DE2610019C2

DE2610019C2 - Verfahren zur Bestimmung des Impulseintreffzeitpunktes beim Empfang eines impulsamplitudenmodulierten HF-Trägers und Schaltung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2610019C2
Application number: DE2610019A
Authority: DE
Inventors: Robert S. Parsippany-Troy Hills N.J. Prill
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1975-03-10
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1984-10-18
Also published as: US3995272A; NO760709L; SE7602558L; IL49110A0; NO144442B; NO144442C; DE2610019A1; IL49110A; GB1515214A; FR2304214A1; CA1084612A; SE411397B; JPS51113493A; JPS5910511B2; FR2304214B1

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Impulseintreff-Zeitpunktes an der 50%-Wertstelle der Impulsvorderflanke bei einer Areiiegszei. (l) des Rechteckimpulses von 23 |isec und einer Frequenz (I) des Zwischenfrequenzsignals von 8,5 (vT Jz eine Anzahl (n) von 8 Schwingungen des verstärkten Zwischenfrequenzsignals gezählt wird.

3. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

a) einen mit dem verstärkten Zwischenfrequenzsignal beaufschlagbaren und an einer Bezugsspannung liegenden ersten Vergleicher (27) zur Abgabe eines Impulses jedesmal dann, wenn eine Schwingung des Zwischenfrequenzsignals die Bezugsspannung überschreitet,

b) einen mit dem verstärkten Zwischenfrequenzsignal beaufschlagbaren und an einer Schwellenspannung liegenden zweiten Vergleicher (22) zur Abgabe eines Informationsimpulses jedesmal dann, wenn eine Schwingung des Zwischenfrequenzsigiials die Schweilenspannung überschreitet, welche größer als die Bezugsspannung ist,

c) eine mit den Impulsen des ersten Vergleichers (27) beaufschlagbare Verzögerungsschaltung '.5 (29) zur Abgabe entsprechender, zeillich versetzter Taktimpulse, und

d) eine mit den Informationsimpulsen beaufschlagbare logische Schaltung (49) zum Zählen einer vorgegebenen Anzahl (n) von Införma- t>o tionsimpulsen im Takt der aufeinanderfolgenden Taktimpulse und Abgabe des Signals (ToA) bei Erreichen des entsprechenden Zählerstandes.

b5

4. Schaltung nach Anspruch .3, gekennzeichnet durch eine mit den lnformationsinipulscn und den Taktimpulsen beaufschlagbare Träghcitssehaluing

(25) zur Abgabe eines Einschaltsignals und eines Ausschalt- sowie Rückstellsignals an die logische Schaltung (49) jeweils erst dann, wenn bei zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen jeweils eine Informationsimpuls vorliegt bzw. fehlt

5. Schallung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheitsschaltung (25) als zweistufiges Vorwärts-ZRückwärtsschieberegister (52) ausgebildet ist, welches eingangsseitig an den Ausgang des zweiten Vergleichers (22) sowie den Ausgang der Verzögerungsschaltung (29) und ausgangsseiiig an einen Eingang der logischen Schaltung (49) angeschlossen ist, die an einem zweiten Eingang ebenfalls mit dem Ausgang der Verzögerungsschaltung (29) in Verbindung steht

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärts-ZRückwärtsschieberegister(52) aus zwei JK-Flipflops(50und51) besteht.

7. Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung (49) aus einem Zähler (54) und einem nachgeschaiteten Dekodierer (55) zur Abgabe des Signals (ToA) besteht, wobei der Zähler (54) zwei jeweils an den Ausgang des Vorwärts-ZRückwärtsschieberegisters (52) bzw. der Verzögerungsschaltung (29) angeschlossene Eingänge aufweist.

8. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet, durch eine solche Ausbildung der logischen Schaltung (49), daß sie eine weitere vorgegebene Anzahl (N) von Informationsimpulsen im Takt der aufeinanderfolgenden Taktimpulse zählt, welche von der Dauer (d) des Rechteckimpulses und der Frequenz (S) des Zwischenfrequenzsignals abhängt, und dann ein das Vorliegen eines gültigen Impulses angebendes Signal abgibt, wenn beim nächsten Taktimpuls (N + 1) kein Informationsimpulsmehr vorliegt.

9. Schallung nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 5. 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schallung (49) ein logisches Gatter (65) zur Abgabe des das Vorliegen eines gültigen Impulses angebenden Signals aufweist, welches an einem Eingang mit einem zweiten Ausgang des Vorwärts-/ Rückwärtsschiebcrcgisiers (52) verbunden ist.

10. Schaltung nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang des Gatters (65) mit einem Ausgang des Dckodicrcrs (55*-verbunden ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung und eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens.

Bekannte Verfahren zur Bestimmung des Impulseinireffzeiipunktes an der 50%-Wcrtstelle der Impulsvorderflanke beim Empfang eines mit einem Rechteckimpuls vorgegebener Anstiegszeit 1 und Dauer d ampliiu· dcnmodulicrtcn HF-Trägers in einem HF-Empfänger mit nachgcschaltetem. abstimmbarem Überlagerungsoszillator zur F.rzeugung eines entsprechenden Zwischenfrequenzsignals vorgegebener Frequenz /"und mit wenigstens einer anschließenden Verstärkerstufe für das Zwischcnfrequenzsignal weisen verschiedene Nachteile auf. Dazu zählt, daß der Impulseintreffzeiipunki nur mit einer Verzögerung von mindestens der halben

Mstiegszeit / festgestellt werden kann, weil zu diesem Zweck erst der Impulsspitzenwert ermittelt werden muß. Darüber hinaus erfolgt diese Bestimmung des Impulseintreffzeitpunktes, jedenfalls bei Tacan-Empfängern (»tactical air navigationw-Empfängern), an einem Videodetektor, was zu »Verschmierungen« und entsprechend verschlechterter Wirksamkeit führt, wobei ferner zu berücksichtigen ist. daß die Vorderflanke des Impulses des mittels eines Videodetektors verarbeiteten Signals unendlich viele unterschiedliche Neigungen je nach der modulationsbedingten Amplitudengröße aufweisen kann, so daß Vergleicherversatzgleichspannungen einen Fehler bei der Bestimmung des Impulseintreffzeitpunktes an der 5Q%-Wertstelle der Impulsvorderflanke bewirken, der je nach deren jeweiliger Neigung unterschiedlich ist. Die bekannten Verfahren werden ausschließlich mit analog arbeitenden Schaltungen durchgeführt

Zum Stande der Technik gehört eine Schaltung für Radarsysteme, welche das wahlweise Ermitteln des Mittelwertes der !mpulsmittenposition bzw. -dauer der empfangenen Echoimpulse in digitaler Form über mehrere Impulse hinweg ermöglicht (DE-AS 20 02 149).

Diese Schaltung besteht im wesentlichen aus einem Taktimpulsgenerator zur Erzeugung hochfrequenter Taktimpulse, einem Und-Gatter zur Aufteilung jedes Echoimpulses mittels der Taktimpulse in eine der Impulsdauer entsprechende Anzahl von Unterimpulsen, einem ersten Vorwärts-/Rückwärtszähler zur Abgabe eines Impulses jedesmal dann, wenn er beim Zählen der Unterimpulse einen bestimmten Zählerstand durchläuft, einem zweiten Vorwärts-/Rückwärtszähler zum Zählen der Impulse des ersten Zählers, einem dritten Zähler zum wahlweisen Zählen der Taktimpulse oder der Unterimpulse, einem Vergleicher zum ständigen Vergleichen der Zählerstände des zweiten und des dritten Zählers und Abgabe eines Signals bei Feststellung gleicher Zählerstände, einer bistabilen Kippschaltung zum Umschalten des ersten und des zweiten Zähiers vom Rückwärtszählei. auf Vorwärtszählen beim Empfang des Vergleichersignals und einem Schalter zum wahlweisen Verbinden des dritten Zählers mit dem Tak" impulsgenerator oder dem Und-Gatter.

Beim Ermitteln des Mittelwertes der Impulsmitienposition wird der dritte Zähler mittels des Schalters mil dem Taktimpulsgenerator verbunden, um vom Beginn der Abstrahlung des Sendeimpulses an, also von Beginn der Abtastung an, die Taktimpulse zu zählen. Beim Ermitteln des Mittelwertes der Impulsdauer wird der dritte Zähler mittels des Schalters mit dem Und-Gatier verbunden, um die Unterimpulse zu zählen. Die bistabile Kippschalung wird zu Beginn jeder Abtastung zurückgestellt, um den ersten und den zweiten Zähler auf Rückwärtszählen zu schalten. Der Zeitpunkt, an welchem sie während der Abtastung durch den Vergleicher umgestellt wird, um den ersten und den zweiten Zähler vom Rückwärtszählen auf Vorwärtszählen umzuschalten, regelt sich selbsttätig so ein, daß vor und nach dem Zeitpunkt die gleiche Anzahl von Unterinipulsen vorliegt. Je nach der durch den Schalter eingestellten Betriebsart der Schaltung gibt dieser Zeitpunkt die Impulsmittenposition bzw. der Zählerstand des zweiten Zählers die halbe Impulsdauer wieder.

Vorgeschlagen wurde auch schon eine digitale Schaltung zur Erfassun«; mehrerer Zeitparameter eines Signals während seines einmaligen Ablaufes, insbesondere der Anstiegs- und rrer Abfallzcil sowie der Dauer eines impulsartigen Signals und der Verzögerung desselben gegenüber einem Startsignal, und zur Abgabe von Impulsen entsprechender Dauer (DE-OS 24 61 149). Diese Schaltung weist mindestens zwei an unterschiedlichen Bezugsspannungen liegende und jeweils mit dem zu analysierenden Signal beaufschlagbare Vergleicher sowie mindestens ein denselben nachgesehaltetcs Gatter zur Abgabe von Impulsen auf, deren Dauer den zu erfassenden Zeitparametern des Signals entspricht, wobei die Zeitparameter durch diejenigen

ίο Spannungsniveaus des Signals definiert sind, welche den Bezugsspannungen der Vergleicher entsprechen. Dem ersten Gatter sind weitere, jeweils zur Auswahl eines bestimmten A*usgangsimpulses des ersten Gatters mit einem Befehlssignal beaufschlagbare Gatter nachgeschaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung und eine Schaltung zur Durchführung desselben zu schaffen, womit der Impulseintreffzeitpunkt schnell und genau bestimmt werden kann, selbst bei Impulsen verschiedener Amplitu^n, und zwar auf einfache, billige und zuverlässige Art nid Weise auf digitalem Wege, so daß ein digitales Signal als Kriterium für den zu bestimmenden Eintreffzeitpunkt erhalten wird, welches in digitalen Geräten verarbeitet werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 3 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind

jo in den restlichen Patentansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird der Impulseintreffzeitpunkt digital festgestellt und das entsprechende Signal TOA (»time of arrivalw-Signal) sofort abgegeben, also der tatsächliche Impulseintreffzeitpunkt ohne Verzögerung

J5 bestimmt, und zwar unbeeinflußt durch die jeweilige Neigung der Impulsvorderflanke bzw. die jeweilige Impulsamplitude und an der letzten Zwischenfrequenzverstärkersiufe des HF-Empfängers, insbesondere eines Tacan-Empfängers, also nicht an einem Videodeiektor, so daß die damit verbundenen, geschilderten Nachteile nicht vorliegen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielshalbcr beschrieben. Es zeigt

Fig. la ein übliches in einem Tacan-Empiänger aus einem Impuls eines impulsamplitudenmodulierten HF-Trägers gewonnenes Zwischenfrequenzsignal mit fester Anstiegszeit, wie es auf einem Oszillographen erscheint; Fig. Ib eine Darstellung des Zwischenfrequenzsignals nach Fig. la nach der Verarbeitung mittels eines herkömmlichen Videodetektors;

F i g. Ic eine Darstellung des dem Zwischenfrequenzsignal nach Fig. la zugeordneten Ausgangssignals eines lmpulsspitzenwertdetektors;
F ι g. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der eriindungsgemäßen Schaltung; und

Fig.3 ein detailliertes Blockschaltbild dei· Schaltung nach F i g. 2.

Fig. la zeigt ein impulsartiges Zwischenfrequenzsignal 13 eines impulsamplitudenmodulierten ZF-Trägers

bo mit einer Frequenz /'von 8,5 MHz, welches am Ausgang einer üblichen ZF-Stufe eines Tacan-Empfängers beim Empfang eines entsprechenden Impulses eines impulsamplitudenmodulierten HF-Trägers durch den Tacan-Empfänger erscheint und zur Bestimmung des Impuls-

b^r> eintreffzeiipunkte:. und des Impulsspitzenwertes verwendet wird.

Dabei ist eine ungewöhnliche Schwingung 11 des ZF-Trägers infolge Rauschens vorhanden, welche zu einem

Fehlalarm vor dem eigentlichen Beginn eines gültigen Impulses führen kann. Das Zwischcnfrequenzsignal 13 weist eine ungewöhnliche Schwingungsfchlstelle aufgrund von Rauschen während der Impulsdauer auf, die zu einem Fehler führen kann, ferner eine ungewöhnlich große Schwingung 12, welche eine fehlerhafte Amplituden- bzw. Impulsspitzenwertbestimmung ergeben kann.

Die Bestimmung des Impulseintreff/citpunktes cr-•folgt unmittelbar an der ZF-Stufe, wobei die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitenden Schwingungen des Zwischenfrequenzsignais 13 der ZF-Stufe gezählt werden. Da letzteres eine Frequenz f von 8,5 MHz und eine feste Anstiegszeit / von 2,5 μ^ν: unabhängig von der modulationsbedingten Ampliiudengrö-Be aufweist, ist mit acht aufeinanderfolgenden derartigen Schwingungen des Zwischenfrequenzsignais 13 die 50%-Wertstelle der Impulsvorderflankc erreicht, so daß mit dem Zählen der achten Sc-ftwingüng der entsprechende Impulseintreffzeitpunkt erfaßt ist.

In F i g. 2 ist eine den Impulseintreffzeitpunkt bestimmende Schaltung 20 dargestellt, welche zwei Vcrgleicher 22 und 27, eine Trägheitsschaltung 25 und eine logische Schaltung 49 aufweist. Ferner sind ein Impulsspitzenwertdetektor 100 sowie ein diesem zugeordneter Analog-Digital-Umsetzer 30 dargestellt.

Den Vergleichern 22 und 27 wird das noch nicht verarbeitete Zwischenfrequenzsignal 13 zugeführt, wobei der eine Vergleicher 27 auf Erdpotential und der andere Vergleicher 22 auf eine positive Spannung bezogen ist, welche gerade über dem Rauschpegel des Systems liegt. Ihre Ausgangssignale liegen jeweils auf einem von zwei logischen Niveaus, je nach der relativen Größe der beiden jeweiligen Eingangssignale. Dei Verglcicher 22. welcher auf die positive Spannung bezogen ist, arbeitet als Informationsimpulsgenerator, der Vergleicher 27.

wciCiicF Süi Er\jpOicnii3t t?CZG£Cr> !St, G;S . sktlf nerator.

Da der als Taktimpulsgenerator arbeitende, erste Vergleicher 27 die von dem als Informationsimpulsgenerator arbeitenden, zweiten Vergleicher 22 erzeugten Informationsimpulse in die Trägheitsschaltung 25 eintasten soll, müssen die Impulse des ersten Vergleichers 27 mittels einer Verzögerungsschaltung 29 um 90° bezüglich des ZF-Trägers verzögert werden, so daß ein Taktimpuls immer im wesentlichen erst auftritt, wenn die zugehörige Schwingung des ZF-Trägers ihre Amplitudenspitze im wesentlichen erreicht hat. Da der ZF-Träger eine Frequenz f von 8,5 MHz aufweist, wird die Verzögerungsschaltung 29 auf eine feste Verzögerung

^= 4. _L =29nsek
4 \f J

eingestellt

Die Trägheitsschaltung 25 wird mit den Informationsund den Taktimpulsen des zweiten Vergleichers 22 bzw. der Verzögerungsschaltung 29 beaufschlagt. Solange kein Impuls vorliegt bzw. das Zwischenfrequenzsignai 13 fehlt und nur ein Rauschen vorhanden ist, finden nur im ersten Vergleicher 27 Übergänge statt, da die Schwingungen des ZF-Trägers die positive Spannung des zweiten Vergleichers 22 nicht überschreiten, und infolgedessen werden logische »Nullen« in die Trägheiisschäilung 25 zeitlich gesteuert eingegeben. Wenn ein Impuls aufzutauchen beginnt, überschreiten die Schwingungen des ZF-Trägcrs die positive Spannung und lösen sie den zweiten Vergieicher 22 aus, so daß die Taktimpulse der Verzögerungsschaltung 29 logische »Einsen« eintasten. Da eine einzelne logische »Eins« von einer falschen unerwünschten Spannungsüberschrcitung beim zweiten Vergieicher 22 aufgrund von Rauschen herrühren kann, nämlich der Schwingung 11 in Fig. la wird von der Trägheitsschaltung 25 beim Empfang einer ersten logischen »Eins« kein Ausgangssignal abgegeben, welches anzeigt, daß ein möglicherweise gültiger Impuls anliegt bzw. aufgetaucht ist. Erst dann, wenn die nächste Schwingung des ZF-Trägers

in ebenfalls die positive Spannung des zweiten Vergleichcrs 22 überschreitet und eine weitere logische »Eins« in die Trägheitsschaltung 25 geschoben wird, so daß diese dann zwei logische »F.insen« enthält, wird ein möglicherweise gültiger Impuls angezeigt. Wenn infolgc von Rauschen die nächste oder eine spätere Schwingung des ZF-Trägers unter die positive Spannung des /weiten Vergleichcrs 22 abfällt, wird eine logische »Nu!!:; in die Trägheiisschal'.ung 25 eingegeben. Acren Ausgangssignal jedoch auf dem Niveau entsprechend einer logischen »Eins« bleibt. Wenn dann die nächste Schwingung des ZF-Trägers die positive Spannung wieder überschreitet, zählt die Trägheitsschaltung 25 wieder aufwärts, so daß wieder zwei logische »Einsen« vorhanden sind, wobei das Ausgangssignal jedoch auf dem einer logischen »Eins« entsprechenden Niveau verbleibt. Wenn zwei aufeinanderfolgende logische »Nullen« in tie Trägheitsschaltung 25 eingesteuert werden, sie also zwei logische »Nullen« enthält, dann geht ihr Ausgangssignal und das Niveau entsprechend einer Io-

jo gischen »Null« über, wodurch das Ende eines möglicherweise gültigen Impulses angezeigt wird.

Ein Zähler 54 der logischen Schaltung 49, welcher durch das Ausgangssignal der Trägheitsschaltung 25 zurückgestellt und wieder ausgelöst wird, zählt die Takt-

J5 impulse, welche von dem ersten Vergleicher 27 während der Dauer eines möglicherweise gültigen Impulses erzeugt und von der Verzögerungsschaltung 29 abgegeben worden sind. Ein mit dem Zähler 54 verbundener Dekodierer 55 der logischen Schaltung 49 spricht auf bestimmte, spezifische Schlüssclstellen entlang der »Einhüllenden« eines ideal geformten Tacan-Impulses entsprechende Zählerstände des Zählers 54 an und gibt dann jeweils ein logisches Signal ab, und zwar folgendermaßen:

a) ein den Impulseintreffzeitpunkt kennzeichnendes Signal TOA beim Zählerstand 8:

b) ein Nachlaufauslösesignal für den Impulsspitzenwcrtdctektor 100 beim Zählerstand 8;

c) ein Nachlauf/Hallen-Umschaltsignal für dta Impuls-Spitzenwertdctektor 100 beim Zählerstand 30;

d) ein Signal zum Prüfen der Gültigkeit des abgegebenen Signals TOA anhand der Impulsbreite unter Berücksichtigung dessen, daß der Impuls zwischen den Zählerständen 32 und 48 enden sollte;

e) ein Signal zur Bestätigung dessen, daß ein gültiger Impuls vorliegt beim Zählerstand 48; und

f) ein Startsignal für den Analog-Digital-Umsetzer 30 beim Zählerstand 48.

Alle diese Signale, außer den Signalen b) und c). beaufschlagen andere Teile einer Tacan-Signalverarbeitungscinrichtung. während die Signale b) und c) deren !m.pulsspiizenwertdetektor 100 steuern, welcher dazu dient, die Spitzenamplitude des impulsampliiudenmoduliertcn ZF-Trägers zu erfassen und in Form einer Gleichspannung für die anschließende Umsetzung im Analog-Digital-Umsetzer 30 zu halten. Während des

Betriebs bleibt der mit dem noch nicht behandelten Zwischenfrcquenzsignal 13 bcaufsehlagbarc linpulsspiizcnwcrtdetektor 100 während der Zeit, wahrend welcher gemäß Feststellung durch die logische Schaltung 49 kein Impuls vorhanden ist, in einem zurückgesetzten Ruhezustand.

Das Auflösungsvermögen der Schaltung 20 (Fig. 2) zur Bfc.rimmung des Impulseintreffzeitpunktes an der 50%-Wertstelle der Impulsvorderflanke mittels des Zwischenfrequenzsignals 13 (Fig. la) der Frequenz /= 8,5 MHz liegt bei ± 118 nsec oder ± 17Jm.

Die logische Schaltung 49 überprüft, ob der Tacanlmpuls die richtige Breite oder Dauer, beispielsweise von 3,5 \isec ± I μ5βϋ, aufweist. 1st dieses nicht der Fall,

io

\ μ

dann wird der Impuls von der logischen Schaltung 49 is unterdrückt. Die logische Schaltung 49 gibt ferner das Signal c) bei dem theoretischen Spitzenwert des Impulses bei der dreißigsten, die positive Spannung des zweiten Vergieiehcfs 22 überschreitenden Schwingung des Zwischenfrequenzsignals 13 ab und liefert zu einem fest vorgegebenen Zeitpunkt nach der ersten solchen Schwingung, nämlich 48 Taktimpulse später, das Signal e)·

Gemäß Fig.3 wird das Zwischenfrequenzsignal 13 sowohl einem Eingang 21 des zweiten Vergleichers 22 als auch einem Eingang 26 des ersten Vergleichers 27 zugeführt. Der andere Eingang 23 des zweiten Vergleichers 22 ist mit einem Spannungsteiler 24 verbunden, welcher an einer positiven Spannung + V und an einem

bzw.Taklimpiilscn beaufschlagt wird und ein Ausgangssignal liefert, das beim Fehlen eines möglicherweise gülligen inipulsamplitudenmoduliertcn Tacan-Impulscs einer logischen »0« und beim Vorhandensein eines solchen Impulses einer logischen »I« entspricht.

Die beiden )K-Flipflops 50 und 51 des Vorwärts-/ Rückwärtssehicbercgisters 52 sind gleich aufgebaut und werden durch eine positiv verlaufende Flanke angesteuert, wobei

/= h ■ h ■ /lund K= K₁ ■ K₂- Kj

ist, wie in F i g. 3 dargestellt. Die Wahrheitstabelle für jedes dieser )K-Flipflops 50 und 51 ist nachfolgend angegeben.

Zustand /

Takt

(I	0	0	T
b	1	0
C d	0 1	1 I	f

keine Änderung 1 0

0 1

Kippen

Während des Betriebs liefert der zweite Vergleicher 22 während der zwischen Impulsen liegenden Zeitspanne, wo kein Impuls vorliegt bzw. das Zwischenfrequenzsignal 13 fehlt und nur der ZF-Träger vorhanden ist, das Ausgangssignal entsprechend einer logischen »0«, so

Bezugspotential/beispielsweise Erdpotential, liegt, so 30 daß die Q-Ausgänge des JK-Flipflops 50 und 51 auf daß <ine positive Schwellenspannung an den /weiten logische »Nullen« gesteuert werden, gemäß dem ZuEingang 23 des zweiten Vergleichen 22 angelegt ist. stand eder Wahrheitstabelle.

Der andere Eingang 28 des ersten Vergleichers 27 ist Wenn ein Impuls aufzutauchen beginnt oder die

mit dem Bezugspotential, beispielsweise Erdpotential, Rauschschwingung 11 (Fig. la) auftritt, ändert sich aufverbunden. Der zweite Vergleicher 22 liefert lnforma- 35 grund des Ausgangssignals entsprechend einer logitionsimpulse, der erste Vergleicher 27 über die Verzö- sehen »I« des zweiten Vergleichers 22 der Zustand ein gerur.gsschaltung 29 mit der Verzögerung von 29 nsec den Zustand b für das erste JK-Flipflop 50,jo daß dieses Taktimpulse, wie erwähnt. Die Ausgänge des zweiten umschallet, wenn ein Taktimpuls eintrifft, hur das zwei-Vergleichers 22 und der Verzögerungsschaltung 29 sind te ]K-Flipflop 51, welches ebenfalls durch den Taktimmit der Trägheitsschaltung 25 verbunden, welche zwei 40 puls angesteuert wird, bleibt der Zustand c unverändert, JK-Flipflops 50 und 51 aufweist, die zusammen ein zwei- so daß es nicht umschaltet. Wenn bei dem nächsten stufiges Vorwärts/Rückwärtsschieberegistcr 52 bilden. Taktimpuls der zweite Vergleicher 22 das einer logi-Wenn das am nicht-invertierenden Eingang 26 bzw. sehen »Null« entsprechende Ausgangssignal liefert, was 21 des ersten Vergleichers 27 bzw. des zweiten Verglei- darauf hindeutet, daß beim vorhergehenden Taktimpuls chers 22 anliegende Zwischenfrequenzsignal 13 die Be- 45 die Rauschschwingung 11 des ZF-Trägers verarbeitet zugsspannung bzw. Schwellenspannung des jeweiligen worden ist, wird das erste JK-Flipflop 50 auf eine logi-Vergleichers 27 bzw. 22 überschreitet, liegt am Ausgang sehe »Null« zurückgestellt, während das zweite JK-FHpdesselben ein Ausgangssignal entsprechend einer logi- flop 51 auf einer logischen »Null« verbleibt Wenn dageschen »1« vor, andernfalls ein Ausgangssignal entspre- gen beim nächsten Taktimpuls der zweite Vergleicher chend einer logischen »0«. Da eine bestimmte Anzahl η χ 72 wieder das einer logischen »1« entsprechende Ausvon aufeinanderfolgenden Schwingungen des ZF-Trä- gangssignal liefert, bleibt das erste JK-FlipflopSOauf gers, welche die Schwellenspannung des zweiten Vergleichers 22 überschreiten, zum Bestimmen des Impulseintreffzeitpunktes gezählt wird, ist zur Überwachung

dieses Aufeinanderfolgens der als Taktimpulsgenerator 55 da unmittelbar vor Auftreten des zweiten Taktimpulses arbeitende, erste Vergleicher 27 vorgesehen, an dessen der Zustand b der Wahrheitstabelle für beide JK-FHp-Ausgang jeweils dann ein Impuls erscheint, sobald eine
der zum Erdpotential symmetrische Schwingungen des
ZF-Trägers ihre Polarität ändert Um einen Taktimpuls

bei dem Spitzenwert der Schwingung des ZF-Trägers 60 Schwellenspannung des zweiten Vergleichers 22 überzu erhalten, wird der Impuls des ersten Vergleichers 27 schreiten.

um etwa 90° oder 29 nsec bezüglich des am Eingang 26 Sobald zwei oder mehr aufeinanderfolgende Schwin-

anliegenden ZF-Trägers mittels der Verzögerungsschal- gungen des ZF-Trägers die Schwellenspannung des tung 29 verzögert zweiten Vergleichers 22 überschritten haben, kann eine

Um Rauschen zu unterdrücken und nicht durchzulas- 65 Schwingung unter die Schwellenspannung fallen, ohne sen, ist die Trägheitsschaltung 25 bzw. das Vorwärts-/ daß dieses den Zustand des zweiten JK-FKpflops 51 be-Rückwärtsschieberegister 52 vorgesehen, welche bzw. einflußt, da beim Eintreffen des Taktimpulses die J-K-welches an Eingängen 48 und 48' mit den Informations- Ansteuerung des zweiten JK-Flipflops 51 dem Zustand

der logischen »Eins« und kippt das zweite JK-Flipflop 51 auf eine logische »Eins« um, wodurch der Beginn eines möglicherweise gültigen Impulses angezeigt wird,

flops 50 und 51 gilt Der Zustand b bleibt für die Eingänge der beiden JK-Flipflops 50 und 51 erhalten, solange aufeinanderfolgende Schwingungen des ZF-Trägers die

a der Wahrheitstabelle entspricht. Das erste JK-Flipflop 50 ändert dabei naturgemäß seinen Zustand, da dessen J-K-Ansteuerung dann dem Zustand cder Wahrheitstabelle entspricht. Wenn beim nächsten Taktimpuls der zweite Vergleiche· 22 wieder das einer logischen »Eins« entsprechende Ausgangssignal abgibt, liegt für das erste JK-Flipflop 50 iL-r Zustand b vor, während für das zweite JK-Flipflop bl der Zustand a erhalten bleibt, so daß die beiden JK-Flipflops 50 und 51 wieder auf eine logische »1« gesteuert werden, wenn der Taktimpuls eintrifft.

Wenn andererseits zwei aufeinanderfolgende logische »Nullen« des zweiten Vergleichers 22 in das Vorwärts-ZRückwärtsschieberegister 52 eingegeben werden, entspricht die J-K-Ansteuerung des zweiten ]K-Flipflops 51 beim zweiten Taktimpuls dem Zustand c, so daß beide JK-Flipflops 50 und 51 wieder auf eine logische »Nu!!'/, gesteuert werdpn.

Die logische Schaltung 49 zählt die Anzahl der Schwingungen des ZF-Trägers, welche die Schwellenspannung des zweiten Vergleichers 22 überschreiten, und zwar entsprechend dem Zustand des zweiten JK-Flipflops 51 der Trägheitsschaltung 25. Solange dessen Ausgangssignal am Ausgang Q einer logischen »Null« entspricht, bleibt der Zähler 54 auf dem vorher eingcstellten Zählerstand »Null«, auch wenn der Zähler 54 Taktimpulse erhält. Sobald zwei aufeinanderfolgende Ausgangssignale entsprechend einer logischen »I« des zweiten Vergleichers 22 in die Trägheitsschaltung 25 eingegeben werden, geht das Ausgangssignal am Ausgang Q in den Zustand enisprechend einer logischen »1« über, so daß der Zähler 54 beginnt, Taktimpulse zu zählen. Sobald der Zähler 54 von 0 bis 8 aufwärts gezählt hat, liefert der Dekodierer 55 das Signal TOA, welches anzeigt, daß die 50%-Wertstelle der Vorder- 3·; flanke eines ideal geformten Impulses erreicht ist, und das Nachlaufauslösesignal für den Impulsspitzenwertdetektor 100, so daß die Spannung an einem Speicherkondensator 133 desselben den Spitzenwerten des ZF-Trägers folgt.

Da das Nachlaufauslc'sesignal während des gesamten Zählvorgangs und noch etwas langer, nämlich bis zum Ende der A/D-Umsetzung vorhanden sein muß, wird ein Flipflop eines Speichers 64 beim Zählerstand 8 gesetzt und solange gesetzt gehalten, bis es durch einen Befehl am Ende der A/D-Umsetzung zurückgestellt wird. In ähnlicher Weise werden weitere Flipflops des Speichers 64 gesetzt, wenn der Zähler 54 weiter bis zu den Zählerständen 30, 32 und 48 zählt, was jeweils zu dem Nachlauf/Halten-Umschaltsignal für den Impulsspitzenwertdetektor 100, dem Signal zum Prüfen der Gültigkeit des Signals TOA und dem Startsignal für den A/D-Umsetzer 30 führt

Ein Impuls wird dann als gültig angesehen, wenn er eine ganz bestimmte Breite hat, was mittels eines Verknüpfungsgliedes 65 geprüft wird. Wenn der Impuls zwischen den Zählerständen 32 und 48 verschwindet, kehrt das Ausgangssignal am Q-Ausgang der Trägheitsschaltung 25 zu dem Zustand entsprechend einer logischen »1« zurück, so daß am Ausgang des Verknüp- t>o fungsgliedes 65 ein Impuls erscheint, wodurch angezeigt wird, daß ein gültiger Impuls vorlag.

Im Impulsspiizenwertdetektor 100 beaufschlagen die Schwingungen des ZF-Trägcrs (F i g. 1 a) den Eingang eines Differenzverstärkers 105 und einer Siromverstär- b5 kungsstufe. Während der Intervalle zwischen Impulsen, wenn also kein Impuls vorhanden ist. ist die Ausgangsleitung des Speicherkondensators 133 geerdet. Wenn beim Zählerstand !>das Nachlaufauslösesignal ausgelöst wird, versucht der Speicherkondensator 133 sich auf jeden der aufeinanderfolgenden positiven Spitzenwerte des ZF-Trägers aufzuladen, wobei immer dann Strom in den Speicherkondensator 133 »gepumpt« wird, wenn der ZF-Träger die gepufferte Rückkopplungsspannung des Speicherkondensators 133 überschreitet, was der Differenzverstärker 105 am Eingang feststellt. Das Mitziehen in geschlossener Schleife dauert an, bis der theoretische Spitzenwert des impulsamplitudenmodulierten ZF-Trägcrs beim Zählerstand 30 durchlaufen worden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Nachlauf/Halten-Umschaltsigna! vom Dekodierer 55 abgegeben, so daß ein elektronischer Schalter S\ sich öffnet, um jegliche weitere Strombeaufschlagung des Speicherkondensators 133 zu unterbinden. Die im Speicherkondensator 133 gehaltene Spannung wird gepuffert dem Analog-Digital-Umsetzer 30 zugeführt, wo sie in ein digitales Signal umgesetzt wird, welches für eine anschließende Verarbeitung zur Verfügung steht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung de« Impulseintreffzeitpunktes an der 50%-WertsteIle der Impulsvorderflanke, beim Empfang eines mit einem Rechteckimpuls vorgegebener Anstiegszeit (t) und Dauer (d) amplitudeunodulierten HF-Trägers in einem HF-Empfänger mit nachgeschaltetem, abstimmbarem Überlagerungsoszillator zur Erzeugung eines entsprechenden Zwischenfrequenzsignals vorgegebener Frequenz (I) und mit wenigstens einer anschließenden Verstärkerstufe für das Zwischenfrequenzsignal, dadurch gekennzeichnet, daß

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a) das verstärkte Zwischenfrequenzsignal der Verstärkerstufe einer Zählschaltung zugeführt wird,

b) eine vorgegebene Anzahl (n) von Schwingungen de; verstärkten Zwischenfrequenzsignals, welche von der halben Anstiegszeit (t) des Rechteckimpulses und der Frequenz (I) des Zwischenfrequenzsignals abhängt, in der Zählschaltung gezählt wird, und

c) ein Signal (ToA) als Kriterium für den zu bestimmenden Eintreffzeitpuakt bei Erreichen der Anzahl (n)von Schwingungen ausgelöst wird.