DE2316889C3

DE2316889C3 - Frequenznachlauf schaltung

Info

Publication number: DE2316889C3
Application number: DE2316889A
Authority: DE
Inventors: John W. Guilford Conn. Gray (V.St.A.)
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1972-04-14
Filing date: 1973-04-04
Publication date: 1980-10-09
Also published as: JPS5438479B2; IT981801B; DE2316889A1; CA988190A; FR2179781A1; GB1363396A; JPS4921092A; US3748590A; DE2316889B2; FR2179781B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf <;ine Frequenznachlaufschaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei den bekannten Mikrowelicnlandesystemen für Luftfahrzeuge werden mit Hilfe einer Richtantenne kleine Winkelsegmente des Operationsgebietes nacheinander mit einem Abtaststrahl beleuchtet. Der Abtaststrahl rotiert ständig. Fein- und Grob-Schrittsysteme arbeiten dabei in einer ähnlichen Weise, wobei der Hauptunterschied in der Schrittbreite des bewegten Abtaststrahls zu sehen ist.

Die Winkelposition des Abtaststrahls in bezug auf die zugehörige Start- und Landebahn wird dem Abtaststrahl in Form eines frequenzmodulierten Signals mitgegeben, so daß jeder solchen Frequenz des Abtaststrahls ein bestimmter Winkel bezüglich der Mittellinie der Start- und Landebahn zugeordnet ist. Wenn der Abtaststrahl das jeweils anfliegende Luftfahrzeug überstreicht, wird an Bord desselben eine Durchschnittsfrequenz festgestellt, woraus die entsprechende Winkelposition des Abtaststrahls und somit des Luftfahrzeugs bezüglich der Start- und Landebahn feststellbar ist, Es ist bekannt, die besagte Diirchschnittsfrcquenz oder mittlere Frequenz auf digitalem Wege zu ermitteln, was jedoch schwierig und teuer ist und insbesondere deswegen als nachteilig empfunden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine analoge FreqiKMiznachlaufschaltimg zu schaffen, welche eine intermittierend erscheinende Eingangsfrequenz, insbc-

sondere die mittlere Frequenz des intermittierend empfangenen Abtaststrahls eines Mikrowellenlandesystems für Luftfahrzeuge, ermittelt und ein entsprechendes, ununterbrochenes Frequenzsignal liefert.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Frequenznachlaufschaltung sind den restlichen Patentansprüchen zu entnehmen.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Frequenznachlaufschaltung nach der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild,

Fig. 2 bis 4 jeweils ein Schaltbild des Phasenteilers bzw. der Differentiationsstufen bzw. des Integrators der Frequenznachlaufschaltung nach Fig. 1,

Fig. 5 und 6 jeweils ein Schaubild zur Veranschaulichung des Verhaltens der Frequenznachlaufschaltung nach Fig. 1 in abgeglichenem bzw. unabgeglichenem Zustand während einer Erfassungsperiode.

Gemäß Fig. 1 ist ein Oszillator 10 vorgesehen, der vorzugsweise in einem Frequenzbereich arbeitet, welcher ein Vielfaches des Eingangsfrequenzspektrums ausmacht, welches auf einer Eingangsleiiuiig 12 zugeführt wird. Bei einem Mikrowellenlandesystem für Luftfahrzeuge mit einem Abtaststrahl-Schwenkbereich von ± 60°, bezogen auf die Mittellinie der dem Abtaststrahl zugeordneten Start- und Landebahn, sind der Mittellinie eine Frequenz von 1 K) kHz und den extremen Abtaststrahlpositionen jeweils eine Frequenz von 80 kHz bzw. 140 kHz in der Regel zugeordnet. Die Frequenz des Abtaststrahls ändert sicH linear von 80 kHz bis 140 kHz, wenn der Abtaststrahl kontinuierlich von der einen extremen Position zur anderen geschwenkt wird. Die Abtaststrahlbreite liegt in der Regel bei 1 °, und der Abtaststrahl überstreicht das überwachte Gebiet etwa 5mal pro Sekunde, so daß ein Luftfahrzeug in diesem Gebiet dem Abtaststrahl 5mal pro Sekunde jeweils während 1,5 millisek ausgesetzt ist. Es empfängt dann ein Signal der Form gemäß Fig. 5 a bzw. 6a, dessen Energiespitze 14 bzw. 120 bei der Frquenz liegt, weiche der jeweiligen Luftfahrzeugposition in dem überwachten Gebiet entspricht. Dieses Signal bzw. das entsprechende Eingangsfrequenzspektrum wild auf der Eingangsleitung 12 zugeführt.

Für den genannten Frequenzbereich arbeitet der Oszillator 10 vorzugsweise in einem Frequenzbereich von 320 bis 560 kHz (das Vierfache des Eingangsfrequenzspektrums). Der Ausgang 16 des Oszillators 10 ist mit einem Phasenteiler 18 und einer Leitung 20 für das Ausgangssignal der Frequenznachlaufschaltung verbunden, welches in Form einer Dauerfrequenz abgegeben wird, vorzugsweise in einer für die Eingabe in Bordrechner geeigneten Impulsform, und welches der Winkelposition des Luftfahrzeugs in bezug auf die Start- und Landebahn proportional ist. Mit jedem Vorbeistreichen des Abtaststrahls am Luftfahrzeug wird das Ausgangssigna! neu bestimmt. Der Phasenteiler 18 teilt die Frequenz des Oszillator-Ausgangssignals auf den Bereich des Eingangsfre= quenzspcktrums herunter.

Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform des Phasentcilers 18. Fine Eingangsleiiuiig 22 verbindet den Ausgang 16 des Oszillators 10 mit dem Taktimpulscingang C₁ oz'v. C, eines J-K-Flip-Flops 24 bzw. 26. Der Ausgang K₁ des Flip-Flops 24 ist mit dem Setzeingang .S, des Flip-Flops 26 um' der Ausgang K₂ des Fiip-FIups 26 ist mit dem Rücksetzeingang Ii, des Flip-Flops 24 verbunden. Der Ausgang 7, des Flip-Flops 24 ist mit dem Rücksetzeingang R, des Flip-Flops 26 verbunden und liefert zusätzlich ein Ausgangssignal auf einer Leitung 28. Der Ausgang J₂ des Flip-Flops 26 ist mit dem Setzeingang S₁ des Flip-Flops 24 verbunden und liefert ferner ein Ausgangssignal auf einer Leitung 30.

Bei den Ausgangssignalen auf den Leitungen 28 und 30 handelt es sich um Rechteckwellen derselben Frequenz, die nominell gleich der mittleren Frequenz bzw. der Energiespitzenfrequenz des Eingangsfrequenzspektrums ist. Die Schaltung nach Fig. 2 bewirkt, daß das Ausgangssignal auf der Leitung 30 gegenüber dem Ausgangssignal auf der Leitung 28 um 90° phasenverschoben ist, so daß von einem Sinus-Signal auf der Leitung 30 gesprochen werden kann.

Die Sinus- und Kosinus-Signale auf den Leitungen 28 und 30 werden gemäß Fig. 1 jeweils als Bezugsfrequenz einem Gegentaktmodulator 32 bzw. 34 zugeführt. Das Eingangsfrequenzspe^.rum auf der Eingangsleitung 12 wird ebenfalls jedem Gegentaktmodulator 32 bzw. 34 zugeführt, dessen Ausgangssignal auf einer Leitung 36 bzw. 38 sich aus der Summe der Frequenzen des Eingangsfrequenzspektrums und des Sinus bzw. Kosinus-Signals und aus der Differenz der Frequenzen des Eingangsfrequenzspektrums und des Sinus- bzw. Kosinus-Signals zusammensetzt.

Die Ausgangssignale auf den Leitungen 36 und 38 gehen zwei gleichen Tiefpaßfiltern 4U und 42 mit einer Bandbreite zu, die ausreicht, um die Differenz der Frequenzen durchzulassen, während die Summe der Frequenzen unterdrückt wird. Die Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 40 und 42 behalten dabei die gegenseitige Phasenverschiebung von 90° bei und können als A ■ sincuf bzw. A ■ cos<ut(A = Faktorproportional dem Spannungsniveau des Eingangsfrequenzspektrums; ω = 2πΔ/, mit Af= Differenz der Frequenzen) symbolisiert werden.

Die Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 40 und 42 gehen über Leitungen 48 und 50 zwei Differentiationsstuten 44 und 46 zu. In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Diffe^renzierstufen 44 und 46 veranschaulicht. Die Eingangsspannung auf der Leitung 48 bzw. 50 liegt an dem einen Ende ein^s Widerstandes 52, dessen anderes Ende mit einem Kondensator 54 verbunden ist. Der zweite Anschluß des Kondensators 54 ist durch eine Leitung 55 mit dem invertierenden Eingang56 eines Gleichstromfunktionsverstärkers 58 mit hoher Verstärkung verbunden. Außerdem ist die Leitung 55 mit dem einen Ende eines Rückkopplungswiderstandes 60 verbunden, dessen anderes Ende mit dem Ausgang 62 des Gleichstromfunktionsver-iPikers58in Verbindung steht. Der nichtinvertierende Eingang 64 des Gleichstromfunktionsvcstärkers 58 ist mii einer Bezugspannungjquellt 66 verbunden, vorzugsweise geerdet.

Die Schaltung gemäß Fig. 3 soll die zeitliche Ableitung des jeweiligen Eingangssignals auf der Leitung 48 bzw. 50 liefern. Da der Gleichstromfunktionsverstärker 58 keine unbegrenzte Verstärkung erlaubt und der Rückkopplungswiderstand 60 notwendig ist. um die Kreisstabilität sicherzustellen, stellt die Schaltung nach Fig. 3 keine ideale Differentiationssuife dar. Jedoch sind die daraus resultierenden Ungenauigkeitcn vernachlässigbar. Die mit dem Ausgangssigiuil A -sinwi des Tiefpaßfilters 40 beaufschlagte Diffcrentiationsstufe 44 liefert das

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(.lic mit clem Aiisganussignal A aisw/ des I iefpaßfiliers 42 beaufschlagte Differentiationsstufe 46 das Alisgangssignal -Λ ■ at-s\nwi.

Gemäß I ig. 1 sind die Ausgange der Differentiationsstufen 44 und 46 durch Leitungen 68 und 70 nut den Hingängen von zwei Multiplikationsstufen 72 und 74 verbunden. Ein zweiter Hingang 76 bzw. 80 jeder Multiplikationsstufe 72 bzw. 74 ist durch eine Leitung 78 bzw. 82 mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters 42 bzw. 40 des jeweils anderen Kanals verbunden. Die Miiltiplikatiorisstufen 72 und 74. die vorzugsweise ;ius integrierten Schaltkreisen bestehein, ermöglichen die Urzeugung des momentanen Produktes der an den Hingängen anliegenden Signale, so daß die Multiplikationsstufe 72 das Ausgangssigiiül ,Ί' ■ wcosw/ und die Multiplikationsstufe 74 das Ausgangssignal - A- ■ a) ■ sin-W liefert.

Das Ausgatigssignal der Multiplikationsstufe 74 wird vom Aus;E;angssignal der Multiplikationsstufe 72 in einer Subtniktionsstute 84 subtrahiert. Diese Subtraktion kann in der Praxis durch die Verbindung entsprechender Anschlüsse an den integrierten Schaltkreisen erreicht werden. Damit ergibt sich auf der Leitung 86 nach der Subtraktionsstufe 84 das Ausgangssignal A ' ■ a) ■ (cos²™/ -f sin^:(i)f) = A ut, das der Frequenzdifferenz zwischen Hingangsfrequenzspektrum und Bezugsfrequenz und dem Energieniveau des Eingangsfrequeiizspektruins proportional ist.

Hin der Subtraktionsstufe 84 nachgeschalteter Kondensator 88 dient zur Beseitigung jeglicher Verlagerungsgleichspannung und Drift, die durch die Multiplikationsstufen 72 und 74 entstehen könnten. Die zweite Seite des Kondensators H8 ist über eine Leitung 90 entweder mit Erde 66 durch einen Schalter 92 oder mit einem Integrator 94 durch einen Schalter 96 verbindbar. Die Schalter 92 und 96 können \on schnellen Relais; oder Festkörperbausteinen, wie z. B. Feldeffekt-Transistoren, gebildet sein und werden abwechselnd mittels Befehlssignalen betätigt, die entweder durch ein Zeitgebersystem erzeugt werden, das mit der Übertragung des Abtaststrahls synchronisiert

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wenn die empfangene Mikrowellenenergie einen bestimmten Wert überschreitet, wodurch das Vorhandensein des Abtaststrahls in der unmittelbaren Nähe des Luftfahrzeugs angezeigt wird. Während derjenigen Zeitspanne der Abtaststrahlbewegung, in welcher das Luftfahrzeug sich nicht in der Richtung des Abtaststrahls befindet und davon nicht erfaßt wird, legt der Schalter 92 den Kondensator 88 über die Leitung 90 an Erde 66. Die·, verhindert, daß der Kondensator 88 sich auflädt, was den Betrieb während der. dieser Ruheperiode folgenden Erfassungsperiode beeinflussen könnte, während welcher das Luftfahrzeug vom Abtaststrahl erfaßt ist.

Während der Erfassungsperiode ist der Schalter 96 geschlossen und der Schalter 92 geöffnet, so daß die Leitung 90 mit der Eingangsleitung 98 des Integrators 94 verbunden ist. von dem in Fig. 4 eine Ausführungsform dargestellt ist. Die Eingangsleitung 98 des Integrators 94 ist mit dem einen Ende eines Eingangswiderstandes 100 verbunden, dessen anderes Ende 101 an den invertierenden Eingang 104 eines Funktionsverstärkers 106 und gleichzeitig an eine Seite eines Integrationskondensators 102 angeschlossen ist Die andere Seite des Integrationskondensators 102 ist mit dem Ausgang 108 des Funktionsverstärkers L'ii. Der nichtinvcrtiercndt· Hingiing 111 ties lunktionsverstai kers 106 ist mit Hrde 66 verbunden. Der Integrationskondensator 102 ist somit al· Rückkopplungskondensator geschaltet.

Gemäß I-ig 1 ist der Ausgang 108 des Integrator¹ 94 über eine Leitung 112 mit einem Schalter 114 vcr blinden. Der Schalter 114. der ebenfalls aus einer schnellen Relais oder einem Feldeffekt-Transistor bestehen kann, wird synchron mit den Schaltern 92 und " 96 betätigt. Während der Hrfassiingsperiodc ist der Schalter 114 geöffnet, wodurch jede unerwünschte Störung des Oszillators 10 während des Vorbeilaufen¹· des Abtaststrahls verhindert wird. Nach dem Vorbcislreichen des Abtaststrahls wird der Schalter 114 ge- ! ι schlossen, so daß der Ausgang 108 des Integrators 94 mit der einen Seite 117 eines Haltekondensators 116, welcher im Nebenschluß zum Oszillator 10 liegt, verbunden wird. Die andere Seite des Haltekondensators 116 liegt an Erde 66. Wenn der Schalter 114 :>> während der Erfassungsperiode geöffnet ist. dann wird durch den Haltekondensator 116 ein konstantes Eingangspotential an den Oszillator 10 angelegt, so daß der Oszillator 10 eine kontinuierliche Frequenz abgibt, die proportional der mittleren Frequenz des r, Eingangsfrequenzspektrums ist, das vorher empfangen wurde, obgleich die Schleife während der Erfassungsperiode geöffnet ist.

Die Funktionsweise der Frequenznachlaufschaltung kam; am besten verstanden werden, wenn die in Arbeitsweise zuerst zu einem Zeitpunkt betrachtet wird, wenn die vom Phasenteiler 18 gelieferten Bezugsfrequenzen genau gleich der mittleren Frequenz des Eingangsfrequenzspektrums sind, und dann zu einem Zeitpunkt, wenn die vom l'hasenteiler 18 geheim ferten Bezugsfrequenzen nicht mit der mittleren Frequenz des Eingangsfrequenzspektrums übereinstimmen. Fig. 5 veranschaulicht den ersten Fall, Fig. 6 den zweiten Fall, wobei die vom Phasenteiler 18 gelieferten Bezugsfrequenzen etwas Ihöher als die mittlere :n Frequenz des Eingangsfrequenzspektrums sind. Die drei Kurven in Fig. 5 a bzw. b bzw. c entsprechen den drei Kurven in Fig. 6a bzw. b bzw. c. abgesehen von

Während jenes Zeitabschnitts, in dem das Luft-

:-. fahrzeug dem Abtaststrahl ausgesetzt ist (Erfassungsperiode), ändert sich bei der oben genannten Abtaststrahlbreite und -Schwenkfrequenz die Frequenz des Abtaststrahls in einem Bereich von 1 bis 2 kHz. Daher stellen Fig. 5a und 6a jeweils die Hüllkurve von ver-

vi schiedenen Frequenzen um eine mittlere Frequenz bzw. um die Energiespitzenfrequenz dar, welche mit einer bestimmten Position des Luftfahrzeugs korreliert ist. Fig. 5b und 6b stellen jeweils die Differenz zwischen den vom Phasenteiler 18 auf den Leitungen

r, 28 und 30 abgegebene Bezugsfrequenzen und jeder Frequenz des Eingangsfrequenzspektrums dar, welches empfangen wird, wenn der Abtaststrahl über das Luftfahrzeug streicht. Fig. 5 a und 5b geben die Tatsache wieder, daß die Frequenznachlaufschaltung in

ro abgeglichenem Zustand arbeitet, da die Größe Af in Fig. 5b genau dann gleich 0 ist, wenn das Eingangsfrequenzspektrum ein Energiemaximum 14 aufweist bzw. die Energiespitzenfrequenz vorliegt. Fig. 6 a und 6 b geben die Tatsache wieder, daß die Frequenznach-

*5 !aufschaltung in nicht abgeglichenem Zustand arbeitet, da im Zeitpunkt 118, wenn die Energiespitze 120 auftritt, die Größe Af nicht gleich 0 ist. Fig. 5 c und 6c geben jeweils den Verlauf des Ausgangssignals

.1 (/(der Suhtraktionsstufe 84 auf der Leitung 86 wiciler. Ua der l-'aklor A proportional dem Spannungsniseauiles Lingangsfrcquenzspektrums ist. ist der Faktor /1 proportional dem Hnergieniveau und deshalb durch clic Kurse in Fig. 5a bzw. 6a dargestellt. Da in = Z.iAf. veranschaulicht tlic Kurve in F-'ig. 5 h bzsv. 6b die (irolk «>. Somit stellt die Kurse 124 Iv.sv. 134 in 1 ij.'. 5c bzw. 6c das Produkt der Kurven in F- ig. 5a und 5 b l>7sv. in Fig 6a und 6 b dar. Die Spannung mit dem Verlauf gemäß Fig. 5c bzsv. 6c wird an ilen Integrator 94 gelegt, wenn der Schalter 96 wahrend der Frfassungsperiode betätigt ist.

Das Ausgangssignal des Integrators 94, das auf der Leitung 112 erscheint, nachdem der Abtaststrahl am Luftfahrzeug vorbeigestrichen ist, entspricht dem Ergebnis der Integration der Kurve 124 bzw. 134 in Fig. 5 c bzw. 6 c, welches von dem Verhältnis zwischen den vom Phasenteiler 18 abgegebenen^ Bezugsfrequenzen und der mittleren Frequenz des Eingangsfrequenzspektrums abhängt. Unter den Bedingungen gemäß Fig. 5 integriert der Integrator 94 zunächst den Kurvenabschnitt 122 der Kurve 124 zwischen den Punkten 121 und 123 (Fig. 5c), so daß das Ausgangssignal des Integrators 94 sich von einer ersten Spannung, die proportional der mittleren Frequenz des vorher empfangenen Eingangsfrequenzspektrums ist, auf eine zweite Spannung ändert, wobei die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Spannung dem Bereich 126 unter dem Kurvenabschnitt 122 proportional ist. Da die Größe Af dann durch Null geht, kenrt das Ausgangssignal des Integrators 94 seine Richtung um, um sich auf eine dritte Spannung zu ändern, wobei die Differenz zwischen der zweiten und der dritten Spannung wiederum dem Bereich 128 unter dem dann integrierten Kurvenabschnitt 130 der Kurve 124 zwischen den Punkten 123 und 125 proportional ist. Weil die Kurve gemäß Fig. 5 a symmetrisch zur Energiespitze 14 bzw. zur entsprechenden Frequenz und die Kurve gemäß Fig. 5b symmetrisch zu dem Schnittpunkt des Frequenzverlaufes des Eingangsfrequenzspektrums mit den vom Phasenteiler 18

Größe Af und somit auch die Größetu ihr Vorzeichen ändert, und weil ferner Fig. 5 sich auf den abgeglichenen Zustand bezieht und die Energiespitze 14 und der Schnittpunkt der Frequenzen zeitlich zusammenfallen, sind die Kurvenabschnitte 122 und 130 der Kurve 124, welche die Größe A²ω darstellt, ebenso wie die Bereiche 126 und 128 unter den Kurvenabschnitten 122 und 130 identisch. Aus diesem Grunde ist die erwähnte dritte Spannung, auf die das Integrator-Ausgangssignal sich ändert, identisch mit der erwähnten ersten Spannung, und die letztlich sich ergebende Änderung der Integrator-Ausgangsspannung also gleich Null. Wenn daher der Schalter 114 nach der Erfassungsperiode betätigt wird, ergibt sich für den Haltekondensator 116 und den Oszillator 10 keine Änderung und bleiben die Frequenz des Oszillators 10 und die vom Phasenteiler 18 gelieferten Bezugsfrequenzen unverändert.

Unter den Bedingungen gemäß Fig <>. wobei die vom Phasenteilei 18 gelieferten Bezugsfrequenzen anfänglich höher als die mittlere Frequenz des Hingangsfrequenzspektrums sind, reagiert die l'rcquenznachlaufsclialtungfolgendermaßen. Der Integrator 94 integriert zuerst den Kurvenabschnitt 132 der Kurse 134 zwisi-hen den Punkten 131 und 133 (Fig. 6c), so daß das Ausgangssignal des Integrators 94 sich von einer ersten Spannung, die proportional der mittleren Frequenz des vorher empfangenen Eiingangsfrequen/.spektriims ist, auf eine zweite Spannung ändert, wobei die Differenz zwischen diesen beiden Spannungen dem Bereich 136 unter dem Kurvenabschnitt 132 proportional ist. Nachdem die Größe Af durch Null gegangen ist. integriert der Integrator 94 entlang dem Kurvenabschnitt 138 der Kurve 134 zwischen den Punkten 133 und 135, wobei sich das Ausgangssignal des Integrators 94 in umgekehrter Richtung auf eine dritte Spannung ändert, und wobei die Differenz zwischen der zweiten und der dritten Spannung dem Bereich 140 unter dem Kurvenabschnitt 138 proportional ist. Die sich insgesamt ergebende Änderung der Integrator-Ausgangsspannung ist der Differenz der beiden Bereiche 140 und 136 proportional. Im dargestellten Fall erscheint die Energiespitze 120 später als der Schnittpunkt, in dem die Größe Af durch Null geht, so daß der Bereich 140 größer als der Bereich 136 und die Änderung von der zweiten zur dritten Spannung größer als die Änderung von der ersten zur zweiten Spannung ist. Im umgekehrten Fall, wenn die vom Spannungsteiler 18 abgegebenen Bezugsfrequenzen niedriger als die mittlere Frequenz des Eingangsfrequenzspektrums sind, ist der Bereich 136 größer als der Bereich 140, und die Ausgangsspannung des Integrators 94 ändert sich in entgegengesetzter Richtung.

Wenn nun der Schalter 114 betätigt wird, dann liegt am Haltekondensator 116 und am Eingang des Oszillators 10 die entsprechend geänderte Ausgangsspan-' nung des Integrators 94, so daß die Frequenz des Oszillators 10 und damit die vom Phasenteiler 18

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quenz des Eingangsfrequenzspektrums nacngetunrt werden. Die nachfolgenden Abtaststrahlen verringern den verbleibenden Fehler noch weiter. Bei Verwendung eines automatischen Verstärkungskreises, beispielsweise zwischen den Ausgängen der Tiefpaßfilter 40 sowie 42 und der Eingangsleitung 12, und bei richtiger Wahl der Kreisparameter kann ein kleiner Fehler auch mit einem einzigen Abtaststrahl korrigiert werden.

Die erfindungsgemäße Frequenznachlaufschaltung kann auch bei Doppler-Bordnavigationssystemen zur Erzielung besserer Ergebnisse eingesetzt werden. Dies gilt besonders dann, wenn die Eingangssignale für die Frequenznachlaufschaltung intermittierend erscheinen, wie bei Dopplernavigationssystemen der Fall, bei welchen die Frequenznachlaufschaltung für mehrere Strahlen im Zeit-Multiplex-Betrieb arbeitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Frequenznachlaufschaltung, insbesondere zur Ermittlung der mittleren Frequenz des Abtaststrahls eines Mikrowellenlandesystems für Luftfahrzeuge beim Empfang an Bord des jeweiligen Luftfahrzeugs, gekennzeichnet durch

a) einen Frequenzgenerator (10,18) zur Erzeugung einer ersten Bezugsfrequenz und einer zweiten, gegenüber der ersten Bezugsfrequenz um 90° phasenverschobenen Bezugsfrequenz und zur Abgabe eines Ausgangssignais entsprechend der mittleren Frequenz des jeweils empfangenen Frequenzspektrums auf einer Leitung (20);

b) einen ersten und einen zweiten Modulator (32,40 bzw. 34, 42), welche jeweils mit dem jeweils empfangenen Frequenzspektrum und der ersten bzw. zweiten Bezugsfrequenz beaufscblagbar sind und ein der Differenz zwischen den Spektrumfrequenzen und der ersten bzw. zweiten Bezugsfrequenz proportionales Ausgangssignal liefern;

c) eine erste und eine zweite Differentialionsstufe (44 bzw. 46), welche jeweils mit dem Ausgangssignal des ers'sn bzw. zweiten Modulators (32, 40 bzw. 34, 42) beaufschlagbar sind und ein die Ableitung dieses Ausgangssignals nach der Zeit darstellendes Ausgangssignal liefern;

d) eine e sie und eine zweite Multiplikationsstufe (72 bzw. 74), welche jeweils mit den Ausgangssignalen der ersten bzw. zweiten Differentiationsstufir (44 bzw. 46) und des zweiten bzw. ersten Modulators (34, 42 bzw. 32,40) beaufschlagbar sind und ein dem Produkt dieser beiden Ausgangssignale entsprechendes Ausgangssignal liefern; und

e) eine Integrationsstufe (88, 92, 96, 94), welche mit den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Multiplikationsstufe (72 und 74) beaufschlagbar ist und ein Ausgangssignrl zur Steuerung des Frequenzgenerators (10, 18) derart liefert, daß die erste und die zweite Bezugsfrequenz und das vom Frequenzgenerator (10. 18) auf der Leitung (20) gelieferte Ausgangssignal jeweils auf einen der mittleren Frequenz des jeweils empfangenen Frequenzspektrums näherliegenden Wert korrigiert werden.

2. Frequenznachlaufschaltung nach An-Ipruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Fre- ^uenzgcnerator aus einem das Ausgangssignal auf <ler Leitung (20) abgebenden Oszillator (10) und tinem nachgeschalteten Phasenteiler (18) zur Er-■cugung der beiden Bezugsfrequenzen besteht.

3. Irequenznachlaufschaltung nach Anipruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phaicnteücr (18) /ur Teilung der eingegebenen Oszilfetorfrcqucn/ durch vjcr ausgebildet ist,

4. I lequenznachlaufschaltung nach einem der Ansprüche I bis .1. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Modulatoren jeweils aus einem Gegentaktmodulator (32 b/w. 34), welcher zwei der Differenz bzw. Summe der Spektrumsfrcquen/.cn und der ersten bzw. zweiten Bezugsfrequenz, proportionale Aiisgangssignale liefert, und aus einem

nachgeschalteten Tiefpaßfilter (40 bzw. 42) bestehen, welches nur das der Differenz proportionale Ausgangssignal durchläßt.

5. Frequenznachlaufschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Multiplikationsstufen (72 und 74) eine Subtraktionsstufe (84) nachgeschaltet ist, welche die Ausgangssignale der Multiplikationsstufen (72 und 74) zu einem Ausgangssignal proportional dem Energieniveau des empfangenen Frequenzspektrums und der Differenz der Spektrumfrequenzen und der Bezugsfrequenzen verknüpft.

6. Frequenznachlaufschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsstufe einen eingangsseitigen Abblockkondensator (88), einen Integrator (94) und zwei Schalter (92 und 96) zur Verbindung des Abblockkondensators (88) mit Erde (66) für die Entfernung von Restspannungen während jeder Ruheperiode bzw. mit dem Integrator (94) während jeder Erfassungsperiode aufweist.

7. Frequenznachiauischaitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Integrationsstufe (88, 92, 96, 94) bzw. des Integrators (94) und dem Eingang des Frequenzgenerators (10,18) bzw. des Oszillators (10) ein geerdeter Haltekondensator (116) und ein Schalter (114) zur Verbindung der Integratinsstufe (88, 92, 96, 94) bzw. des Integrators (94) mit dem Frequenzgenerator (10,18) bzw. dem Oszillator (10) und dem Haltekondensator (116) während jeder Ruheperiode vorgesehen sind.