DE1549608A1 - Korrelationssystem - Google Patents
KorrelationssystemInfo
- Publication number
- DE1549608A1 DE1549608A1 DE19671549608 DE1549608A DE1549608A1 DE 1549608 A1 DE1549608 A1 DE 1549608A1 DE 19671549608 DE19671549608 DE 19671549608 DE 1549608 A DE1549608 A DE 1549608A DE 1549608 A1 DE1549608 A1 DE 1549608A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- delay
- duration
- signal
- circuit
- correlation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
- G04F10/00—Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
- G01S13/30—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves using more than one pulse per radar period
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/325—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of coded signals, e.g. P.S.K. signals
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
.WPWCHtEWINSKT is/«en ft
|Äüixh«21 - Getankt.« 489O . n/CR
5617 62
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
"»' ·««"■» 009886/0300 . β« 0B1<3'NAL
1549501 '"·.
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
-S-O09MS/03Q0 · BADORlGtNAL
" 3 " 1549609 ·'
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
008866/0300
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.'
- 5 |||||§/g||0
BADORiGtNAL
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 HrJn' 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
009886/0300 »*" ™nlNAL "6-
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
009886/0300 bad original " 7 -
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
009886/0300 " ° "
BAD ORIGINAL
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. '
- 10 -
00 98 8 6/0300 BAD
154960S
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
- 11 -
009886/0300 bad original
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 .
- 12 -
009866/0300 bad
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
- 13 -
009886/0300
154960·
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
009886/0300
1549609
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,
009886/0300 bad original" 15 "
1549601
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 Eingangsschaltungs 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
009888/0300
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
- 17 -
009886/0300 βΔη Λο
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.
- 18 -BAD ORIQJNAt
009886/0300
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
009886/0300 ^0 0R1G,NAL
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.
009886/0300
ORIGINAL _
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
009886/0300 bad original
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[pt(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
009886/0300
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
009886/0300
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
009886/03QO
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
009886/0300 BAD OR,Ö,NAL
- 25 -
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* TM· 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»
! BADORlGtNAL -26-
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
009886/0300 bad ORIÖ.NAL - *7 -
oder -Mittel fort. Bevor die Korrelationsschaltung A durch einen
Impulszug S1 gespeist wirdf 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 Vorrichtungenφ &±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
009886/0300 ^0 Or\Q»NAL _ 2Q
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
S-H - 3 : r BAD ORIQfNAL - 29 -
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
009886/0300
SAD
- 31 -
1549601
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·.
BAD
08886/0 300
Claims (17)
- DtpMnfl Dipt. o#c. pub!. ϊDIETPiCH LEWINSKY U 5 4 QßOftka;:n:.\N/./.U 8. Dezember Ty&rIAIndMn2l - 6sUlMFdMr.il V% 4890 - II/CRTaUka 4U 17^0 «^541742Compagnie 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'^hnetf 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. 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.- 2 BAD ORIGiNALÖÖ9886/Q30G"'"j, 154960$
- 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. 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- 3 - ■009886/0300bleibt, 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. 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. 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 darstellendeBAD ORIGINAL 009886/0300Schaltungsanordnung, 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. 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. 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. 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. 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 gleichzeitigBAD ORIGiNAL C09886/0300 "6 "1549609ein 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. System nach Anspruch 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Speicher durch eine Batterie geeichter Verzögerungsleitungen gebildet ist.
- 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. 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 original1549605
- 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. 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. 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. 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.BAD ORIGfNAL009886/0300
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR86597A FR1517817A (fr) | 1966-12-08 | 1966-12-08 | Perfectionnements aux procédés et dispositifs de corrélation électronique détectant, en signe et grandeur, des retards entre deux signaux temporels |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1549608A1 true DE1549608A1 (de) | 1971-02-04 |
DE1549608B2 DE1549608B2 (de) | 1973-04-19 |
DE1549608C3 DE1549608C3 (de) | 1973-12-06 |
Family
ID=8622136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19671549608 Expired DE1549608C3 (de) | 1966-12-08 | 1967-12-08 | Korrelator mit mindestens zwei Korrelationsschaltungen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1549608C3 (de) |
FR (1) | FR1517817A (de) |
NL (1) | NL6716754A (de) |
-
1966
- 1966-12-08 FR FR86597A patent/FR1517817A/fr not_active Expired
-
1967
- 1967-12-08 NL NL6716754A patent/NL6716754A/xx unknown
- 1967-12-08 DE DE19671549608 patent/DE1549608C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1549608C3 (de) | 1973-12-06 |
FR1517817A (fr) | 1968-03-22 |
DE1549608B2 (de) | 1973-04-19 |
NL6716754A (de) | 1968-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3324578A1 (de) | Vorrichtung zur kapazitiven messung einer verschiebung | |
DE3121448A1 (de) | Elektronischer elektrizitaetszaehler | |
DE2414562C2 (de) | Schaltung zur Verzögerungsmessung zwischen einem Originalsignal und einem Echosignal und ihre Anwendung | |
DE1951863A1 (de) | Digital betriebener Impulsverhaeltnis-Modulator | |
DE2308489B2 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Fehlerortseingrenzung auf Leitungen | |
DE2609654A1 (de) | Digitaler ueberstromausloeser | |
DE1549608A1 (de) | Korrelationssystem | |
EP0725484B1 (de) | Verfahren und Anordnung zum Ermitteln der Phasendifferenz zwischen Taktsignalen in einer Kommunikationseinrichtung | |
DE1591047A1 (de) | Vorrichtung zur verbesserung des stoerabstandes von durch antennen mit mehreren elementen aufgenommenen signalen | |
DE1111542B (de) | Verfahren zum UEbertragen von mit der Zeit veraenderlichen Messwerten mittels Code-Modulation | |
DE2413607C2 (de) | Anordnung zur Unterdrückung von Signalen bewegter Störziele in einem Quadraturradarsystem | |
DE1809536A1 (de) | Schaltungsanordnung zur Abbildung eines Toleranzbereiches auf einem Kathodenstrahlanzeiger | |
DE3411654C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Frequenz eines Eingangssignales | |
EP0283662B1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Aufbereitung asynchroner digitaler Daten | |
AT221642B (de) | Verfahren zur Übertragung von mit der Zeit veränderlichen Meßwerten mittels Code-Modulation | |
DE2319195A1 (de) | Abgleichschaltung | |
EP0463206A1 (de) | Verfahren zum Messen kleiner Phasendifferenzen und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE4426712C2 (de) | Verfahren zum Erfassen der Nulldurchgänge eines Datensignals | |
DE2500154C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur digitalen Anzeige von elektrischen MeB- und/oder Prüfwerten | |
DE3303282C2 (de) | Analog/Digital-Wandler | |
DE2555121C3 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Messung oder Überwachung der frequenzabhängigen Gruppenlaufzeit eines Vierpols | |
DE2053462C3 (de) | System zur automatischen Zielverfolgung | |
DE2205359A1 (de) | Verfahren und Anordnung zur Spektralanalyse | |
DE69930115T2 (de) | Verfahren und Anordnung zur Detektion eines Signals mit einer bestimmten Frequenz | |
DE19611479A1 (de) | Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Frequenz von Signalen sehr kurzer Dauer und geringer Signalgüe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EGA | New person/name/address of the applicant | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |