DE1549608A1 - Korrelationssystem - Google Patents

Description

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PAT! Ni λ; .".'^lT IOHvJÖUO 8. Dezember 1967

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Compagnie Fransaise Thomson Houston - Hotchkiss Brandt Paris VIIIe, Boulevard Haussmann 173 (Frankreich)

"Korrelationssystem"

Französische Priorität vom 8. Dezember 1966 aus der französischen Patentanmeldung Nr. 86 597 (Seine)

Die Erfindung betrifft ein Korrelationssystem zur Bestimmung von Größe und Vorzeichen geringer Verzögerungen zwischen zwei ■ verschiedenen Funktionen oder zwischen von einer Funktion zu verschiedenen.Zeitpunkten abgeleiteten Funktionen, die an einem elektronischen Korrelator in Form von zwei eine auszuwertende Verzögerung aufweisenden, vorzugsweise digitalen Impulszügen -liegen. Durch dieses Korrelationssystem kann insbesondere der zeitliche Abstand zwischen zwei analogen Signalen (einem zu zwei verschiedenen Zeiträumen abgetastetem Signal oder zwischen zwei Impulsen folgen), die aus ein- oder bipolaren Elementarimpulsen gebildet sein können, gemessen werden.

Dadurch, daß ebenfalls sehr geringe Verzögerungen gemessen werden, ist ein hohes Trennvermögen gewährleistet. Insbesondere ist es

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Buglich, ein Zeitintervall genau auszuwerten, das kleiner als die durch das Rayleigh-Krlterium gegebene Grenze ist, die insbesondere festsetzt, daß zwei identische Impulse als voneinander unabhängig unterscheidbar sind, wenn sie voneinander zumindest üb eine halbe Impulsdauer getrennt sind. Diese Grenze wird im allgemeinen als Trennvermögen einer Impulsauswahlvorrichtung angenommen.

Es sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, die das Auswerten der Verzögerung eines Impulses bezüglich eines anderen gestatten. Ein bedeutender Teil dieser Verfahren benutzt die mit Vergleichsmethoden kombinierten Integriertechniken. Bei einem dieser Verfahren wird beispielsweise nach Durchführung einer Substraktion ein Paar bipolarer Impulse bestirnt, von denen jeder eine Dauer hat, die von de» zeitlichen Abstand der einfallenden Signale abhängt. Durch Integration der resultierenden Impulse nach einer evtl. ÜBformung in unipolare Inpulse erhält man ein Endsignal, das die zwischen den Eingangssignalen bestehende Verzögerung Oberträgt.

Praktisch gelangen diese Verfahren J«d*ch nicht dahin, die oben erwähnte Grenze zu verbessern. ν

Bei ein«« anderen Verfahren wird, statt die Verzögerung zwischen zwei Impulsen auszuwerten, die Koinzidenz, d.h. die Verzögerung

Null zwischen zwei einfallenden Impulsen bestimmt,

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Die präzisesten dieser Verfahren sind jene, die die Korrelations· funktion verwenden, die die beiden einfallenden Signal kennzeichnet. Das Maximum dieser Funktion entspricht der Koinzidenz.

Wenn die Korrelationsfunktion eine um den Maximalwert liegende gerade Funktion ist, ist sie nicht geeignet, die positive oder negative Richtung einer geringen Verzögerung bezüglich der Koinzidenz zu unterscheiden, noch kann sie genau eine geringe Änderung un den Maximalwert auswerten. Daraus ergibt sich, daß die Bestimmung einer geringen Verzögerung von einem relativ großen Fehler begleitet ist, der praktisch nicht vernachlässigt werden kann.

Im Vorhergehenden wurde angenommen, daß zwei Elementar impulse vorliegen. Diese Betrachtungen beziehen sich jedoch ebenfalls auf zwei gegeneinander ieitlich verschobene Impulsfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Korrelationssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das unter Vermeidung der dein vorstehenden Verfahren anhaftenden Mängel, die hauptsächlich an die Art einer geraden Funktion geknüpft sind, die im allgemeinen eine Korrelationsfunktion beeinflußt, gleichzeitig die Korrelations- und die Differenziationstechnik anwenden läßt, die praktisch sehr geringe Unterschiede auswerten lißt. Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenen System vor

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allem dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß im Vergleicher jeweils von zwei Korrelationsschaltungen die Korrelationsfunktionen der beiden am Eingang anliegenden Impulszüge, nachdem sie in Verzögerungsschaltungen verschieden regelbaren zusätzlichen Verzögerungen unterworfen wurden empfängt und ein der auszuwertenden Verzögerung, deren Koeffizient die Ableitung der Korrelationsfunktion der Impulszüge ist, proportionales Signal liefert.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die in der einen Verzögerungsschaltung hervorgerufene Verzögerung doppelt so groß wie die in der anderen Verzögerungsschaltung.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß der als Bezug dienende digitalisierte Irapulszug einerseits direkt an der einen Korrelationsschaltung und andererseits nach einer Verzögerung in der einen Verzögerungsschaltung an der anderen Korrelationsschaltung liegt, während der bezüglich des ersten verzögerte digitalisierte Impulsζug in der anderen Verzögerungsschaltung um einen Betrag QfI verzögert ist, bevor er an die Korrelationsschaltungen gelangt, und so der Vergleicher mit Signalen gespeist wird, die zwei beiderseits eines durch die Verzögerungen (9> Oll bestimmten gemeinsamen Wertes symmetrisch liegende lferite festlegen.'

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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß die Änderung des von dem Vergleicher in Abhängigkeit von der Verzögerung /$ zwischen den Impulszügen gelieferten Fehlersignals £ ifl) von den relativen Verzögerungswerten φ, O/l und der Dauer Vf^ des kleinsten die einfallenden Signale bildenden Elementarimpulses abhängt, daß weiterhin die Dynamik des Fehlersignals S iß) am größten ist, wenn die Dauer V^ des kleinsten Elementarimpulses in der gleichen Größenordnung wie die Veriögerung O liegt, daß ferner das Fehlersignal sich linear mit der Verzögerung /3 zwischen den Impulszügen bis zu einem bestimmten Wert . &/2 ändert und dann konstant bleibt, wenn die Veriögerung & im wesentlichen kleiner als die Dauer £^ des Elementarimpulses ist, daß ferner das Fehlersignal £ iß) ^eine Form hat, die durch eine unterbrochene Linie gebildet, die aus zwei Geradenabschnitten ungleicher Neigung zusammengesetzt ist, von denen für ein« Verzögerung &, die doppelt so groß wie die Impulsdauer HrJ_n' ist, die durch Null gehende und sehr geringen Verschiebungen entsprechende die größte Neigung hat.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsforn des erfindungsgtnlßen Systems liegt darin, daß die in den Korrelationsschaltungen enthaltenen Integrierglieder eine Integrationsdauer besitzen, die zumindest gleich der Gesamtdauer der Eingangssignale ist, so daß jede Korrelationsfunktion eine Basis in der doppelten Größenordnung der Dauer "CJ^ des kleinsten Elementarimpulses und eine Spitzenamplitude P(o) und P((£) besitzt, die proportional

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der Gesamtdauer des Eingangssignals ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß die die Impulszüge liefernde Eingangsschaltung entweder eine über einen Kanal jeden einfallender. Signal zugeordnete Schaltung zur. Begrenzen und T.inpegeln, J.ie die Unterdrückung der Aip.plitudenreliefs der Eingangssignale gewährleistet, oder zumindest eine die selbsttätige Verstärkungsregelung darstellende Schaltungsanordnung, die in .Vebenschluß an den Ausgang einer ICorrelationsschaltung geschaltet ist und jeder Verstärker derart beeinflußt, daß die ihn durchlaufenden Amplituden stabilisiert sind und damit der Abstandsdetektor von den Amplitudenreliefs der Eingangssignale unabhängig ist oder einen Zeitgeber oder Impulsgenerator besitzt, dessen Inpulse eine Dauer besitzen, daß Stückelungsvorrichtungen die Eingangssignal in Elementarimpulse einer Dauer f unterteilen, die kleiner als die Dauer C^ des kleinsten Elementarimpulses sein kann, so daß hohe Steigungen der Flanken der Korrelationskurven gewährleistet sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß die Eingangsschaltung einen Impulsgenerator und eine veränderliche Stückelungsvorrichtung besitzt, die die veränderlichen Stückelungsdauern der Impulse zwischen zwei genau festgelegten Grenzen hält, und daß der Maximalwert f*f der Grenzen der Dauer des kürzesten die Eingangssignale bildenden Impulses entspricht und der Minimalwert £inin durch

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technische Erfordernisse und Technologische Möglichkeiten derart begrenzt ist, daß je nach der Kürze der Elementarstücke die Empfindlichkeit und daher die Auswertgenauigkeit des Abstandes erhöht ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungs^emäßen Systems liegt darin, daß ein von Folgen von Impulsen veränderlicher Dauer gespeister Abstandsdetektor vorgesehen ist, der zwei Verzögerungsleitungen konstanter Verzögerung aufweist, von denen eine den doppelten Verzögerungswert der anderen besitzt, und daß die Verzögerungsdauer der Leitung mit dem größeren Verzögerungswert höchstens gleich der minimalen Dauer ' min der gestückelten Impulse ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß ein von Folgen von Impulsen veränderlicher Dauer X? gespeister Abstandsdetektor vorgesehen ist, der zwei Verzögerungsleitungen besitzt, deren Verzögerungen @,Q/2 sich synchron mit den Dauern der gestückelten Impulse ändern, wobei der Augenblickswert der größeren Verzögerung gleich der Elementarstückelungsdauer ist, so daß gleichzeitig die höchste Dynamik und eine mit der Verringerung der Stückelungsdauer wachsende Empfindlichkeit des Fehlersignals gewährleistet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß die Eingangsschaltung einen geeichten elektronischen Speicher aufweist, der das Eingangssignal um ein Zeitintervall verzögert, dessen Abweichung ^3 bezüglich der Fortpflanzungsdauer im Absolutwert die kürzere Verzögerungsdauer φ /2 der Verzögerungsleitungen des Abstandsdetektors nicht überschreitet, so daß dieser nahezu gleichzeitig ein sich in zwei verschiedenen Kanälen fortpflanzendes Signal empfängt und das Zeitintervall mißt, das den vermuteten Zeitpunkt der Ankunft des Signals von dem wirklichen Zeitpunkt trennt, bei dem sich das Signal am Ausgang des Fortpflanzungsmittels befindet.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß der elektronische Speicher durch eine Batterie geeichter Verzögerungsleitungen gebildet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß der elektronische Speicher durch ein Schieberegister,einen elektronischen Schalter und einen elektronischen Unterbrecher gebildet ist und das Speichern des Eingangssignals ermöglicht, wobei der Unterbrecher in dem vermuteten Augenblick der Ankunft des durch das Fortpflanzungsmittel übertragenen Signals das Schieberegister mit dem Abstandsdetektor verbindet.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems .liegt darin, daß der elektronische Speicher durch ein Schieberegister gebildet ist, das auf sich selbst durch einen

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elektronischen Schalter rückgeschleift ist, wenn das Eingangssignal wiederholbar ist, so daß das in dem Register gespeicherte Signal dort andauernd mit einer vorbestimmten Periode umläuft, die gleich der Wiederholungsperiode des Eingangssignals sein kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß der Unterbrecher aus einer Anzahl elektronischer Unterbrecher gebildet ist, die das Schieberegister mit dem Abstandsdetektor zu bestimmten und von einer Programmschaltung gesteuerten Augenblicken verbinden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß die durch ein Signal gespeiste Eingangsschaltung in jedem Kanal einen elektronischen Speicher aufweist, der durch ein Schieberegister gebildet ist, das auf sich selbst zurückgeschleift ist, so daß das Eingangssignal begrenzter Dauer durch die Speicher in zwei sich mit der durch die rückgeschleiften Schieberegister bestimmten Wiederholungsperiode wiederholende. Signale umgeformt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß die Eingangsschaltung zu jedem Kanal, der den Abstandsdetektor speist, gehörige Schaltungen zum Einpegeln, Begrenzen und zur Stückelung und Digitalisierung aufweist. '

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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsforra des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß die Eingangsschaltung gemeinsam zu zwei den Abstandsdetektor speisenden Kanälen gehörige Schaltungen zum Einpegeln, Begrenzen und zur StUckelung und Digitalisierung aufweist.

Die Korrelationstechnik bringt die Möglichkeit mit sich, zeitlich sehr geringe Unterschiede festzustellen. Durch die Differentiationetechnik wird eine gerade Funktion in eine ungerade Funktion umgewandelt und dadurch einerseits die Richtung der Verzögerung bezüglich der Koinzidenz festgestellt und andererseits dem die Koinzidenz uageb-enden Bereich eine hohe Empfindlichkeit verliehen, um geringe zeitliche Abstände feststellen zu können.

Dazu besitzen die dieses Verfahren ausnutzenden Vorrichtungen zur Durchführung der Differenziation um einen bestimmten Punkt der Korrelationsfunktion einen Vergleicher, der einen Substraktionsvorgang zwischen zwei von zwei verschiedenen Korrelatoren gelieferten Korrelationsfunktionen durchführt, deren Maxima durch ein bestimmtes Zeitintervall θ getrennt sind, das bei Koinzidenz den Betriebspunkt der Vorrichtung bestimmt.

Damit die Verzögerung jQ zwischen den einfallenden Impulsfolgen gleichzeitig die beiden ^orrelationsfunktionen beeinflußt, ist das Zeitintervall θ derart gewählt, daß sich die beiden Korrelationsfunktionen teilweise überdecken, so daß die rückwärtige

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Flanke einer Funktion die Vordcrflanke der anderen schneidet. V.'enn die beiden Korrelationskurven auf eine durch ihren Schnittpunkt M gehende Ordinatenachsc bezogen werden, ist festzustellen, daß jede Korrelationskurve polarisiert wird, d.h., daß sie die P.icl.tung der Verzögerung _f 3 unterscheidet, indem sie, je nachdem ob diese Verzögerung positiv oder negativ ist, verschiedene 'A'ertc ergibt. Daraus ergibt sich, daß die Vorrichtung sich wie ein symmetrischer Korrelator nit ungerader Symmetrie verhält, der ein Fehlersignal i. liefert, das praktisch proportional lern Doppelten der gesuchten Verzögerung β ist.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systens haben die die Maximalwerte der Korrelationskurven trennenden Zeitintervalle θ einen Kert in der Größenordnung des kleinsten der die Impulszüge bildenden Impulse.

V.'enn man diesen V.'ert annimmt, ist die Dynamik des Ausgangssignals der Vorrichtung am größten, d.h. der Bereich in dem sich die Fehlerfunktion c. linear in Abhängigkeit der Verzögerung

fo ändert, wird am größten. Dieser besondere Viert des Intervalls θ führt dazu, daß er in der gleichen Größenordnung wie die halbe Basis einer der Korrelationsfunktionen liegt und daß die Ordinate des Schnittpunktes der beiden Korrelationsfunktionen einen Wert hat, der nahe der Härte der Spitzenwerte dieser Funktionen liegt .

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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die Amplitudenreliefs der beiden Eingangsinformationen, die durch zwei Impulsfolgen oder analoge Funktionen gebildet sind, eingepegelt und begrenzt, indem nur normalisierte Amplituden bestehen bleiben, die insbesondere die Werte +1 und Null sowie evtl. -1 haben, wenn die EingansssignaleVpolar sind.

Tatsächlich berühren diese Vorgänge weder die Gesamtdauer der Signale noch ihre gegenseitige Verzögerung, sondern ermöglichen es, regelmäßige Korrelationsfunktionen und -ein Fehlersignal L· zu erhalten, das von dem ursprünglichen Relief der Eingangsfunktionen unabhängig ist.

In einer Ausführungsfon besitzt der Korrelator eine Schaltungsanordnung, die eine automatische Verstärkungsregelung durchführt und in Nebenschluß an den Ausgang eines !Correlators angeschlossen ist und auf jeden Eingangssignalverstärker derart einwirkt, daß die Amplituden der Eingangssignale stabilisiert sind und daher der symmetrische Korrelator von den Amplitudenreliefs der beiden einfallenden Informationen unabhängig gehalten wird.

In einer anderen Ausführungsform besitzt die Eingangsschaltung einen elektronischen Speicher, der es dem Korrelator ermöglicht, ein Signal zu zwei verschiedenen Momenten aufzunehmen und das sie in des erwarteten oder vermuteten Moment trennende Zeitintervall der Ankunft der Information von de« wirklichen Augenblick

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bei dem sie tatsächlich auftreten, zu messen.

In diesem Fall ist eine der Informationen durch den in der wirklichen Zeit hervorgerufenen Impulszug gebildet und die andere durch den von dem Speicher gelieferten Impulszug, in dem er seit seiner Speicherung während eines der erwarteten oder angenommenen Dauer entsprechenden Zeitintervall umläuft.

In einer weiteren Ausführungsform besitzt jede Signaleingangsschaltung eine Stückelungsvorrichtung, die die Eingangsinformation in Elementarimpulse mit der Dauer t* umformt, die kleiner als die Dauer ^ des kleinsten Elementarimpulses ist, aus denen die einfallenden Impulszüge zusammengesetzt sind, so daß hohe Steigungen der Flanken der Korrelationskurven und daher eine hohe Steigung des linearen Teils der Fehlerfunktion £ (/$) gewährleistet sind.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Dauer jedes Elementarstücks sowie das di% Scheitelwerte der beiden Korrelationsfunktionen trennende Intervall θ veränderlich gehalten, um damit die Genauigkeit der Größenordnung des vorbestimmten Wertes /5 zu erhöhen, wenn die Dynamik des Fehlersignals und die Dauer "Cw der Stückelung sowie des Intervalls Q^ am größten sind.

Diese aufgezählten Merkmale kennzeichnen die Erfindung und stellen* die auf elektronische Korrelatoren angewandten neuen Mittel dar. Indem die Differentiations- und Stückelungstechnik

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verwendet wird, ermöglichen es diese Mittel, eine empfindliche, praktisch linear arbeitende Vorrichtung zu schaffen, die in Vorzeichen und Größe geringe zeitliche Verschiebungen zwischen zwei analogen Funktionen oder zwischen zwei Impulsfolgen feststellt.

Weitere Merkmale und durch sie erzielte Vorteile ^elien aus der* sich auf die Zeichnung beziehenden Beschreibung hervor. In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsfonnen des erfindungsgemäßen Systems in Blockschaltbildern und Diagrammen veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 auf O und +1 normalisierte unipolare Impulszüge, die zeitlich zueinander verschoben sind.

Fig. 2 die Grundstruktur eines erfindungsgemäßen symmetrischen Korrelationssystems,

Fig. 3 und 4 die durch die beiden den symmetrischen Korrelator bildenden Elementarkorrelatoren gelieferten Korrelationsfunktionen,

Fig. 5 den Oberlagerungsbereich der Diagramme der Korrelationsfunktionen,

Fig. 6 das durch die symmetrische Grundkorrelationsschaltung gelieferte Fehlersignal,

Fig. 7 e'ine zur Veranschaulichung der Linearität des Fehlersignals C (/£|) dienende Hilfsschaltung,

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Fig. 8 den Überlagerungsbereich der beiden Diagramme der Korrelationsfunktionen in dem speziellen Fall θ = '*,

Fig. 9 ein Geradenbündel _a das die Dynamik und die Empfindlichkeit der .Fehlerfunktion u {Αλ veranschaulicht,

F13. 10 einen Aufbau der Eingangsschaltung des erfindungsgenäßen Syster.Sj

Fig. 11 ein Bündel abgebrochener Geraden, die das nach einer veränderlichen Stücfcelimg erhaltene Fehlersignal darstellen,

Fig. 12 eine Struktur der Eingangsschaltung_s die eine Information zu 2wei verschiedenen Zeiträumen empfängt,

Fig. 13 eine andere Aus£ührungs£@ST» ier Eingangsschaltung, die eine Information zu zwei "/erschiedeneii Zeiträumen empfängt.

Beim Verarbeiten von Signaisn in heutigen elektronischen Anwendungen tritt häufig das Problem auf, mit Präzision Abstände, und sehr häufig geringe Abstände, zwischen zwei zeitlich gleichen begrenzten.Funktionen auszuwerten« Diese Funktionen können durch analoge Funktionen oder durch zwei Impulsfolgen gebildet sein, deren Wiederholungsrate sowie deren Grundmauer nicht notwendig konstant sind.

Damit die Messung weder durch die durc& die Funktionen selbst herbeigeführtes Amplitudenreliefs noch durch das überlagerte

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Rauschen oder durch die auf Störsignale zurückzuführende Amplitudenmodulation beeinflußt wird, können die einfallenden Funktionen, bevor sie die erfindungsgemäße Vorrichtung erreichen, eingepegelt, begrenzt und möglicherweise gestückelt werden. Diese Vorgänge Indern nicht die zeitliche Verschiebung zwischen den Funktionen.

Um solche Funktionen zu veranschaulichen, ist in Fig. 1 eine Folge unipolarer Impulse f (t) dargestellt, die bei dem Zeitpunkt to beginnen, eine Gesamtdauer T und eine auf +1 normalisierte Amplitude besitzen, nachdem sie zuvor eingepegelt und begrenzt wurden. Eine solche um θ oder ein kürzeres Zeitintervall /* verzögerte Funktion f (t) bewahrt ihre allgemeine Form und insbesondere den kürzesten Elementarimpuls der Dauer ?\,.

Im Rahmen der Zielsetzung der Erfindung liegt eine Vorrichtung, die alt Genauigkeit sowohl die Größe der geringen Verzögerung/3 als auch ihre Richtung auswertet, d.h. die ebenfalls feststellt, ob die verschobene Impulsfolge vorangeht oder als Bezugsfolge f (t) dient.

Im Vorhergehenden wurde erwähnt, daß zur Auswertung der Größe und der Richtung der geringen Verschiebung fi die Erfindung sich der Korrelationstechnik und der Technik der symmetrischen Differentiation bedient. Im Folgenden wird gezeigt, daß die neu

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verwendeten Mittel die Bildung einer empfindlichen Vorrichtung ermöglichen, die ein Signal liefert, das in einem bedeutenden Bereich praktisch proportional der gesuchten Verschiebung ft ist und das durch Null geht, wenn Koinzidenz der beiden Eingangsfunktionen auftritt und der Abstand zu Null wird. Obgleich die Korrelationsfunktion der beiden Elementarimpulse eine Funktion P (Λ) gerader Symmetrie ist, nimmt so das von der Vorrichtung gelieferte Signal die Haltung einer ungeraden Funktion ein, die praktisch die Form einer Geraden mit hohem Anstieg besitzt. Die Vorrichtung besitzt deshalb ein großes Auflösungsvermögen geringer zeitlicher Abstände.

Wenn die einfallenden Signale jeweils durch einen Impuls der Dauer t' gebildet sind, liefert ein elektronischer Korrelator (1/ 2 Fig. 2), der aus einem Vervielfacher und einem Integrierglied gebildet ist, eine Korrelationsfunktion P (/$), deren Form in den Diagrammen der Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Wenn die Eingangsimpulse ideale Impulse mit steilen Flanken und »it einer Amplitude von Eins sind, besitzt die Korrelationsfunktion eine Dreiecksform mit der Basis 2 V und der Höhe P (o) * 1, einem Wert, der der Koinzidenz ( A * 0) der beiden Eingangs·* signale entspricht. Diese ideale Korrelationsfunktion besitzt eine gerade Symmetrie bezüglich ihres Maximalwertes und zeigt einen relativ betonten Niveauabfall , wenn man sich wenig von der Koinzidenz entfernt.

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Praktisch haben die Impulse niemals ideal steile Flanken, so daß die Spitze der Korrelationsfunktion statt einen Winkelpunkt zu bilden, tatsächlich die Form einer kontinuierlichen Kurve hat, die sehr wenig veränderlich um die Koinzidenz herum ist· Diese Tatsache sowie die Unmöglichkeit, die Richtung der Verschiebungß festzustellen, macht die Anwendung der Korrelation bei der Messung von geringen zeitlichen Abständen schwierig.

Der erfindungsgemäße Aufbau nach Fig· 2 ermöglicht unter anderen Vorteilen, die erwähnten Nachteile zu vermeiden· Aus dieser Fig. 2 ist ersichtlich, daß die einfallenden Signale S1= f(t) und 32 s f(t -ß) den Aufbau A speisen, der aus zwei elektronischen Verzögerungsvorrichtungen 3 und 4 sowie aus zwei elektronischen Korrelatoren 1 und 2 aufgebaut ist, die den gemeinsamen Yergleioher 5 speisen· Das Signal S1 speist djtekt den Vervielfacher 20 des Korrelators 2 und indirekt den Vervielfacher 10 des Korrelators 1, nachdem es einer Verzögerung um θ in der Verzögerungsvorrichtung 3 unterworfen wurde· Bas Signal 32 speist indirekt die beiden erwähnten Vervielfacher, nachdem es in der Vorrichtung 4 einer Verzögerung um β/2 unterworfen wurde. Die durch die Vervielfacher gelieferten Signale werden jeweils in den Vorrichtungen 11 und 21 integriert· $ie Integrationsdauer ist mindestens gleich dem Zeitintervall T, das durch jeden Impuls zug 81 und S2 eingenommen wird· Der Vergleicher 5» der die Signale vom Ausgang der Integrierglieder erhält, liefert dem Nutzkanal das Fehlersignal £ iß)·

Hit einer derart aufgebauten Schaltung liefert der Korrelator ein Signal P₁ (/5-j)» ^{das ein} Ausdruck der Korrelationsfunktion

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ist, die folgendermaßen symbolisch dargestellt werden kann«

» fit,,)- ·

In diesem Ausdruck istyS^ « (β/2 -yfiO S tj = (t - β). Die waagerechte Linie über dem rechten Ausdruck der Gleichung stellt das über das Intervall (-Τιϊ) erhaltene Mittel dee während einer Dauer von mindestens T durchgeführten Integrationsresultates dar.

Ebenso kann das durch den Korrelator 2 gelieferte Signal folgendermaßen symbolisch auegedrückt werdent

« f(t) wobei A₂ = (Θ/2 +y3)ist

Mit den angenommenen Bezeichnungen und hinsichtlich der geraden Symmetrie der Korrelationsfunktion kann man sagen, daß das um y9 bezüglich des Signals Si verschobene Signal S2 am Ausgang des !Correlators 1 ein Signal des Wertes P^(ö/2 -^) und am Ausgang des !Correlators 2 ein Signal Έ₂{-ß₂) - P-j(^e/2 *ß) erzeugt· Biese beiden Werte sind durch die Punkte P2 und PM der Pig. 3 oder durch P2 und Pt jeweils auf den Diagrammen der Fig. 3 und 4 dargestellt, die die Korrelationsfunktionen der Korrelatoren 2 und 1 darstellen.

Es ist zu bemerken, daß der Maximalwert P (o) der Korrelationsfunktion der Fig. 4- um einen lert bezüglich dem des Korrelators 2 der Fig. 3 verschoben ist, der gleich der Verzögerung β ist.

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Die beiden Korrelationsfunktionen sind in derselben Fig. 5 dargestellt, um den gemeinsamen Bereich der überlagerten Funktionen sowie zu zeigen, daß die symmetrische Anordnung der beiden Punkte P1 und P2 der gleichen Verschiebung /9 entspricht. Die Ordinate MO, die den Schnittpunkt der beiden Korrelationsfunktionen P1 und P2 bestimmt, teilt das Diagramm in zwei Hälften·

Fig. 6 stellt das von dem Vergleicher 5 gelieferte Fehlersignal dar. Om das Fehlersignal£ (/3) « (P₁ - P₂) auszuwerten, ist die Ordinatenacb.se in den gemeinsamen Punkt M der Fig. 5 verschoben· Indem man sich auf letztere bezieht, kann man für jeden bestimmten Wert β den entsprechenden Wert £ {ß) ableiten. Man folgert insbesondere, daß die Fehlerfunktion bei genauer Koinzidenz (^=O) durch Null geht, daß die Kurve in Abhängigkeit von Aum die Koinzidenz herum linear ist, daß der Anstieg der Kurve der doppelte jeder Korrelationsfunktion ist und daß die Fehlerfunkt ion£,(y9) eine ungerade Symmetrie hat, d.h. daß der Fehler das Vorzeichen wechselt, wenn die verschobene Funktion f(t -*ß) statt verzögert zu sein bezüglich der Bezugsfunktion f(t) vorausläuft.

Beim Untersuchen der Fig. 6 kann man ebenfalls feststellen, daß die Dynamik des Fehlersignals durch die Verzögerungswerte β und 0/2 der Vorrichtungen 3 und 4 der Fig· 1 begrenzt werden kann. !Tatsächlich zeigt die Fig. 6, die für O kleinerT dargestellt wurde₉ d.p-3 sich das Fehlersignal nicht mehr ändert, wenn der Absolutwert der Verschiebung β durch das Zeitintervall β/2

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geht. So ist es, um eine weitest mögliche Dynamik zu erhalten, wenn die kürzeste Impulsdauer % gegeben ist, interessant, Vorrichtungen 3 und 4 derart zu wählen, daß ihre Verzögerungen 0 und θ/2 jeweils gleich fund T/2 sind. Eine solche Möglichkeit ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt.

Im vorhergehenden wurde gezeigt, indem man sich auf die idealisierten Korrelationsfunktionen der Pig. 5 stützte, daß das Fehlersignal C (ß) für geringe Verschiebungen die Porm einer Geraden annimmt, die durch den Koordinatenursprung geht·

Ebenso ist es leicht zu sehen, daß dank der symmetrischen Differentiation die reellen Korrelationsfunktionen zu einer Pehlerfunktion führen, die sich wenig von einer Geraden entfernt, die mit einer bedeutenden Steigung durch Hull geht. Wenn man, wie in" Pig· 7 dargestellt, annimmt, daß die Planken der Korrelationefunktionen gekrümmt sind, kann das Fehlersignal, das gleich P₂ -/J₁ ist, tatsächlich folgendermaßen dargestellt werdenι

£(/9; )■- Ρ^β/2 +/3) -P₁(Vf -/5). ■

Wenn man jeden Ausdruck der Gleichung in eine Reihe entwickelt,

erhält man folgende Gleichungt

_ · · · ' ' T ti'fi ) - 2[p_t(e/2)-./+ §} ./3³ +"..J₁

wobei die Anzahl der Punkte über P₁ die Ordnung der Diffentntiation β der Korrelationsfunktion P₁ (A) im Schnittpunkt H ^: bedeutet· j

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Es ist zu bemerken, daß, wenn die symmetrische Differentiation die Fehlerfunktlon llnearisiert, indem die geraden Ableitungen unterdrückt werden und/3 klein ist, man die ungeraden Ableitungen höherer Ordnung bezüglich des ersten Ausdrucks der Reihenentwicklung vernachlässigen und nur letzteren bewahren kann·

Demzufolge ist, wenn mit den reellen Korrelationsfunktionen gearbeitet wird, das Fehlersignal immer praktisch eine ungerade Funktion, die proportional β ist und eine Steigung hat, die doppelt so groß wie dfe der Fehlerfunktion im Schnittpunkt M ist·

Fig· 8 veranschaulicht, wie bereits erwähnt, den besonderen Fall, bei dem die Verzögerung O und 0/2 der Vorrichtungen 3 und 4 der Fig· 2 gewählt wurden, um jeweils fund 1/2 gleich zu sein· % ist durch die kürzeste Impulsdauer der einfallenden Signale 81 und S2 bedingt« Wenn man, indem man von diesen Kurven ausgeht, die Fehlerfunktion £{ß) zeichnet, erhält man die Kurve a der Fig· 9. Wenn man diese mit der der Fig· 6 vergleicht, leitet man ab, daß man, indem man die Verzögerung 0 »feinhält, emp- \ findlieh die Dynamik vergrößert, d.h. den linearen Bereich des ; Fehlereignais, ohne dabei die Steigung des letzteren zu verringern· Ss ist su bemerken, daß das Diagramm der Fig· 8 durch die Sateach« gekennzeichnet ist, daß bei Koinzidenz der Eingangssignale S1 und 32 jeder Korrelator 1 und 2 dtr Fig. 2 «in Signal lie·» J fert, dessen Pegel die Mitte dts Maxiaalwertes Έ(ο) der Korrelationefunktion ist, Dieser mittler« Pegel enteprioht der Ordinate MO dts Sohnittpunktee M der Fig. 8, ORlG¹NAL

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Die durch Fig. 2 veranschaulichte Grundstruktur wurde im Detail analysiert· Durch die Vorteilet die sie hervorruft und die unter anderem die Linearität» die Empfindlichkeit und die Dynamik des Fehlersignals betreffen, bietet diese Struktur den zahlreichen technischen Problemen Antwort, die sich ergeben, wenn man entweder die elektrisch erzeugten Signale oder die durch Antennen aufgenommenen Funksignale verarbeitet. Insbesondere können eine Fehlerfunktion im Sättigungsbereich, wie die der Fig. 6, oder eine Fehi erfunkt ion £ (Δ) mit breiter Dynamik, wie die Kurve a der !ig. 9» genau festgelegten technischen Erfordernissen entsprechen.

Im vorhergehenden wurde der Fall erläutert, daß die Verzögerung Q kleiner oder gleich der gegebenen Dauer T ist. Es ergibt sich jedoch von selbst, daß die Schaltimg der Fig. 2 ebenfalle In der Form benutzt werden kann, daß β und €»/2 jeweils größer als Ifund T/2 sind.

Ebenfalls wurde im vorhergehenden als Vereinfachung angenommen, daß die einfallenden Signale f(t) und f(t -/?) identische Formen besitzen, die Autokorrelationsfunktionen ergeben. Diese Vereinfachung stellt jedoch keine Beschränkung dar. Die Betriebsweise des symmetrischen Differentiationekorrelators ist selbst dann die gleiche, wenn die Eingangssignale Formen h(t) und f(t -ß) annehmen» die voneinander verschieden sind. Das Signal 81 der Form h(t) kann beispielsweise einen Rechteckimpuls darstellen, der praktisch als ein idealer Impuls angenommen werden kann. Das Signal S2, der Form f(t -A) kann den gleichen Impuls

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nach seinem Durchgang durch eine elektronische Schaltung und unter Einnahme einer genau festgelegten Trapezform darstellen·

Bei der Untersuchung der Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde unterstrichen, daß die Steigung des Pehlersignals doppelt so groß wie die der Korrelationsfunktion ist. Die Steigerung der letzteren ist desto größer, je kürzer die Dauer T des einfallenden Impulses ist.

In vielen Anwendungen können die Eingangssignale,ohne eine Änderung bezüglich ihrer wechselseitigen Verschiebung /Ö zu erleiden,in gleichen und genügend großen Zeitintervallen gestückelt werden, damit die elementaren Impulse voneinander unabhängig sind«

Fig. 10 stellt schematisch die dem symmetrischen Korrelator A der Pig. 2 vorausgehende Eingangsschaltung dar. Jedes Videosignal E1 oder E2, das die Schaltung speist, wird voneinander unabhängig behandelt. Diese Signale werden in den Vorrichtungen 311 und 32 eingepegelt und begrenzt, dann in der Schaltungsanordnung 33 und 34 gestückelt und darauf, bevor sie die Korrelatorschaltung A speisen, in den Vorrichtungen 35 und 36 normalisiert und verstärkt. Die Dauer und die Wiederholungsperiode der gestückelten Impulse werden durch den Zeitgeber 7 gesteuert, der durch einen Impulsgenerator veränderlicher Impulsdauer und veränderlicher Wiederholungsfrequenz gebildet sein kann·

Die Schaltungen 31 und 32 dämpfen, indem sie die Signale E1 und E2 einpegeln, bemerkenswert das Rauschen und die überlagerten

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Störsignale, wenn sie sie nicht ganz unterdrücken. Ebenfalls unterdrücken diese Schaltungen, indem sie die einfallenden Signale begrenzen, das Relief sowie die mögliche Amplitudenmodulation, die durch das Rauschen und Störsignale möglicherweise hervorgerufen wurden. Die derart behandelten Nutzsignale ergeben am Ausgang der Schaltungen 33 und 34 Elementarimpulse, deren Amplituden konstant sind· Beim Durchgang durch die Schaltungen 35 und 3β können diese Elementarimpulse je nach Notwendigkeit auf zwei Pegel - Null und plus eins - digitalisiert werden, um unipolare Impulse zu ergeben, oder auf drei Pegel - minus eins, null und plus eins - digitalisiert werden, um bipolare Impulsfolgen zu bilden·

Der Aufbau der in Mg» 10 schematisch dargestellten Eingangsschaltung ermöglicht es, die Eingangsinformation in Elementarimpulse der Dauer X zu zerlegen, die kleiner als die Dauer X« des kürzesten der die ursprünglichen einfallenden Signale zusammensetzenden Impulse ist; Die Korrelatorschaltung A, die zwei derart gestückelte Impulsfolgen Si und S2 empfängt, gewährleistet so Korrelationsfunktionen P₁ und P₂, die Planken mit höherer^teigungen haben und von einem Fehlersignal£ (/9) mit ebenfalls höheren Steigungen als jene, die X « Tjj entsprechen, ausgehen. Dies ist in Pig. 9 veranschaulicht, wobei angenommen wurde, daß die Verzögerungen ö und θ/2 in jedem Fall so gewählt wurden, daß sie jeweils gleich T* und Iy^² sind. Die Kurve a, deren Dynamik am größten ist, und deren Steigung am kleinsten ist, entspricht ι Dauer der Elementarimpulse T* T_M· Die Kurven b und ο entsprechen T kleiner alefg· Es ist ebenfalls interessant zu unteret^e-i chezi? daß ttlbii* wenn aas die Ihtuer β festhält»

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die Steigung der Fehlerfunktion in dem Haß wächst, wie sich die Dauer T der gestückelten Impulse verringert. Wenn man der Verzögerung 9 einen Wert gibt, der nicht größer als die minimale Dauer T _m^_n der Elementarimpulse ist, erhält man, indem man X ändert, ein Kurvenbündel, das in Pig. 11 schematisch dargestellt ist, mit. einem dem der Pig. 6 ähnlichen Verlauf·

Steh diesen Betrachtungen stellt man fest, daß zur Erhöhung der Präzision der Auswertung der Verschiebung β zwischen den einfallenden Signalen E1 und S2, der anfänglich bestimmten Verschiebung, Wenn die Dynamik des Fehlersignals am größten ist, man die Dauer X der gestückelten Impulse veränderlich halten kann. Gemäß den technischen Erfordernissen werden die Verzögerungen Q und ©/2 festgehalten oder entsprechend der Dauer TT variabel gehalten·

Die durchgeführten Reihenentwicklungen zeigen ebenfalls, daß der erfindungsgemäße symmetrische Korrelator insbesondere gut zur Auswertung einer Verzögerung/? anzuwenden ist, die durch ein Fortpflanzungs- oder Übertragungsmittel oder —Hetz eingeführt ist« Zu diesem Zweck veranschaulicht die Fig· 12 schematisch einen Aufbau der Eingangsschaltung, die den Differentiationskorrelator A der Fig. 2 speist· Die Aufgabe einer solchen Eingangsschaltung besteht darin, eine einzige zu swei verschiedenen Augenblicken geprüfte Information S in zwei augenblickliche \ Informationen S1 und 32 umzuformen· Die Information 1, die beispielsweise zum Zeitpunkt t * to erzeugt wurde, pflanzt sich während eines bestimmten Zeitintervalle in dem Übertragungsnetz

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oder -Mittel fort. Bevor die Korrelationsschaltung A durch einen Impulszug S1 gespeist wird_f wird die Information in der Schaltung 31 eingepegelt und begrenzt* dann gestückelt und jeweils normalisiert in den Schaltungen 33 und 35» wobei die Stückelung durch den Zeitgeber 7 gesteuert wird·

Dazu parallel, bevor es die Schaltungsanordnung 42 durchquert · und in Form eines Impulszuges S2 die Korrelationsschaltung A speist, wird das ursprüngliche Signal E eingepegelt und begrenzt in der Schaltung 32, dann gestückelt und normalisiert in den Schaltungsanordnungen 34 und 36·

Wenn es die technischen Erfordernisse erlauben, kann man eine der Schaltungen der Vorrichtungen_φ &±e file Einpegelung, Begrenzung, Stückelung und Digitalisierung durchführen, wirtschaftlicher machen· In Pig· 13 ist eine solche Möglichkeit dargestellt. Das Signal wird in einer gemeinsamen Schaltungsanordnung behandelt, die die Einpegelungs- und Begrenzungsvorrichtung 31 » die durch den Zeitgeber 7 gesteuerte StücläLungsvorrichtung 33 und die Verstärkungs- und die Mgitalisierungsschaltung 35 enthält. Am Ausgang der Digitalisierungsschaltung wird der Zug sich wiederholender impulse einerseits auf das Netz 41, das der Korrelationsschaltung A die Information S1 liefert, und andererseits auf eine Schaltung 42 geleitet, die dem gleichen Korrelator A den Impulszug S2 liefert«

Indem die Größenordnung des Zeitintenralls, die das Signal E zum Durchqueren des Netzes 41 benötigt, vermutet wird, führt

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man durch die Schaltungsanordnung 42 eine Verzögerung ein, deren Wert derart ist, daß die Informationen S1 und S2 nahe der Koinzidenz sind. Die Korrelationsschaltung A wertet nun die geringe zeitliche Differenzyöaus, die die Impulse S1 und S2 trennt·

Die durch die Fig. 12 und Fig. 13 veranschaulichten Eingangsschaltungen bewerkstelligen so die angezeigte Umformung. Tatsächlich wird der Korrelator A durch die Informationen S1 und S2 gespeist, die quasi augenblicklich auftreten, selbst wenn im Moment der Messung das ursprüngliche Signal E nicht mehr besteht.

Die Schaltungsanordnung 42 der Fig. 12 und Fig. 13 kann durch eine Batterie von geeichten Verzögerungsleitungen oder einen elektronischen Speicher gebildet werden. Genauer gesagt kann ein solcher Speicher beispielsweise durch Schieberegister gebildet werden, die eine Vielzahl von bistabilen Kippstufen besitzen. Die gestückelten Impulse, die das durch den Verstärker 35 der Fig. 13 gelieferte Signal zusammensetzen, schreiben sieh in das Register 42 ein und bleiben dort gespeichert. Im folgenden wird kurz die Anwendung eines Schieberegisters beschrieben.

Die Arbeitsweise des Registers 42 ist in bekannter Weise mit denen der von dem Zeitgeber 7 gesteuerten Stückelungsvorrichtungen 33 und 34 der Fig. 9 und 12 verknüpft. Der Zeitgeber, dessen Aufgabe es ist, eine Folge kurz sr Impulse isit konstanter Frequenz hervorzurufen, setst ?^rith im wesentlichen aus einem gesteuerten Impulsgenerator zusagen* .„i sich wiederholende Impulse in bestimmter Phase/ibssieis ay t-füglich einer in der Frequenz stabilisierten SiBusa^hwf-ügi^:-* zu ergeben. Diese sich

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wiederholenden Impulse werden parallel auf alle Stufen des Eegistere gelegt, das durch seine bistabile Eingangsstufe ebenfalls die von dem Yerstärlcer 36 der Fig» 12 oder &®m Verstärker 55 der !"ige 13 gelieferten elektrischen Signale empfängt«, Baals dan Zeitimpulsen schreiten die gestückeltem Impulse der von dem Verstärker 35 'der.Fig* 13 gelieferten Signale! von einer Stufe zur anderen des Registers entsprechest ihrer Ankunft ferto Auf diese.Ifeiae ist die äursn dia Klein® 1 geIief©2.^Tte Information am EMe einer Impulsfolge ia äas Sagister 2 slageoelirieteesi und gespeicherte

Die in das H9gi:3t@r 9i3äg©gch2?isb®n(3 iBföKscimos limm ges ijleibeia, Werts, nan daß S6gist@:r 2¹UeEs<3lal©ift>₉ ä®e,& wssn asu sei ABsgang. "and seiaea Bingang eiafctrisGiä ai*@iiiaaie^ Terbisäste Bi©33 MöglichlEsit ist ia aea Fig« 12 mul 13 targestellte Wesa nan so ifQrfätirtg läuft öle Ie das Register ei.agesefeiefeeiae Impulsfolge dauernd im» Der Scfealter 11 wird au des § t β'ti. gesclilsssesg won Sem iiaa aaiaiiasrög, ä&'m ©2? äem Mpneat ©2stsfa?is!it^ bei d©s aas Siga.al SI sm Amsgaag äas |5öej?'sragiaBgii-^ Eotses 1 ergüböiate ¥oa tieseis ÄBgeablieJs: als speisea äia Iefcprma'feionaa S1 und 02 gleiolisoitig i©ia Bstefctoi? d@s ssitiieluGat Abstasidss A₅ ά@ρ§ iadeia es? die eisSstroBiseae KorreistieEi muß, iiö isyiaastriseli© Mff©3?entlati©ii ¥©rw@2 £ (# }- liefert»

Bi a TsrwaaäiÄiäg von rtickge schleif ten Registern wird interessant> wenn die an der Klemme 1 verfügbare lafornatioa

0 0 38 8 6/0300 ^{BAD ADlßlMM} ~ ³⁰ ~

ein sich wiederholendes Signal mit der Periode Tr ist.

Wenn das Signal S der begrenzten Bauer T sich nicht wiederholt, kann die Eingangsschaltung der Pig. 12 und 13 ein zweites rückgeschleiftes Schieberegister aufweisen, das in Serie und dem ?ortpflan.mingsmittel 41 nachgeschaltet ist. Auf diese Weise sind beide den Abstandsdetektor A speisenden Signale durch Impvlßzüge gebildet» die sich periodisch mit einer Wiederholungsperiode Tr, die nioht kleiner als die Dauer T des Eingangssignals 1stt reproduzieren·

Aue vorhergehendem wird ersichtlich, daS der elektronische Korrelator mit aymmstrieeher Differentiation sowie die verschiedenes Schaltungsarten die üblicherweise auftretenden Schwierigkeiten beseitigen·

Die neuverwendeten Mittel ertsögliolisn es, ein System aufzubauen, das in Torseichen und CJröße geringe zeitliche Verschiebungen zwischen zwei einfallenden Signalen feststellen läßt. Die Schaltung lisfert ein Signal, das bei Koinsidenz durch Null geht und das sich mit holier Steigung linear ändert in Abhängigkeit des gesuchten Abstandee» Diese Linearität, die selbst dann gewährleistet ist, wenn die Flanker* <2er Korrelationsfunktionen gekrümmt sind* erstreckt sieh beiderseits des Nullpunkts in einem großen Bereich "vc»n Abstandswerten* Die verwendeten Mittel ermöglichen es, aiii gesättigtes Signal aua einem Abotand zu erhalten, dessen Modul a einen genau bestimmten Wert hat, so daß das Signal nun die Form einer Geraden mit hoher Steigung

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erreicht, die durch Mull geht und durch einen horizontalen geraden Abschnitt beendet wird»

Durch die bei der lingangsschaltung des Systems verwendeten Mittel wertet letzteres mit einer erhöhten Empfindlichkeit und einer großen Genauigkeit die Abstände, die so gering wie bemerkenswert sind, zwischen den einfallenden Informationen aus, die insbesondere durch zwei analoge Funktionen« sswei Züge verschiedener Impulse oder durch eine zn swei verschiedenen Zeiträumen untersuchte Punktion gebildet sein können·.

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Claims (17)

1. DtpMnfl Dipt. o#c. pub!. ϊ

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   Compagnie Fran$aise Thomson Houston - Hotchkiss Brandt Paris VIIIe, Boulevard Haussmann 173 (Frankreich)

   Patentansprüche:

   1,iKorrelationssystem zur Bestimmung von Größe und Vorzeichen ^^m0^ geringer Verzögerungen zwischen zwei verschiedenen Funktionen oder zwischen von einer Funktion zu verschiedenen Zeitpunkten abgeleiteten Funktionen, die an einem elektronischen Korrelator in Form von zwei eine auszuwertende Verzögerung aufweisenden, vorzugsweise digitalen Impulszügen liegen, dadurch gekennze'^hnet_f daß ein Vergleicher (5) jeweils von zwei Korrelation£?ehaltuügen (1» 2) die Korrelationsfunktionen der beiden am Eingang anliegenden Impulszüge, nachdem sie in Verzögerungsschaltungen (3, 4) verschieden regelbaren zusätzlichen Verzögerungen unterworfen wurden, empfängt und ein der auszuwertenden Verzögerung, deren Koeffizient die Ableitung der Korrelationsfunktion der Ii"p*ilszüge ist, proportionales Signal liefert.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der einen Verzögerungsschaltung (3, 4) hervorgerufene Verzögerung doppelt so groß wie die in der anderen Verzögerungsschaltung ist.

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   "'"j, 154960$
3. 3. System nach Ansprach 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß der als Bezug dienende digitalisierte Lifrl^sug (S1) einerseits direkt an der einen Korrelationsschaltti.;;.; C2) iwtd andererseits nach einer Verzögerung in der einen Verzögerungsschaltimg (3) an der anderen Korrelationsschaltung (1) liegt, während der bezüglich des ersten verzögerte digitalisierte Impulszug (S2) in der anderen Verzögerungsschaltung (4) um einen Betrag Θ/2 verzögert ist, bevor er an die Korrelationsschaltungen (1, 2) gelangt, und so der Vergleicher (5) mit Signalen gespeist wird, die zwei beiderseits eines durch die Verzögerungen f _# 0/Z bestimmten gemeinsamen Wertes symmetrisch liegende Werte festlegen.
4. 4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des von dem Vergleicher (S) in Abhängigkeit von der Verzögerung /$ zwischen den Impulszügen gelieferten Fehlersignals C i/i) von den relativen VerzÖgerungswerten Q , 0/2 und der Dauer f/vk des kleinsten die einfallenden Signale bildenden Elemtarimpulses abhängt, daß weiterhin die Dynamik des Fehlersignals £ (A) an größten ist, wenn die Dauer Tr/^ des kleinsten Elementarimpulses in der gleichen Größenordnung. wie die Verzögerung G/liegt, daß ferner das Fehlersignal sich linear mit der Verzögerung /^ zwischen den Impulszügen bis zu einem bestimmten Wert (^ /2 ändert und dann konstant

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   bleibt, wenn die Verzögerung G)im wesentlichen kleiner als die Dauer X/vj des Elementarimpulses ist, daß ferner das Fehlersignal c (yd) eine Form hat, die durch eine unterbrochene Linie gebildet, die aus zwei Geradenabschnitten ungleicher Neigung zusammengesetzt ist, von denen für eine Verzögerung 0 , die doppelt so groß wie die Impulsdauer T* M ist, die durch Hull gehende und sehr geringen Verschiebungen entsprechende die größte Neigung hat.
5. 5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Korrelationsschaltungen (1, 2) enthaltenen Integrierglieder (11, 21) eine Integrationsdauer besitzen, die zumindest gleich der Gesamtdauer (T, Fig. 1) der Eingangssignale (E1, E2) ist, so daß jede Korrelationsfunktion (Fig. 3, 4) eine Basis in der doppelten Größenordnung der Dauer ^V-7 des kleinsten Elementar impulses und eine Spitzenamplitude P (o) und P(S) besitzt, die proportional der Gesamtdauer (T) des Eingangssignals ist.
6. 6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Impulszüge liefernde Eingangsschaltung entweder eine über einen Kanal jedem einfallenden Signal zugeordnete Schaltung zum Begrenzen und Einpegeln (31, 32 Fig. 10, 12, 13), die die Unterdrückung der Amplitudenreliefs der Eingangssignale (El, E2 , E Fig. 10, 12, 13) gewährleistet, oder zumindest eine die selbsttätige Verstärkungsregelung darstellende

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   Schaltungsanordnung, die im Nebenschluß »n d©n Ausgang einer Korrelationsschaltung geschaltet ist und j&den Verstärker derart beeinflußt, daß die ihn durchlaufenden Amplituden stabilisiert sind und damit der Abstanddetektor von den Amplitudenreliefs der Eingangssign&le unabhängig ist oder einen Zeitgeber oder Impulsgenerator (7, Fig. 10, 12, 13) besitzt, dessen Impulse eine Dauer besitzen, daß Stückelungsvorrichtungen (31, 32, Fig. 10, 12, 13) die Eingangssignsle in Elementarimpulse einer Dauer "Cunterteilen, die kleiner als die Dauer C^ des kleinsten Elementarimpulses sein kann, so da3 hohe Steigungen der Flanken der Korrelationskurven (Fig. 3, 4) gewährleistet sind.
7. 7. System nach Anspruch 1, 4, S und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung einen Impulsgenerator und eine veränderliche Stückelungs¥orrichtung besit*t₉ die die ver~ ander liehen Sttickelungsdatierzi der Impulse zwischen zwei genau festgelegten Grenzen hält, und daß der Maximalwert C^der Grenzen der Dauer dos kürzesten die Eingangssignale bildenden Impulses entspricht und der Minimalwert £*nin durch technische Erfordernisse und technologische Möglichkeiten derart begrenzt ist, daß je nach der Kürze der Elesentarstücke die Empfindlichkeit und daher die Auswertgenauigkeit des AbStandes erhöht ist (Fig. 9, 11).

   _ΒΛ0 OK»»«* 009886/0300
8. 8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein von Folgen von Impulsen veränderlicher Dauer gespeister Abstandsdetektor vorgesehen ist, der zwei Verzögerungsleitungen konstanter Verzögerung aufweist, von denen eine den doppelten Verzögerungswert der anderen besitzt, und daß die Verzögerungsdauer der Leitung mit dem größeren Verzögerungswert höchstens gleich der minimalen Dauer ΓΊηΐη der gestückelten Impulse ist.
9. 9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein von Folgen von Impulsen veränderlicher Dauer fgespeister Abstandsdetektor vorgesehen ist, der zwei Verzögerungsleitungen besitzt, deren Verzögerungen 0, QIl sich synchron mit den Dauern der gestückelten Impulse ändern, wobei der Augenblickswert der größeren Verzögerung gleich der Elementarstückelungsdauer ist, so daß gleichzeitig die höchste Dynamik und eine mit der Verringerung der Stückelungsdauer wachsende Empfindlichkeit des Fehlersignals gewährleistet ist.
10. 10. System nach Anspruch 6 zua Messen der Fortpflanzungsdauer eines Signals in einem Obertragungsnetz, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung einen geeichten elektronischen Speicher (42, Fig. 12, 13) aufweist, der das Eingangssignal um ein Zeitintervall verzögert, dessen Abweichung /5 bezüglich der Fortpflanzungsdauer in Absolutwert die kürzere Verzögerungsdauer Q>tz der Verzögerungsleitungen des Abstanddetektors nicht überschreitet, so daß dieser nahezu gleichzeitig

    BAD ORIGiNAL C09886/0300 "⁶ "

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    ein sich in zwei verschiedenen Kanälen fortpflanzendes Signal empfängt und das Zeitintervall mißt, das den vermuteten Zeitpunkt der Ankunft des Signals von ά?ί& wirklichen Zeitpunkt trennt, bei dem sich das Signal am Ausgang des Fortpflanzungsmittels befindet.
11. 11. System nach Anspruch 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Speicher durch eine Batterie geeichter Verzögerungsleitungen gebildet ist.
12. 12. System nach Anspruch 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Speicher durch ein Schieberegister (42, Fig. 12, 13), einen elektronischen Schalter (I) und einen elektronischen Unterbrecher (It») gebildet ist und das Speichern des Eingangssignals (E) ermöglicht, wobei der Unterbrecher in dem vermuteten Augenblick der Ankunft des durch das Fortpflanzungsmittel übertragenen Signals das Schieberegister mit dem Abstandsdetektor verbindet.
13. 13. System nach Anspruch 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Speicher durch ein Schieberegister gebildet ist, das auf sich selbst durch einen elektronischen Schalter (I) rückgeschleift ist, wenn das Eingangssignal wiederholbar ist, so daß das in dem Register gespeicherte Signal dort andauernd mit einer vorbestimmten Periode umläuft, die gleich der Wiederholungsperiode des Eingangssignals sein kann.

    - 7 -,_; .009886/0300 _BAD original

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14. 14. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher CiI, Fig. 12, 13) aus einer Anzahl elektronischer Unterbrecher gebildet ist, die das Schieberegister mit dem Abstandsdetektor zu bestimmten und von einer Programmschaltung gesteuerten Augenblicken verbinden.
15. 15. System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die durch ein Signal (E) gespeiste Eingangsschaltung in jedem Kanal einen elektronischen Speicher aufweist, der durch ein Schieberegister gebildet ist, das auf sich selbst zurückgeschleift ist, so daß das Eingangssignal begrenzter Dauer (T) durch die Speicher in zwei sich mit der durch die rückgeschleiften Schieberegister bestimmten Wieder· holungsperiode wiederholende Signale umgeformt wird.
16. 16. System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung zu jedem Kanal, der den Abstandsdetektor speist, gehörige Schaltungen zum Einpegeln, Begrenzen und zur Stückelung und Digitalisierung aufweist.
17. 17. System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung gemeinsam zu zwei den Abstandsdetektor speisenden Kanälen gehörige Schaltungen zum Einpegeln, Begrenzen und zur Stückelung und Digitalisierung aufweist.

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