DE1491314A1 - Schalleitung zur Kompression von elektrischen Wellenzuegen - Google Patents

Description

CSP-COMPAGIfIE GENERALE DE TELEGRAPIIIE SANS PIL 79» Boulevard Haussmann, Paris/Prankreioh

Schalleitung zur Kompression von elektrischen Wellenziigen

Auf äem Gebiet der Radartechnik besteht oft das Problem, dxe Zeit festzustellen, die zwischen dem Beginn der •"•uaüendung eines Wellenzugs und dem Beginn des Empfangs ''es Echos dieses Wellenzugs verstreicht.

l-'Le::e;.; Problern ist besonders dann kompliziert, wenn zur Vergrößerung der abgestrahlten Energiemenge ohne Erhöhung der Spitzenleistung die Dauer des Wellenzugs grosser als die Hin- und Rücklaufzeit dieses Wellenzugs bis zu einem wahrscheinlichen Ziel gemacht wird.

Zur Losung dieses Problems sind Anordnungen vorgeschlagen worden, die es ermöglichen, die Dauer des Echosignals

emηfangssei tig

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BAD ORiGINAt

empfangeseitig zu verringern ( oder zu "komprimieren")· Die bisher verwendeten Anordnungen beruhen auf der Verwendung von Leitungen mit diskreten Konstanten oder von schweren und umfangreichen Verzögerungsleitungen.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung, welohe die Lösung dieses P_roblems auf sehr viel einfachere Weige ermöglicht.

Die erfindungsgemässe Anordnung enthält im wesentlichen eine Schalleitung, die aus zwei Schichten aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt ist, wobei die Dicke der einen Schicht klein gegen diejenige der anderen Schicht ist und die A_uab_reitungsgeschwindigkeit von transversalen Schallwellen in der dicken Schicht wesentlich grosser als in der anderen Schicht ist.

Elektroakustisch^ Wandler, die an die Zwischenfrequenzschaltungen des Empfängers angeschlossen sind, ermöglichen die Induktion der transversalen Wellen in der dünnen Schicht; weitere elektroakustische Wandler ermöglichen den Empfang, des gesendeten Signals am anderen Ende der S_challeitung.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigen:

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Fig.1 , 2, 3, 4j 5 » 6 Diagramme zur Erläuterung des zu lösenden Problems,

Fig.7, 8 und 9 Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung,

Fig. 10 ein Prinzipschema der erfindungs_;'"emässen Anordnung, Fig.11 und 12 Stirnansichten der Anordnung von Fig. 10 und

Fig. 13 das Schema eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig.1 zeigt einen wahrend einer Zeit T gesendeten Wellenzug, der nach einem linearen Gesetz frequenzmoduliert ist, wobei die ersten Wellen des Zugs die höchste Frequenz haben. Das . cd-..l^itionsgesetz i*> = f (t) ist in Fig«2 dargestellt: Me Kreisfrequenz der Vfellen des Zugs ändert sich linear von *+* = UJ an Beginn dee Wellenzugs bis W= ^O - Δ cu_e

Es besteht das Problem, beim Auftreten dieser ^v'ellenzuge ein Signal k urzer Dauer zu erzeugen.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck frequenzabhängige Leitungen zu verwenden, d.h. Leitungen, deren Fortpflanzungskonstante <

eine

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eine Funktion der Frequenz der Welle ist. Diese leitungen

bestehen im allgemeinen aus diskreten Gliedern, doch zur Vereinfachung sei angenommen, dass es sich um wirkliche Leitungen handelt, auf denen sloh eine Welle mit einer bestimmten Wellenzahl K ausbreitet.

Bs sei in diesem Zusammenhang daran erinnert, dasa die Wellenzahl K einer Welle lautet! K « 2 "Γ/λ ·

Es wird eine leitung verwendet, bei der die Wellenzahl mit der Kreisfrequenz durch eine Beziehung folgender Form verknüpft istt

(Ai ² m OvK (1)

worin &* eine Kcnstante ist.

Wenn die Gruppengeschwindigkeit der Welle auf dieser Leitung folgendermassen geschrieben wird:

dw - X j

lautet die Laufzeit»

*P

Darin 909823/0546

ι j ι*

Darin sind £. die Länge der leitung und (^ , Q,f Konstante.

Fig.3, 4 und 5 zeigen die Frequenzgänge, und zwar Fig.3 den Verlauf von K als Funktion von Ul , Fig.4 . den Verlauf von Vg^Ie Funktion von ü) und Fig.5 den Verlauf von tp als Funktion von uD ·

Es lässt sioh folgendes zeigen: Wenn am Eingang einer

frequenzabhängigen Leitung mit solohen Ausbreitungskenngröesen 'ein Wellenzug der in Fig.1 gezeigten Art zugeführt wird, erhält man am Ausgang der Leitung naoheiner bestimmten Laufstrecke einen gleichfalls frequenzmodulierten Wellenzug, dessen Hüllkurve Jedoch die in Fig.6 gezeigte Form hat. Die maximale Amplitude hat folgenden Werts

Die ganze Energie ist praktisoh in einer Kurve der Breite 2 f /Λ*·* konzentriert, und die Amplitude wird in Zeitpunkten zu Null, die um 2^ /Δ*·) ·.»·» versetzt sind.

Bisher wurden zu diesem Zweck Verzögerungsleitungen oder andere kostspielige und umfangreiohe Anordnungen verwendet·

ErflnduruBgemäaB

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Erfind ungsgemäas ist ea vorgesehen, zu diesem Zweck Metall- , sohienen zu verwenden, die aus zwei Metallen zusammengesetzt sind (Fig.7), wobei die eine Metallschicht N₂ eine sehr geringe Dicke e und die andere Metallsohioht M₁ gegenüber der Metallsohioht M₂ eine sehr groese Dicke haben.

Wenn in einer solohen Schiene (Fig.8) transversale Schwingungen erregt werden, welche sioh in der Richtung Oz ausbreiten, wobei der S_ohwingungeaussohlag in der Hiohtung Oy geriohtet ist, die senkreoht zur Richtung Oz steht, und ferner die Auabreitungsgesohwindigkelt CL derartiger Wellen in dem Medium M₂ kleiner als die ^usbreitungsgesohwindigkeit G, dieser Wellen im Medium M- ist, also Og ( 0- , so entstehen bekanntlich in der Anordnung Oberfläohenwellen, welche eine Ausbreitungsgesohwindigkeit C, haben, für die gilt« 0«)ζ 0, / C₁ . Diese Wellen werden auch IiOVE-Wellen genannt. Wenn die Welle an der Oberfläche von M₂ erregt wird, wird ihre

Amplitude exponentiell mit der Tiefe in M₁ gedämpft, wie in Fig.8 angedeutet ist, so dass die ^üohwingungsenergie in Mg konzentriert ist.

9 zeigt experimentell aufgenommene Kurven, welohe die Änderungga der Phasengesohwindigkeit und der öruppengesohwindigkeit als Funktion des Parameters · # V zeigen, wobei V die Frequenz der Welle ist.

In

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an γ «·

In voller linie erkennt man die Änderungen der Ihaaengeeohwindigfceit in m/& und geetriohelt die Änderungen der Gruppengeeohwindigkeit für eine Kupfer-Eisen-Anordnung, wobei e . γ in MHe ·yu auegedrüokt ist.

Wie in dieser Darstellung zu erkennen ist, hat ein ganeer Abschnitt dieser Kurve Vg « Vg ( V ) für e « oonet. eine hyperbolieohe Form der in Fig.4. gezeigten Art.

Folgendes lässt sich zeigen« Wenn dies zutrifft, hat die Leitung aolohe frequenzabhängige Eigenschaften, dasejbei Zuführung eines Wellenzugs der in Fig.1 gezeigten Art am Anfang der Leitung ein Welleneug der in Fig,6 gezeigten Art am Auegang nach einer bestimmten Laufstrecke erhalten wird.

Zum besseren Verständnis sei angenommen, dass die Laufzeitkurve von Fig.9 für Werte des Parameters e «V zwischen 200 und 600 Einheiten in MHz · /o, linear ist.

Mit einer Kupferschicht von 70 Al Dicke, die auf Eisen aufgetragen ist, und mit einer Frequenz V _Q von 5 MHz kann man also ein Frequenzband von ^ V von 2 MHz zu beiden Seiten von V₀ verwenden, was einem auf 0,5/äs komprimierten Impuls entspricht.

Fig.10 909823/0546

Fig. 10 zeigt ein erstes AuefilhrungBbeiapiel der Erfindung, bei dem diese Eigenschaften ausgenutzt werden.

Es enthält eine rechteckige Schiene 1 von grosser Dicke, ' beispielsweise aus Eisen. >Auf dieser Schiene Jet ein

Kupferfilm 2 von beispielsweise 70yu Dicke aufgetragen.

Am einen Ende der ^ohiene ist ein elektroatriktiver Wandler 5" angeordnet, der an den Zwisohenfrequenzkanal 4 eines Radarempfängers oder dergleichen angeschlossen ist, wie in Fig.11 zu erkennen ist, welohe die gleiche Anordnung von dem entsprechenden Ende her zeigt. Eine zusätzliche Masl»5 ist an den Wandler angelötet.

Bieser Vibrator übt auf die Schiene eine transversale Weohselkraft aus, wie durch die Pfeile angedeutet ist.

Am anderen Ende der Leitung ist ein gleichartiger Enipfangswandler angeordnet, der aus den gleichen Organen besteht und an eine nachfolgende ^tufe 7 des Radarempfangers angeschlossen ist (Fig.12).

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist ohne weiteres ersichtlich,

Diese Anordnung ergibt den folgenden Nachteilr

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Da die Wellenlänge der LOVE-Wellen aehr klein ist, (in der Grössenordnung von 0,4 bis 0,5 ΐηηφ₉ aind die Abmessungen ^detl kandiere 3 gross gegen diese Wel'lenlänge. Da seine Oberfläche eine Phasenflache der Schwingung ist, ergibt sich eine schlechte Kopplung mit der ^

Die Anordnung von Fig.15 ermöglicht die Beseitigung dieaes Nachteils· Diese Darstellung zeigt im Querschnitt eine Erregung anordnung , welche besser ala die zuvor beschriebene angepasst ist.

In Fig. 13 sind die gleichen Teile wie in IJ¹Ig. 10, 11 und mit den gleichen Bezugsζeieheη wie dort versehen. Der Schwingungserzeuger 3» der Kräfte senkrecht zur

Zeichenebene ausübt, iat auf ein Prisma 10 aufgesetzt, das beispielsweise aus Plexiglas besteht, und in dem die Auabreitungsgesohwindigkeit der transversalen Wellen in der Grossenordnung von V= 1120m/s liegt, und deasen Scheitelwinkel θ sofjemessen 1st, dass gL It:

sinÖ

wobei 0, die Auiibreitungsgeaohwindigkeit der LOVI-Wellee

ist.

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-. ίο -

ist,.Wenn der Schwingungserzeuger in Betrieb ist, erzeugt er in dem Prisma Phasenflächen ES, welche in der Schicht 2 die Bildung von Phasenfläohen hervorrufen, welche im Abstand der richtigen Wellenlänge zur Erregung der LOVE-Wellen voneinander liegen.

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Claims (1)

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   m 11 -

   Patentansprüche

   Frequeneabhjängige Sohalleitung, gekennzeichnet durch einen Sockel von langgestreckter Form, der aus einem ersten starren Material besteht, eine auf den Sockel aufgebrachte dünne Sohioht aus einem zweiten starren Material* in welcher aioh meohanieohe Wellen langsamer als in dem ersten Material ausbreiten, und duroh elektromechanisch^ Wandler, welche

   mit den Enden der Sohicht gekoppelt sind.

   Frequenzabhängige Sohalleitung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass der Sockel prismatisch ist, und '

   dass die V/andler elektrostriktive Wandler sind, von ι

   denen der eine zwei Eingangsklemmen zum Empfang eines frequenzmodulierten Eingangssignals und der andere zwei Ausgangsklemmen zur Abgabe eines frequenzmodulierten ^Ausgangssignals aufweisen.

   i'requenzabhängige Schalle!tung nach .Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal ein linear frequenzmoduliertes imuulsförmiges Signal ist.

   Frequenzabiu'.ngige Schalleitung nach A nsprucJa 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wandler mit der schrägen Fläche eines auf die Schicht aufgelegten Kopplungsprisrnas gekoppelt ist.

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   5. Frequenzabhängige Schalleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Cosinus des Winkels zwischen der schrägen Fläche und der Schicht gleich dem Verhältnis der Wellenlängen der Wellen ist, welche im Kopplungsprisma bzw. in der Schicht erregt werden.

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