerimpuls weiterläuft. Durch das Kippen dieses Flipflop wird das bis dahin geschlossene Schaltglied geöffnet; der

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Kippvorgang des Plipflops wird allerdings "bis «um Verschwinden des Triggerimpulses verzögert. Pur sehr schnelle Triggerimpulse ist die Anstiegszeit des Plipflops für diesen Zweck - ausreichend.

D. Sperrspannungss ohaltung

Wie oben bereits erwähnt, ist der Zweck der Sperrspannung! zuvverhindern, daß eine Zeitkorrektur in der Station ausgeführt wird, wenn' 0,2,3,4... OO «andere" Äbfrageimpulee in dem Zeitabschnitt zwischen einem "eigenen* Abfrageimpuls und dem Eintreffen des Antwortimpulses auftreten. Eine Zeitkorrektur sollte nur erfolgen, wenn ein einziger "anderer" Abfrageimpuls in diesem Zeitabschnitt eintrifft. Pig. 16 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung üur Erzeugung der Sperrspr,tnung. Zu Beginn werden die beiden Plipflops 270 und 272 gelöscht bzw. zurückgesetzt. Venn ein "anderer" Abfrageimpuls empfangen wird, wird er zunäohst geringfügig in einer Verzögerungsschaltung 274 verzögert und triggert bzw. setzt dann das Plipflop 270. Außerdem wird der "andere" Abfrageimpuls einen UND-Glied 276 zugeführt, geht aber nicht duroh dieses OBD-Gtlied hindurch, da an dem anderen Eingang des UHD-Gliedes 276 kein Signal ansteht. Trifft ein zweiter "anderer" Abfrageimpuls ein, dann kann er das UHD-Glied passieren, da das Plipflop 270 jetzt gesetzt ist. Diesejgjzweite Abfrageimpuls setzt dann das Plipflop 272, das dann die Sperrspannung abgibt. Diese Spannung wird dem Sohaltglied 221 von Pigur 14 zugeführt, um dieses zu schließen und zu verhindern, daß der Korrekturimpuls zum übrigen Teil der Synchronisationssohaltung tibertragen wird. Wenn kein Korrekturimpuls vorliegt, wird der Sendezeitpunktzählerkorrigiert.

Wenn keine "anderen" Abfrageimpulse empfangen werden, dann triggert der erste empfangene Antwortimpuls das Plipflop 272, um daa Schaltglied 221 (Pig. 14) zu schließen, so daß die außerhalb des geeigneten Intervalls empfangenen Abfrageimpulse

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keine Korrektur bewirken können. Wenn, 'bezugnehmend auf figur 14» weder ein "anderer" Abfrageimpula noch ein Antwortimpuls in dem Iniervall bzw. in der !Periode empfangen wird, dann unterbricht der monostabil^ Lösohgenerator 232 automatisoh den Wählvorgang im Zähler 200. Weixn im Zählergang dee Synohronisationeaählers 200 kein Sulldurohgang erfolgt, dann wird kein Korrekturimpuls von der Schaltung 209 erzeugt, und es erfolgt auoh keine Korrektur.

E. Wahl der Sendeaeitpunkte für die Impulse B, A und Q

Wie anhand von !figur 10 erläutert, sendet jede Station einen St art impuls Bq und einen Höheninformat ions impuls A_Q oder einen Bodeninformationsimpuls G₀, je nachdem, ob es sioh um ein flugzeug oder um eine Bodenstation handelt, ferner muß jede Station wiesen, ob das einem "{!ende Zeitpunkt impuls folgende Intervall für flugzeug- oder Bodenstationsinformationszwecke dient· Bei diesem System wiederholt sioh die Takrtfolge ungefähr in jeder Sekunde einmal lind beginnt mit einem Startimpuls Β«, dem abwechselnd Höheninformations- und Bodenstations Intervalle folgen? der Beginn jedes Intervalls (jeder Periode) wird von einem Sendezeitpunktimpuls bestimmt. Dies ist in figur 1 gezeigt. Ungefähr von der Mitte der 1-Sekundenperiode, dem Zeitpunkt Hr. 201 an, hört die sich abwechselnde folge auf, und die übrige Zeit wird für Synchronisationszweoke verwendet.

figur 17 zeigt das Blockschaltbild einer Schaltung, die aue den vom Zähler 220 gelieferten Sendezeitpunktimpulsen während der em ten Hälfte der folge die Impulse B_Q, A_Q und/oder G₀ ableitet. In figur 17 wird die folge durch eine fortgesetzte Untersetzung der Ausgangsimpulse der Sendezeitpunktzähler schaltung 220 erzeugt. Eine frequenzuntersetzung von insgesamt 2^ wird von einem Zähler oder Seiler 279 bewirkt, der aua drei hintereinandergesohalteten !feilerstufen 280, 201 und 282 besteht. Die einzelnen Untersetzerstufen enthal-

ten llipflops zur Prequenzuntersetzung um die. Faktoren 2 , . ί

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.2' und 2 . Der Prequenzuntersetzer oder frequenzteiler

279 erzeugt die Start impulse B mit der 2 -fachen JPrequtnz der Eingangsimpulse oder 548 Hz. Der Startimpuls B wird ausgelöst, wenn sich der Zählerstand des Zählers 279 von 111111111 in 000000000 ändert. Der Zählerstand des Zählers 279 wird dabei von einem UND-Glied 284 mit neun Eingängen abgetastet, von denen jeder mit einem der neun Plipflops in dem Zähler verbunden ist. Solange die Binärzahl 111111111 ansteht, hat das UND-Glied als Ausgangs signal eine "1", Bei jeder anderen Zahl ist das Ausgangssignal ⁿ0ⁿ. Das 1-Signal des UND-Gliedes wird in einem EC-Yerzögerungsnetzwerk 286 etwas verzögert und einem weiteren Schaltglied 287 zugeführt, dessen Eingangssignal die Sendezeitpunktfolge vom Zähler ist. Das Verzögerungsglied; ,286 hält das Schaltglied 287 während des Übergangs des ]?requenzte^%ilereingangsBignals von 111111111 auf 000000000 geöffnet, so daß der nächste Zeitpunktimpuls, der dem Startimpuls B entspricht, über das Schaltglied

287 mit nur geringfügiger Laufzeitverzögerung durchgeschaltet wird. Dieser durchgeschaltete Impuls entspricht dem Startimpuls Gq und wird auch zu seiner Erzeugung verwendet.

Die Flugzeug-Sendezeitpunktimpulse A und die Bodenstations-SendeZeitpunktimpulse G werden iuf ähnliche Weise erzeugt. Sie wechseln einander zeitlich ab, so daß zwei Schaltglieder

288 und 289 abwechselnd geöffnet und geschlossen werden. Nach einer Erequenzuntersetzung der mit 548 Hz pulsierenden Sendezeitpunktimpulse durch den Teiler 280 um den $aktor 2 wird die Rechteckschwingung am Ausgang des Zählers in einer Yerzögerungsschaltung 290 verzögert und dem Schaltglied 288 zugeführt. Das andere Schaltglied 289 wird von dem in einem Inverter 29I (NICHT-Glied) invertierten (negierten) Rechteckspannungsverlauf derselben verzögerten Rechtecksρannung angesteuert. Die SendezeitpunktauBgangsimpulse der Schaltglieder 288 und 289 schwingen dann gegenphasig, wobei das Ausgangssignal des Schaltgliedes 288 den ?lugzeug-Informationsimpuls-

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zug A und das Ausgangesignal des anderen Schaltgliedes 289 den Bodenstations-Informationsimpulszug G darstellt.

Die Festlegung des speziellen Plugzeug- oder Bodenstationsimpulses but Übertragung eines A_Q- oder G-Q-Impulses zur Identifizierung.der Station wird durch Bestimmung der Flipflop-Zustftnde in dem Frequenzteiler im Augenblick des Erscheinens des Impulses erreicht· Dies wird weiter unten ausführlicher geschildert.

An die Frequenzuntersetzer 281 und 282 ist ferner ein Schaltimpulsgenerator 292 für die Informations-Synchronisation angesohlossen. Diese Schaltung dekodiert ebenfalls den Zählerstand des Zählers 279» und wenn er sich unterhalb von 201 befindet, wodurch angezeigt wird, daß die Station Informationsimpulse (B, A, G) sendet und empfangen sollte, liefert die Schaltung einen Informationsöchaltimpuls einer Polarität. Wenn der Zählerstand größer als 201 ist, schaltet die Schaltung um und erzeugt einen Synchronisiersohaltimpuls, um die Aussendung und den Empfang von I- und R-Impulsen zuzulassen.

F. Erzeugung "eigener" Abfra^eimpulse

Die "eigenen"Abfrageimpulse werden von der in Figur 1 gezeigten Schaltung geliefert. Diese Schaltung entspricht dem ZufallsβchaItgenerator 60 und dem Zufallsschaltglied 64 der Figur 10. Die SendeZeitpunktimpulse des Zählers 220 werden von der SynchronisationsschaTfcspannung der Schaltung 287 über das Schaltglied 300 durchgesehaltet. Dadurch werden die "eigenen" /,bfrageiinpulse während der Informationshälfte der Taktfolge unterbrochen. Die 3endeZeitpunktimpulse am Ausgang dos Schaltgliedes 300 werden ferner in ein Schaltglied 304 mit einem Spannungsverlauf verknüpft, dessen Impulsabstand statistisch schwankt und dessen Impulslänge fest auf einen kleineren Wert als die Zeit zwischen zwei SendeZeitpunktimpulsen eingestellt ist. Der Zufallsschaltimpuls wird von

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einem Rauschgenerator 305 geliefert, dessen Auegangeimpulse, die einen bestimmten Schwellwert überschreiten, einen monostabilen Sperrschwinger (blocking oscillator) triggern. Wenn der Sohaltimpuls am Schaltglied 304 ansteht, tritt mit Sicherheit nur ein einziger Sendezeitpunktimpuls während des Sohaltimpulses auf und wird durchgeschaltet (es sei denn, daß er von dem oben erwähnten Sohaltglied 300 gesperrt wird) der Kittelwert der frequenz der Sohaltimpulse vom Sohaltglied kann duroh Einstellung der Triggerschwelie dee Sperreohwingers 307 verändert werden und wird beispielsweise auf 10 20 Hz eingestellt. Dies wird mit Hilfe eines Zählers 303

im .

durchgeführt, der die empfangenen und dim Dekodierer 486 entschlüsselten B-Impulse zählt. Der Dekodierer 486 wird unten beschrieben. Der Zähler 308 wird alle Sekunde von dem B_n-Impulsgenerator 287 zurückgesetzt. Das Ausgangesignal des Zählers 308 wird in einem Digital/Analog-Umsetzer 309 in eine der iählerstand proportionale Ausgangsspannung umgesetzt. Umsetzer dieser Art sind an sich bekannt. Diese analoge Spannung wird für die Dauer der 4-Sekundenperiode in einer Schwellwertschaltung 310 gespeichert, die den Pegel variiert, bei dem die Impulse des Rausohgeneratore 305 auf den Sperrschwinger 307. durohgesehaltet werden. Mit passender Anzahl empfangener B-Impulse sinkt auoh-die Sohwellwertspannung, was auch ein Ansteigen der Häufigkeit zur Polge hat, mit der der Sperrschwinger 307 getriggert wird, und womit außerdem die Zahl der IQ-Impulse erhöht wird.

G. Startimpuls-(B)-Synchronisation

Bei Anwendung der groben Synchronisation muß der eigene Startimpuls Bq mit dem zuerst empfangenen Startimpuls einer anderen Station vor Betätigung des Senders der eigenen Station synchronisiert werden. Deshalb muß der zuerst empfangene Startimpuls immer eine Korrektur auslösen, wenn er eintrifft, bevor der "eigene" Startimpuls ausgelöst wird. Fijur 19 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Startimpulss; n-

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ohronisationsschaltung, links im Bild werden die empfangenen und dekodierten Startimpulse anderer Stationen und die Inforaationaaynoh3coniaationa--gaktapaTfnnng von der Schaltung 292 der Figur 17 «in·» υΒΦ-GHied 320 zugeführt, ao daß die empfangenen Startimpuls, e nur während dea Synehronisationsteils der iiaktfolge von dem Sehaltglied 320 durehgeaohaltet werden* MeB aind die Startimpulse,die vor der Erzeugung dea eigenen Startimpulsea Bq empfangen werden· Venn ein Start impuls von dem Sohaltglied 320 durohgesehaltet wird, triggert er ein Flipflop 322 und öffnet dadurch ein UHD-Ölied 324 für irgendeinen Impuls, der an seinem anderen Eingang erscheint. Die Informations synohronisatione-5akt spannung wird von einer Schaltung 321 differenziert, um aus der Vorder- und Hinterflanke ladelimpulae entsprechender Polarität abzuleiten. Dem anderen Bingang dea UND-Gliedee 324 wird die differenzierte form der InformationsBynohronisation-Taktzählerspannung zugeführt, wobei ein poseitiver Impuls den Beginn und ein negativer Impuls das Ende der Synohronisationsperiode anzeigt. Wenn der nächste positive, differenzierte Impuls am lingangdes TJED-SIiedea 324 erscheint (zu Beginn der nächsten Synohroniaationaperiode, eine Sekunde später), wird er von dem Schaltglied 324 durehgesohaltet und triggert ein zweites Flipflop 326. Daa Auegangasignal des Plipflops 326 schließt das Schaltglied 212 {!ig,14) und setzt den Zähler 220 zurück. Somit·kann der Sendezeitpunktzähler 220 aynohronisiert werden.

Da das Flipflop 326 zu Beginn der Synohronisationsperiode nach der Periode, in der dar erste Startimpuls dekodiert wird, getriggert wird, wird der erste Startimpuls in der zweiten Perio* de von dem UHD-Slied 320 und von dem UHD-Glied 328 durohgesohaltet, das beim Setzen dea Hipflopa 326 geöffnet wird. Dieser Startimpula triggert die llipflopa 322 und 326 in den lormalzustand aurüok. Dadurch wird das Sohaltglied 212 erneut geöffnet und der Zahlvorgang in dem Sendeaeitpunktzähler 220 erneut begonnen. Die gewünschte grobe Synchronisation ist ausgeführt, da der Sendeaeitpunktzählvorgang in dem Zähler 220 "be- j gönnen wird, wenn der er ate Startimpula in der zweiten i ohronisationsperiode empfangen wird,

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Wenn ttoith mit einem einzigen Startimpuls, sondern mit einer Gruppe von Impulsen versucht werden soll, grob au synchronisieren, dann kann das Flipflop "322 duroh einen herkömmlichen Treppengenerator ersetzt werden. Wenn die gewünschte Anzahl von Startimpulsen empfangen worden ist, würde die Ausgangsepannung des Srep*pengenerators eine kritische Spannung überschreiten und das UHD-Glie.d 324 öffnen. Von da an ist die Wirkungsweise der Sohaltung die gleiche wie oben beschrieben, line solche Schaltung könnte erforderlich sein, wenn auch Störimpulse bei der Streu- oder Steuerstart-Impulsdekodierung auftreten.

H. HauptoBzillator -(210)-!Frequenzsteuerung

Ss ist möglich, die Frequenz des Haupttaktoszillators 210 so zu " steuern, daß ständige Korrekturen in einer Richtung minimisiert werden können. Deduroh wird die Möglichkeit verringert, daß die Synchronisation· infolge Drift das Hauptoszillators nicht bestehen bleibt. Eine Schaltung, mit der dies erreicht werden kann, ist in der Figur 20 gezeigt. Hier wird der Korrekturimpuls vom Generator 209 der Figur 14 zur Steuerung der Oszillatorfrequenz verwendet. Bei diesem Verfahren schaltet der Korrekturimpuls des Generators 209 (Fig.H) die von dem Nulldurchgang-Flipflop 225 ; abgegebene Nulldurohgangsspannung über ein Schaltglied 340 duroh. Die Polarität der Nulldurchgangsspannung wird von der Richtung der Korrektur bestimmt, entweder voreilend oder nacheilend, da das Nulldurchgangs-Flipflop entweder gesetzt oder gelöscht ist. Am Ausgang des Schaltgliedes 340 erscheinen bipolare Impulse, deren Dauer der Dauer des in Fig.14 verwendeten Korrekturzyklus entspricht. Sind die Korrekturen der Phasenverschiebung in der einen Richtung über längere Zeit gleich den Korrekturen der !Phasenverschiebung in der anderen Richtung, dann nähert sich der Mittelwert der Gleichspannungskomponente im Aus gangs signal dee Schaltgliedes 340 dem Wert Null. Wenn dagegen eine Art der Phaeenvoreilungs- oder Nacheilungskorrektur überwiegt, dann wird die gleiche Stromkomponente nicht Null, aber ihre Polarität

j hängt von der Art der Phasenverschiebung ab. i

In Mg.20 wird die Gleichspannungskomponente zur Steuerung eines elektromechanischen Servoeystems verwendet, um die Oszillatorfre-. quenz zu korrigieren. Wenn das Schaltglied 340 geöffnet ist, wird ein Kondensator 342 von der durchgeschalteten Spannung

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über einen Widerstand 344 aufgeladen. Dadurch wird der Kondensator 342 teilweise aufgeladen. Das Sohließen des Schaltgliedes ' 340 unterbricht den Ladevorgang, so daß der Kondensator sich zu entladen beginnt· Die Entladung erfolgt sehr viel langsamer, da der Widerstand 344 während der geschlossenen Perlode nicht geer det 1st und ein zweiter Widerstand 346, der mit dem Kondensator verbunden ist, sehr viel größer als' der Widerstand 344 ist. Die Fehlerglelchspannung des Kondensators wird mit Hilfe eines Zerhaokers 348, zum Beispiel mit 400 Hz, zerhackt, dann in einem Verstärker" 350 verstärkt und schließlich einem Servomotor 352 zugeführt· Bin an einer Gleichspannung liegendes lineares Potentiometer 354 wird von dem Motor über ein Zahnradgetriebe 356 enge- " trieben. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes ist so gewählt, daß es verhältnismäßig lange dauert, ungefähr 30-60 Sekunden in dem als Beispiel beschriebenen System, um. den gesamten Potentiometerbereioh "durchzufahren". Die am Potentiometer abgegriffene Spannung wird einem spannungsabhängigen Kondensator (nioh£ gezeigt) des Taktoszillators 210 zugeführt,, um die Frequenz des Oszillators in einem begrenzten Bereich zu regeln. Diese Art der spannungsabhängi^en Frequenzregelung ist an sich bekannt.

Wenn keine Regelabweichung (Fehlergleiohspannung) vorliegt, wird der Motor nicht angetriben, so daß auch keine Frequenzkorrektur durchgeführt wird. Wenn eine Regelabweichung auftritt, verstellt der Motor 352 den Abgriff des Potentiometers 354 so, daß die Regelabweichung durch Rückführung der Korrekturspannung über den Widerstand 346 auf den Kondensator 342 vermindert wird. Da die Korrekturimpulse eine Frequenz von ungefähr 2 Hz haben, muß die Zeitkonstante von Kondensator 342 und Widerstand 346 groß genug sein, um eine gewisse Glättung zu ermöglichen, beispielsweise 2 oder 3 Sekunden. Diese Zeitkonstante darf jedoch nicht so groß sein, daß der Regelkreis dadurch instabil wird, wenn der Regelkreis über den Taktoszillator geschlossen wird. Auch die Integration von der Prequenzkorrekturspannung- auf der rechten Seite bis zum tatsächlichen Phasenfehler auf der linken Seite muß bei« der St.-ibilitätsbetrachtung des Regelkreises beachtet werden. Die Stellgröße der Kotorverstärkerkombination v/ird zurückgeführt, um zu verhindern, daß-sieh ,in dem Regelkreis eine zweifache Integration ergibt. Me .■Gleichstromverstlirkunc des Servoverstärkers

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1st so hoch, daß die Regelabweichung auch in der ITähe der An-* schlage bzw. der Ansohlüsse des Potentiometers klein bleibt. ι Alle diese Verfahren sind an sioh bekannt. Infolge der geringen. Empfindlichkeit (Verstärkung) des laktOszillators reichen die .einfaohe Integration und die Verzdgerungszeit dee RÖ-GliedeB im allgemeinen nicht aus, um den Regelkreis instabil werden zu lassen.

Die frequenz des HaupttaktOszillators 210 kann jedoch auch auf andere Arten geregelt werden, beispielsweise mit Hilfe von Ter-. mos tat en, T emp er aiwirmeß schaltungen und anderen ähnlichen an sioh !»•kannten Verfahren. Diese Verfahren können allein oder in Verbindung mit dem in Figur 20 gezeigten angeweandt werden.

I. Erzeugung des Plugζeuglnformationaimpulses (A)

Hache ^m die Synchronisation durchgeführt ist, werden die Informationsimpulse entsprechend dem Höhenbereich gesendet, in dem sioh. die Station befindet. In ?ig.21 wird die Flugzeughöheninformation über ein mit zwei Drehzahlen laufendes Dreiphasensynchro 370-1 und 370-2 von einem Höhenmesser 271 eingeführt, z. B. von einer Kollsmantype Ir.1686-05« Das Synchro 370-2 dreht sieh schneller, um kleine«Einheiten des Höhenmeßwertes eu übertragen· Die Höheninformation der beiden Synchros erscheint wieder verstärkt als analoge Gleichspannung an einem Potentiometer 374, das von einem Verstärkerservomotor 375 über ein Zahnradgetriebe 376 angetrieben wird. Die größte Winkelverdrehung erfolgt über den Servomotor 375 durch das Signal des schnellen Synchros 370-2, das über ein Relais 377 und einen Antriebsverstärker 378 zugeführt wird. Wenn dann ein schneller Zyklus eingeschoben wird, wenn das Fehlerausgangssignal des langsamen.Synchros 370-1 einen bestimmten kritischen Schwellwert übersteigt, wird eine Relaistreiberstufe 379 betätigt, um den Zustand fies Relais zu ändern. Das Relais 377 zieht an und verbindet das langsame Synchro 370-1 mit dem Servo 375, um den Synchrofehler auf Null zu bringen. Wenn dies der Fall ist, wird die Steuerung wieder an das schnelle Synchro 370-2 tibergeben, indem dan Relais 377

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Der SendeZeitpunkt des Plugzeuginformationsimpulses (A_Q) relativ zu den Startimpulaen B_Q ist entsprechend der eigenen Plughöhe programmiert. Wie solion erwähnt , werden die synohronieierten Sendezeitpunktimpulse mit einer frequenz von 548 Ha .erzeugt. Irgendwelche 91ugzeuginformationsimpulse_t die gesendet werden, müssen zeitlich mit diesen Sendezeitpunktimpulsen zusammenfallen. Genauer gesagt, wird nur ein Informationsimpuls Aq in dem Zeit abs olinitt zwischen zwei Startiapulsen Bq gesendet und dieser Impuls Aq durch Auswahl eines der ungeradzahligen Sendezeitpunktimpulse erzeugt, die in dem Zeitabschnitt zwischen den Sendezeitpunkten Hr. 3 bis Kr.199 auftreten (siehe fig. 1). Links oben in figur 21 ist der Sendezeitpunktwählerteiler 279 (Mg. 17) gezeigt, soweit die Ausgangssignale der 7 flipflopa dee mittleren Teilers 281 einer Präzisionsspannungsteiler-Summiervorriohtung 380 zugeführt werden. Der Bämpfungs- oder Teilerfaktor des Bämpfungsgliedes oder Spannungsteilers 380 nimmt mit jeder frequenzteilerstufe des mittleren Frequenzteilers 281 von links nach rechts, d. h. von den hochfrequenten Ausgängen in Richtung auf die niederfrequenten, um den faktor 2 ab. Die gedämpften Ausgangssignale werden direkt addiert, so daß sich als Summensignal eine Treppenspannung ergibt, die mit dem Startimpuls bei Null beginnt.

Die analoge Höhenspannung vom Potentiometer 374 wird über ein Tiefpaßfilter 381 einem Eingang eines Präzisionsvergleichers 383 zugeführt. Bas andere Eingangssignal des Yergleiohers ist die Treppenspannung vom Dämpfungsglied 380. Wenn die beiden Eingangsspannungen gleich sind, erzeugt der Vergleioher 383 einen Impuls, der einem Sehaltimpulsgenerator 335 zugeführt wird, um den Schaltimpulsgenerator 385 entweder "ein"- oder ^waus"-zutriggern, je nach Gröfie und Polarität einer Höhenvorwegnahmespannung.

Wenn das flugzeug aufsteigt oder tiefer geht, ißt es wünschenswert, Informationsimpulse in die angeflogenen Höhenbereiohe neben dem augenblicklichen Höhenbereioh des eigenen flugzeuge

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zu senden. Deshalb ist eine Proportionalregelung vorgesehen, bei der die Anzahl der Höhenbereiche, in die AQ-Impulse gesendet werden, von der Änderungsgeschwindigkeit der Flugzeug- }.' . höhe abhängt. Die Hähenänderungsgeachwindigkeit wird durch

Differentiation der analogen Höhenepannung am Ausgang dee Filters 381 in einem Differenzierglied 387 gewonnen. Da die ί ' Geschwindigkeitsspannung am Ausgang des Differenziergliedes

normalerweise sehr klein ist, wird sie in einem herkömmlichen ; zerhackerstabilisierten, rückgekoppelten Verstärker 389 ver-' stärkt, in Schaltung 391 demoduliert, und dann der analogen

Höhenspannung in der Summier schaltung 393 addiert. Die Summenspannung am Auegang der Summierechaltung 393 wird einem weiteren PräzisionsspannungBvergleicher 395 zugeführt, der entweder Ü vor oder nach dem Ausgangsimpuls des anderen Vergleichers einen Impuls abgibt. Die Dauer des Ausgangsimpulses des zweiten Vergleiohers 395 hängt von der Indexungsgesohwindigkeit der Flugzeughöhe und davon ab, ob das Flugzeug aufsteigt oder tiefergeht. Letzteres bestimmt, ob die Höhenänderungsgeschwindigkeits- £ _% spannung zu der analogen Spannung addiert oder subtrahiert wird. _% Der erste Impuls von einem der beiden ¥ergleicher 383 oder 395 ' triggert den S cha It impuls generator 385 in den "Ein"-Zustand (in jr dem er einen Schaltimpuls abgibt), während der zweite Impuls _t des anderen Vergleiche» den Generator wieder zurücksetzt. Das von diesem Schaltimpuls bestimmte Intervall ist die höhenkodierte Sendezeit für die Flugzeuginformationsimpulse.

Die Aussendung der Informationsimpulse erfolgt auf.folgende Weise. Der InformationB-Synchronisations-Sohaltimpuls vom Zähler 292 (Fig. 17), invertiert von einem Inverter 396, und der ungerade Sendezeitpunktschaltimpuls vom Schaltglied 289 (Fig. 17) werden den Eingängen eines ÜFD-Gliedes zugeführt. Das UED-Ölied 397 gibt nur bei ungeradzahligen Sendezeitpunkten während der Informationsperiode einen Impuls ab. Die Ausgangsimpulse des ÜHD-Gliedes werden einem Impulsgenerator 393 zugeführt, um die Impulse nötigenfalls zu formen, und die geformt·« Impulse werden einem zweiten TOD-Glied 401 zugeführt. Da» TJWD-

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Glied 401 erhält auch den Höhenaohaltimpuls vom Generator 385 und die SendeZeitpunktimpulse rom Zähler 220 (Fig. 14). Deshalb gehaltet das UHD-Gliea 401 nur während des Höheneohalt impuls es und in einem ungeradzahligen Sendezeitpunkt einen Sen4ezeitpunktimpuls duroh. Biese Sendezeitpunktimpulse steuern die A₀-Informat ions impulse", die gesendet werden sollen.

pie Rtiokeetzspannungen aus einer geeigneten Quelle (nicht gezeigt) werden den Vergleichern 383 und 395 zugeführt, um die Erzeugung des Höheneohaltimpulses von Hand auf einen oder mehrere gewünschte Höhenbereiohe einzustellen. Die Rüoksetzspannungen steuern die Zeit der Impulserzeugung jedes Vergleichen.

Ee ist nicht ratsam, die Plugzeuginformationsimpulsθ A_q zu βenden, bevor die eigene Station nicht vollständig mit den anderen Stationen in dem System synchronisiert ist. Bezugnehmend auf Pig. 21 lcann die Ausstrahlung der Impulse Aq durch Unterbrechung des Eingangssignals des Impulsgenerators 399 verhindert werden, so daß es niemals das UND-Glied 401 erreicht. Eine A_Q-Informatlonsimpulsunterbreoherschaltung ist in Figur 22 gezeigt. Die Schaltspannung vom UND-Glied 397 wird einem UND-Glied 410 zugeführt. Wenn am anderen Eingang des UND-Gliedes 410 kein Signal ansteht, kann die Sehaltspannung das UND-Glied nioht passieren. Wie man sieht, kann dieser Zustand eintreten, wenn die Start-Rücksetzspannung vom Flipflop 326 (Pig. 19) oder die Spannung von einem monostabilen Multivibrator 412 an dem Eingang eines NOR-Gliedes 413 ansteht. Das NOR-Glied ist ein ODER-Glied mit einem naohgeschalteten Inverter (NICHT-Glied). Deshalb liefert es kein Ausgangssignal wenn ein oder mehrere EingangssignaIe anstehen. Die Start-Rücksetzspannung steht an einem Eingang des NOR-Gliedes 413 ?n, wenn die grobe Synchronisation stattfindet."'Da-es wünschenswert ist, daß die Införma- · tionsimpulse während dieser Zeit nicht gesendet werden, sperrt die Start-Rücksetzspannung das UND-Glied 410. Die Ausstrahlung eines A₀-Impulses wird vorzugsweise auch verhindert, wenn die auszuführenden Peinsynchronisationskorrekturen der Station zu

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groß sind. Dadurch wird verhindert, daß eine falsche Information gesendet wird. Hier wird der empfangene Antwortimpuls verzögert und zur Iriggerung eines Sohaltimpulsgenerators über eine Verzögerungsschaltung 417 verwendet. Die Verzögerungezeit ist gleich dem maximalen Synohronisationsfehler, der toleriert werden kann, und diese Zeit wird eingestellt. Wenn der Korrekturimpuls vom Generator 209 (fig· H) > der von dem •Antwortimpuls ausgelöst wird, noch ansteht, wenn der Sohaltimpuls vom Generator 416 eintrifft, wird ein Schaltglied 418 · geöffnet und der monostabile Multivibrator -412 so getriggert, daß er das UND-Glied 410 öffnet und die Erzeugung dep Informations impuls es Aq verhindert.

Es sei darauf hingewiesen, daß das UND-Glied 410 von Pig. 22 entweder vor oder hinter das UND-Glied 401 von figur 21 oder ar irgendeine andere geeignete Stelle geschaltet werden kann, uiii die Erzeugung und/oder Ausstrahlung der Ap-Impulse zu verhindern.

ferner sei darauf hingewiesen, daß, wenn die eigene Station eine Bodenstation ist, die Höhenko^dariLigsanordnung von fig. 21 nioht erforderlioh ist. Stattdessen wird der Schaltimpuls vom Generator 385 so vorgegeben, daß er zu einer vorbestimmten Zeit triggert, um den Sendezeitpunktimpuls in einem dem Bodeninformationszeitpunkt der Station zugeordneten geradzahligen Zeitpunkt durchzuschalten. Hier würde der Ungerade-Gerade-Schaltimpuls zum UND-Glied 397 von dem Üngerade-Schaltgenerator 288 der Figur 17 kommen. Wenn man will, kann man auch die gleiche Unterbreohersohaltung, wie sie in fig. 22 gezeigt iet-£ nur Verhinderung der Ausstrahlung der G₀-Impulse verwenden, wenn die eigene Station nicht synchronisiert ist.

J. Impulskoaierung und -dekodierung

Hur Identifizierung der verschiedenartigen Impulse, die in dem S3^rBtem übertragen werden, wird vorzugsweise eine Impulskodierung angewandt. Dabei wird mit jedem einzelnen Stert-(B),

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Abfrage-(I)| J[ntwort--(B) und Informations impuls (A oder G) ein Impulspaar gesendet, wobei die Sendeverzögerung zwischen den Impulsen eines jeden Paares durch die Impulsart festgelegt ist. Das Blockschaltbild eines Impulskodierers einer einzelnen Station ist in Figur 23 dargestellt. Für jede Impulsart werden von zwei Sperrschwingern Impulspaare geliefert, indem der eine Oszillator von dem verzögerten Impuls des. triggerimpulses des ersten Oszillators getriggert wird. Da jeder Sperrschwinger eine verhältnismäßig lange Erholungs- oder Preiwerdezeit besitzt, wird nicht derselbe Sperrschwinger für beide Impulse verwendet.

Wie in Figur 23 gezeigt, werden ein Sperrschwinger 450 (blocking oscillator B.O.) direkt und ein zweiter Sperrschwinger 452 über ein Verzögerungsglied 451 durch den von der Schaltung der figur 17 zur Erzeugung des Impulses B_Q im richtigen Zeitpunkt durohgeschalteten SendeZeitpunktimpuls getriggert. Die SendeZeitpunktimpulse können scharf geformt werden, bevor sie den verschiedenen Oszillatoren zugeführt werden. Beide S errschwinger erzeugen einzelne Impulse vorherbestimmt er Dauer.. Das Verzögerungsglied 451 bestimmt die Kodierverzögerung bei einem B-Impuls, so daß von den Oszillatoren 450 und 452 zwei Impulse mit einem bestimmten Verzögerungsabstand erzeugt werden. Die beiden Impulse werden über ein ODER-Glied 455 auf den Modulator des Senders durchgeschaltet. Auf ähnliche V/eise triggert der dem IQ-Sendezeitpunkt zugeannete SendeZeitpunktimpuls der Schaltung von Figur 18 direkt den Oszillator 452 und über ein Verzögerungsglied 456 den Oszillator 450. Die Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes 456 ist andors als·die des Verzögerungsgliedes 451» um die Kodierung des Impulses I zu verwirklichen. Das Impulspaar Iq wird ebenfalls von dem ODER-Glied 455 auf den Modulator des Senders durchgeschaltet.

Zur Erzeugung der kodierten Impulspaare für die Impulse Eq und A₀ (oder G_Q) dienen zwei weitere Sperrschwinger 460 und 462, die wieder.anders eingestellt sind. Diesen Sperrschwin»

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gern ist jeweils ein R₀-Verzögerungsglied 464 und ein A₀-Verzögerungsglied 466 vorgeschaltet, von denen jedes eine "bestimmte Zeitverzögerung für die Impulepaare verwirktlieht. Das Triggersignal für das Impulspaar des eigenen ilntwortimpulses Rq ist der von einer anderen Station eintreffende Abfrageimpuls, der über ein UND-Glied 468 zugeführt wird. Ein Sohaltimpuls von. einem monostabilen Sehaltimpulsgenerator 470 öffnet das UND-Glied 468, wenn der eigene Abfrageimpuls Iq erscheint, und schaltet den Abfrageimpuls einer anderen Station durch, wenn er eintrifft. Dies beschränkt die Aussendung der Antwortimpulse Eq auf von eigenen Abfrageimpulsen ausgelöste Perioden. Der !Driggerimpuls für das Impulspaar (Aq oder Gq) ist der von der Schaltung der ligur 21 durchgesch°.ltete Informationssendezeitpunktimpuls,

Die Impulsdekodierung erfolgt am Ausgang des Stationsempfängers mit Hilfe der Schaltung von Figur 24. Das Videosignal vom Empfänger wird einem Schwellwertdetektor 480 zugeführt, der seinen Zustand ändert, wenn die Videospannung einen kritischen Betrag überschreitet. Unter einem bestimmten Schwellwert liegende Empfangsimpulse werden gesperrt, um die Möglichkeit einer Verwechslung oder Verwirrung zu verringern, wie oben erklärt. Von dem Schwellwertdetektor wird das empfangene Signal auf zwei Verzögerungsketten 482 und 484 gegeben, wobei die Verzögerungskette 484 an Punkten abgegriffen wird, die der Verzögerung der Impulspaare B, I und R entsprechen. Drei UND-Glieder 486, 488 und 490 werden zur Feststellung einer Koinzidenz zwischen Impulsen der beiden Verzögerungsketten verwendet. Was die UND-Glieder anbetrifft, so ist die Differenz in der Zeitverzögerung zwischen den beiden Eingangsimpulsen gleich der Zeitverzögerung zwischen demzu dekodierenden Impulspaar. Die ersten und letzten Impulse fallen dann zusammen, so daß nur ein einziger Impuls am ! Ausgang eines jeden UND-Gliedes erscheint. Zwei Verzögerungs- [ ketten statt einer werden verwendet, um die Dekodierverzögerungs-

zeit unabhängig von der Impulsart, die dekodiert wird, kon- ! stant zu halten.

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K. Empfänger - Sender

Bei dem erfindungsgemäßen Syatem wird nur ein einziger Übertragungskanal verwendet. Dadurch vereinfacht sich sowohl der Sender als auch der Empfänger erheblich. Als Empfänger-Sender dient eine an eich bekannte Ausführung. Dap Blockschaltbild ist in figur 25 gezeigt. Die kodierten Impulse von figur 23 werden über ein Verzögerungsglied 502 mit kleiner Verzögerung einem Modulator 500 zugeführt. Die kodierten Impulse werden einer !Erägerwelle aufmoduliert, die von einem Trägerwellenoszillator 504 erzeugt wird, und die zusammengesetzte Welle wird über eine Antenne 506 ausgestrahlt.

Die Sende- und Empfangsantennen 506 und .508 werden vorzugsweise an verschiedenen Stellen des Plugzeugs angebracht, z. B. oben und unten am Plugzeugrumpf. Dadurch sind sie bis ?!U einem gewissen Grade voneinander isoliert. Um jedooh die erste Mischstufe 510 in dem Superheterodynempfänger zu schützen, ist ein Varactorsehalter 509 zwischen die Empfangsantenne 508 und die erste Mischstufe 510 geschaltet, um eine zusätzliche Dämpfung während der Dauer des gesendeten Impulses einzuführen. Dieser Schalter wird von einem Impuls eines Schalt impulsgenerators 520 ausgelöst, der wiederum von den Impulsen des Impulskodierers getriggert wird. Die von dem Verzögerungsglied 502 eingeführte geringfügige Verzögerung im Modulatoreingangskreis bewirkt, daß der Schalter 510 vor dem Einschalten des Senders abschaltet.

Nach der ersten Mischstufe 510 werden die empfangenen Signale in einem empfangenen breitbandigen Zwischenfrequenzverstärker 512 verstärkt, in einem Demodulator 514 demoduliert und in einem Videoverstärker 516 verstärkt. Die Verstärkung des Zwischenfrecuenzverstärkers 512 wird von einem zeitvariablen Verstärkungs-Signal-Generator 518 zeitlich variiert, und zwar von 0 an, während deg Auftretens des Sendeimpulses bis zum Maximum im EmpfangsZeitpunkt der Impulse von maximal entfernten Stationen, so daß die empfangenen Impulse am Demodulator 516 alle ungefähr die gleiche Amplitude' haben. Eine selbst-

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Claims

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tätige Schwundausgleiohregelung 522 (ΙΥΟ) 1st ebenfalle vorgesehen, um mittlere oder langsam auftretende Terstärkungsänderungen auszugleichen.

XI. ZuBftTnmenf as eung

•Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systeme können die Oseillatoren (Taktgeber) mehrerer sowohl fester als auch "beweglicher Stationen,'die zunächst nioht untereinander synekroni-Biert sind, synchronisiert werden. Dies erfolgt ohne.ein HauptBynchroniBiergerät, E. B. eine Atomuhr, mit dem sieh alle Stationen synchronisieren müssen. Statt deeeen synchronisieren sich die verschiedenen Stationen in einem Gebiet gegenseitig solange, "bis sie alle miteinander synchronisiert sind. Wenn dies der Pail ist, kann jode Station den Abstand zu anderen Stationen mit hoher Genauigkeit messen. Es sei auch darauf hingewiesen, daß auch das System ohne feste Station arbeiten kann·

Das erfindungsgemäße System erlaubt es ferner allen Stationen, ob fest oder beweglich, auf ein und derselben Frequenz zu senden oder zu empfangen. Dies hat zur Folge, daß das für Nachrichtenübertragungen zur Verfügung stehende Frequenzspektrum wirksam ausgenützt wird, die .gerätetechnische Aus- · führung vereinfacht wird, sich eine maximale Empfängerempfindlichkeit ergibt und eine minimale Sendeleistung erforderlich ist.

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JfH

An ep r U c Ii e

λ J System zur Synohxoniaierung der Erzeugung der ersten ignale zweier Stationen in einem Verbundgebiet mehrerer Stationen, bei dem jede Station Mittel zur Messung der Zeitdifferenz zwisohen der Erzeugung der ersten Signale jeder Station enthält, daduroh gekennzeichnet , daß Mittel auf die gemessene Zeitdifferenz ansprechen und den Zeitpunkt der Erzeugung eines nachfolgenden ersten Signals einer Station näher zum Zeitpunkt der Erzeugung eines nachfolgenden ersten Signals der anderen Station verschieben.
2. System nach Anspruch 1, daduroh gekenn-ζ e i ο h η e t , daß der Zeitpunkt der Erzeugung des ersten nachfolgenden Signals einer Station vorverlegt und der Zeitpunkt der Erzeugung des nachfolgenden ersten Signals der anderen Station verzögert wird.
3. System nach Anspruoh 2, daduroh gekennzeichnet , daß jede Station den Zeitpunkt der"Erzeugung ihres naohfolgenden ersten Signals um die Hälfte der gemessenen Zeitdifferenz verschiebt.
4. System naoh Anspruch 3, dadurch g β k e rCn. zeiohnet , daß die Verschiebung so erfolgt, daß die nachfolgenden ersten Signale zweier Stationen zeitlioh zusammenfallen.
5. System nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel ;}eder Station Abfragesignale mit vorherbestimmten zeitlichem Verhältnis gegenüber den ersten Si«nalen der Station senden und Mittel die Abfragesignale der anderen Station empfangen und das empfangene Abfragesignal zur Messung der

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Zeitdifferenz verwenden, die zur Einstellung "bzw. Verschiebung des Zeitpunktes der Erzeugung des nachfolgenden ersten Signales verwendet wird.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet-, daß der Zeitpunkt der Erzeugung eines nachfolgenden ersten Signals in jeder Station durch ein Abfragesignal einer anderen Station eingestellt wird, das nach der Alissendung eines eigenen Abfrage signals empfangen wird.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine Station die' Abfragesignsie auf statistischer Basis sendet und jedes gesendete Abfragesignal ein vorherbestimmtes Zeitverhältnis zu einem ersten Signal der Station hat.
8. System nach Ansprüchen 6 oder 7, dadurch geke.nnzeichnet , daß in jeder Station ein Antwortsignal als Antwort auf den Empfang eines Abfra^e-signples einer anderen Station gesendet wird, und die Zeit vom '.endezeitpunkt eines Abfragesignals bis zum Empfang eines .ntwortsignals der anderen otation zur Ermittlung des Zeitpunktes der Erzeugung des nachfolgenden ersten Signals gemessen wird.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitpunkt der Erzeugung eines nachfolgenden ersten Signals jeder von zwei Stationen, die gegenseitig ihre Abfrage- und Antwortsignale empfangen, so eingestellt wird, daß ein nachfolgendes Abfragesignal an einer der beiden Ltationen ungefähr nach der Hälfte der Zeit eintrifft, die vom Sendezeitpunkt eines Abfragesignals einer Station bis zum EmpfangsZeitpunkt des von der anderen Station als Antwort gesendeten Antwortsignals vergeht,

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10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Stationen in Abhängigkeit von der in Jeder Station gemessenen Zeitdifferenz die Zeitpunkte der JEr|fugung der nachfolgenden ersten Signale aufeinander zu vereohdben werden, ao daß nachfolgende Abfragesignale der beiHun Stationen nahezu synchron gesendet und die nachfolgenden ljf||en Signale der beiden Stationen nahezu synchron erzeugt werft**,
11. β j" at em nach einem oder mehreren der voranstehenden Aneprtiohi, dadurch gekennzeichnet, daß sioh ipAe Station in einem Verbundgebiet mehrerer Stationen

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befindet, und jede Station den Zeitpunkt der Erzeugung ihres ersten Signals in irgendeinem Zeitpunkt nur in Bezug auf eine andere Station in dem Verbundgebiet einstellt.
12. System naoh Anspruch 11, dadurch gekennz e i e-h net, daß die Abfrageaignale einer Station auf zufälliger statistischer Basis mit einem vorherbestimmten Zeitverhältnia in Bezug auf die ersten Signale der Station gesendet werden.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichne t , daß der Zeitmuikrt der Erzeugung der ersten Signale einer Station von dem ernten Abfragesignal eingestellt wird, das von einer anderen Station des Verbundgebietes nach Aussendung eines Äbfragesi^jnals durch, die Station eintrifft.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß eine Station ein Antwortsignal ala Antwort auf da^r ^rste von einer εηΛβΓβη Station des Verbundgebietes eintreffende Aijfra^esignal sendet.

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15. f'jitem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß das erste in einer Station empfangene Abfragesignal von einer anderen Station in dem Verbundgebiet gesendet wird und als Antwort darauf von der empfangenden Station vor Erzeugung des nächsten ersten Signals durch diese Station ein Antwortsignal gesendet wird.
16. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 15, dadurch ,gekennzeichnet, daß ein Abfregenignal einer Station nahezu gleichzeitig mit einem ersten Signal auftritt.
17. System nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten oignale periodisch erzeugt werden.
18. System nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorherbestimmte Anzahl erster Signale während eines Seitabschnitts (Intervall, Periods) erzeugt wird und während eines Seils dieses Zeitabschnitts in einem Zeitpunkt mit vorherbestimmtem Zeitabstand zu einem er ersten Signale ein Informationssignal gesendet wird.
19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß eine Station die Einstellung des Zeitpunktes des Auftretenä ihres ersten Cignals in der Weise nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche während eines T_eils der Zeitabschnitte durchführt.
20. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 11-19 gekennzeichnet durch eine Anordnung zur Synchronisierung der Erzeugung der ersten Signale einer Station, die in ein Verbundgebiet mehrerer Stationen eintritt, deren erste Signale bereits synchronisiert sind, und durch Mittel in jeder Station zur periodischen AusSendung

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charakteristischer Signale, Mittel in der Station, die das Verbundgebiet betritt, zum Empfang der charakteristischen Signale und durch Mittel in der Station, die das Verbundgebiet betritt, zur Einstellung der Aussendung ihrer charakteristischen Signale in Übereinstimmung mit den empfange»- «en charakteristischen Signalen.
21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennz e i c h ne t , daß die ersten Signale der Station, die in das Verbundgebiet eintritt, ein vdrherbestimmtes Zeitverhältnis in Bezug auf die charakteristischen Signale der Station haben.
22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten-Signale der Station, die in das Verbundgebiet eintritt, mit den charakteristischen Signalen der Station synchronisiert sind und mehrere erste Signale zwischen zwei charakteristischen Signalen auftreten.
23. System nach Ansprüchen 20-22, dadurch gekennzeichnet , daß die Station, die in das Verbundgebiet eintritt, ihr charakteristisches Signal so einstellt, daß es in dem Zeitpunkt auftritt, in dem das charakteristische Signal einer anderen Station aus dem Gebiet synchronisierter Stationen (Verbundgebiet) empfangen wird.
24. System nach Anspruch 23,' dadurch gekennzeichnet , daß die Station aus dem Gebiet synchronisierter Stationen diejenige Station ist, die der Station, die das Gebiet neu betritt, am nächsten ist.
25. Verfahren zur Synchronisierung der 8endezeitpunkte mehrerer Stationen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in zufälligen statistischen Zeitpunkten von jeder Station Synchronisierungssignale gesendet werden und dann nacheinander immer zwei Stationen aus der Vielzahl

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von Stationen ausgewählt und die Sendezeitpunkte eines jeden Statianspaares mit Hilfe der Synchronisiersignale synchronisiert werden.
26. Verfahren nach Anspruch 25? dadurch gekennzeichnet , daß die .Jendezeitpunkte eines jeden ausgewählten Stationspaares ungefähr "bis zur Mitte ihres ursprünglichen zeitlichen Abstandes verschoben werden,

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