DE914946C - Verfahren und Vorrichtung zur Empfindlichkeitsregelung von Signalempfangsanlagen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Bmpfindlidikeitsregelung von Signal empfangs anlagen Bei der Signalübertragung mittels in einem Medium sich fortpflanzender Wellenbewegungen besteht eine der Hauptschwierigkeiten darin, bei hoher Empfängerempfindlichkeit einen störfreien Empfang zu sichern. Da der Störgrund meist mehr oder weniger starken und unherechenharen Schwankungen unterworfen ist, wird bei den meisten Signalempfangsanlagen die Empfindlichkeit durch Aufdrehen der Regeiglieder des Empfangsverstärkers jeweils so weit gesteigert, daß ;einerseits die Signale mit genügender Stärke durchkommen, andererseits aber die Ansprechgrenze über dem Störpegel bleibt. Falls infolge von Störpeg,elschwankungen Störungen durchkommen, werden die Regelglieder der Verstärker von Hand so weit zugedreht, bis die Störungen wieder verschwinden. Wo sich eine derartige Hand regelung nicht durchführen läßt, z. B. bei Echolotgeräten auf Flugzeugen, hat man den Empfänger zur Störbefreituig so unempfindlich gemacht, daß seine Ansprechgrenze mit Sicherheit über dem im Betriebe zu erwartenden höchsten Störpegel liegt. Das hat aber natürlich den Nachteil, daß meist mit einer geringeren Empfindlichkeit gearbeitet wird, als sie der jeweilige Störpegel zuließe. Von besonderem Nachteil ist dies dort, wo der Störpegel großen Amplitudenschwankungen unterworfen ist, wie z. B. bei Echolotgeräten auf Fgzeugen, wo der Störpegel beim Reiseflug den Störpegel beim Anflug zutun Landen um ein Mehrfaches übersteigt.
• Für Teiegraphieempfang sind zwar schon mit Verzögerung arbeitende Lautstärkieregller bekannt.
• Diese regeln jedoch bei steigender Empfangsfeldstärke unter Herabsetzung der Verstärkung auf eine annähernd konstante Lautstärke und sind deshalb zur Lösung der vorliegenden Aufgabe wenig geeignet. Es soll durch die Erfindung eine Regeleinrichtung für Empfangsanlagen, biei denen die Signaidauer kurz ist im Verhältnis zur Signalpause, insbesondere für Empfangsanlagen zur Echolotung mittels Schallwellen, geschaffen werden, die eine möglichst hohe Empfindlichkeit und Reichweite der Anlage gewährleistet und gleichzeitig in hohem Maße störfrei arbeitet.
• Des wird bei einer mit Verzögerung arbeitenden Steuerung der Empfindlichkeit durch die Empfangsamplitude, bei der eine Zunahme der Amplitude eine Abnahme der Empfindlichkeit zur Folge hat, und umgekehrt, ,erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Steuerungsgrad und die Verzögerung so bemessen sind, daß die durch eine Amplitudenzunahme verursachte Empfindlichkeitsabnahme erst eine gewisse Zeit n t, die länger ist als die Signaldauer, aber kürzer als die Signalpause, nach der Amplitudenzunahme wirksam ioder voll wirksam wird, so daß die Signale durch die von ihnen selbst bewirkte Empfindlichkeitsabnahme nicht oder nur teilweise betroffen werden, während sich wesentlich länger als Signale dauernde Empfangsamplituden selbst wegregeln.
• Weiter iergibt sich mit der Störpegelregelung der Vorteil, daß sich das Gerät hinsichtlich seiner Empfindlichkeit ohne besondere Einstellung selbsttätig den verschiedenen Betriebsverhältnissen anpaßt, was für die Serienherstellung und Montage von Bedeutung ist.
• In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigen Abb. I bis 3 drei Ausführungsbeispiele für Verstärkerschaltungen mit Rückwärtsregelung des Verstärkers, Abb. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Verstärkerschaltung mit Vorwärtsregulierung.
• In der Zeichnung sind von der gesamten Signalanlage nur der Verstärker I und eine mit ihm verbundene Regeleinrichtung 2 dargestellt.
• Der z. B. zweistufige Signalverstärker 1 ist ausgangsseitig durch eine Leitung3 mit einem Relais zur Betätigung der Anzeige und durch eine Leitung 4 mit einer Einrichtung zäm Regeln des Verstärkungsgrades des Verstärkers 1 verbunden.
• Die Regeleinrichtung 2 ist so ausgebildet, daß sie eine tder Ausgangsspannung des Verstärkers I entsprechende Regelgleichspannung erzeugt, die als negative Gittervorspannung der letzten Verstärkerstufe zugeführt wird, so daß der Verstärkungsgrad mit zunehmender Empfangsamplitude selbsttätig herabgedrückt wird, und zwar so weit, bis die vom Störspiegel verursachten Ausgangsspannungen unter der Ansprechgrenze des Relaiskreises liegen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Störspannungen selbsttätig bis auf einen unschädlichen Restbetrag wegregeln. Damit sich die Signalspannungen nicht in gleicher Weise wegregeln, ist die Regeleinrichtung mit einer Verzögerungsanordnung versehen, wodurch erreicht wird, daß die durch die Signale erzeugte Regelspannung verzögert zur Einwirkung kommt, so daß das Signal selbst, das normalerweise leine D!auer von etwa 0,015 Sekunden hat, nicht oder nur teilweise von der durch es bewirkten Empfindlichkeitssenke betroffen wird.
• Beim Ausführungsbeispiel der Abb. I besteht die Regeleinrichtung aus einer weiteren VerstärkSerstufe, die durch eine Triode 5, 6, 7 eines Verb und rohres 8 gebildet wird, und einem von der Diode 9, 10 des Verbundrohres gebildeten Gleichrichter. Die sich am Anodenwiderstand II des Gleichrichters 9, Io unverzögert entsprechend der jeweiligen Verstärkerausgangsspannung einstellende, durch einen Kondensator 12 geglättete Gleichspannung wird über die aus einem Widerstand I3 und einem Kondensator 14 bestehende Verzögerungsanordnung als negative Regelspannung den Gitterkreisen der beiden Verstärkerstufen zugeführt.
• Die Verstärkerstufe der Regeleinrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie von Verstärkerausgangsspannungen, die die im Betriebe zu erwartende Maximalamplitude des Störspiegels überschreiten, übersteuert wird, wodurch sich der Regelbereich nach unten in zweckmäßiger Weise begrenzen läßt.
• Bei A ist angedeutet, wie der Echoimpuls von dem Empfänger her dem Verstärker 1 zugeleitet wird.
• Abb. 2 zeigt eine Schaltung, bei der die Gleichrichtung in der Regeleinrichtung nicht durch eine Diode erfolgt, sondern mit Hilfe zweier mit bestimmten Vorspannungen von z. B. + 20 und - 10 Volt arbeitender Gleichrichter I 5 und I6 entgegengesetzter Durchlaßrichtung, die in Nebenschluß zu einem Anodenwiderstand 17 des Verstärkerrohres 18 geschaltet sind. Diese Gleichrichter bewirken eine unsymmetrische Begrenzung für die im Anodenwiderstand I7 erzeugte Wechselspannung, so daß diese einen der Unsymmetrie entsprechenden Gleichspannungsmittelwert aufweist. Die am Anodenwiderstand herrschende unsymmetrische Wechselspannung bzw. ihr Gleichspannungsmittelwert wirkt über den Widerstand 13 und den Kondensator 14 als R-egelspannung auf den Verstärker I ein.
• Durch die unsymmetrisch vorgespannten Gleichrichter 15 und 16 wird gleichzeitig eine Amplitudenbegrenzung und damit eine Begrenzung des Regelbereiches sowohl nach oben als auch nach unten erzielt.
• Abb. 3 zeigt eine Schaltung, bei der wie in Abb. I zunächst eine Verstärkung in einem Rohr 19 und anschließend eine Gleichrichtung in einer Diode 20 erfolgt. Die so gleichgerichtete, am Anodenwiderstand 2I liegende Spannung wird, in entsprechender Weise wie die Wechselspannung beim Gegenstand der Abb. 2, durch zwei Nebenschlüsse mit vorgespannten Gleichrichtern 22 und 23 nach oben und unten begrenzt. Hierbei arbeiten die Gleichrichter mit einem Widerstand 24 und einem Glättungskondensator 25 zusammen, an dem die Regel- spannung abgenommen und über den Widerstand 13 und Kondensator 14 dem Verstärker I zugeführt wird.
• An Stelle der in Abb. I bis 3 dargestellten Rückwärtsregulierung kann auch eine Vorwärtsregulierung vorgesehen sein, wie in Abb. 4 beispielsweise veranschaulicht. Dabei wird die in einem Verstärkerrohr 26 verstärkte und in einer Diode 27 gleichgerichtete Verstärkerausgangsspannung über einen Widerstand 28 einem im Gitterkreis eines Relaisrohres 29 liegenden Kondensator 30 mit parallel liegendem Entladewiderstand 31 zugeführt. Wie durch Strichlinie 32 angedeutet, kann auch hierbei eine Begrenzung des Rlegelbereiches durch Anordnung eines Nebenschlusses zur Diode mit entsprechend vorgespanntem Gleichrichter 32a vorgesehen sein.
• Im Gitterkreis des Relaisrohres 29 wird gleichzeitig eine zeitliche Regulierung der Empfindlichkeit vorgenommen, indem der Kondensator 30 bei Schallaussendung durch einen Kontakt 33 auf eine gewisse negative Spannung gebracht wird, um sich sodann über den Widerstand 31 allmählich bis zur nächsten Schallaussendung wieder zu entladen, so daß die Empfindlichkeit von einem Mindestwert bei der Schallaussendung allmählich bis zu einem Höchstwert ansteigt. Dieser Höchstwert ist durch die Regelspannung gegeben, die dem Kondensator 30 von der Diode 27 aus zugeführt wird.
• Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungen möglich. In den dargestellten Beispielen erstreckt sich die Verzögerung mittelwertbildend über ein größeres, ein Mehrfaches der Signaldauer umfassendes Zeitintervall. Dabei werden die Signale teilweise noch durch die von ihnen selbst verursachte Empfindlichkeitsahnahme betroffen. Das kann vermieden werden, indem die Regeleinrichtung so ausgebildet wird, daß die Verzögerung sich in einer bloßen zeitlichen Verschiebung der Empfindlichkeitsbeeinflussungen gegenüber den sie verursachenden Schwankungen des Störspiegels bzw. der Empfangsamplitude bemerkbar macht, die mindestens eine Signaldauer beträgt. Hierbei kann eine Glättung des Störspiegels vorgenommen werden, damit nicht jede noch so kurze Störspiegelschwankung eine entsprechende Empfindlichkeitsänderung zur Folge hat.
• In manchen Fällen, insbesondere bei Echoloten mit durch die empfangenen Echos gesteuerter Sendeeinrichtung, ist es wichtig, das durch ein plötzliches Wiederansteigen des Störspiegels verursachte Ansprechen der Empfangseinrichtung möglichst unschädlich zu machen. Hierzu kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die bei Eintreffen von aufeinanderfolgenden Impulsen zu wesentlich verschiedenen Zeitpunkten nach Aussendung des Lotimpulses, z. B. mit Hilfe einer entsprechenden Ddierenzspannung, eine Lotverzögerung hervorruft. Dlie Empfindlichkeit kann anstatt durch Röhrenregelung auch durch andere, z. B. mechanische Mittel beeinflußt werden.
• Zum Beispiel kann in den Verstärkerzweig ein Potentiometer eingeschaltet werden, dessen Abgriff vom Ausgangsstrom des Regelverstärkers eingestellt wird, beispielsweise durch ein dynamisch oder magnetisch bewegtes System oder unter Zuhilfenahme eines Motors. An Stelle des Potentiometers kann auch ein regelbar'er Kondensator benutzt werden, der entweder den Übertragungswert entsprechend seinem Leitwert oder seiner Ableitung verändert oder die Empfindlichkeit durch Verstimmen eines Resonanzkreises herabsetzt.
• Wo die den Störspiegel erzeugenden Vorgänge oder Einrichtungen bekannt und zugänglich sind, kann die Empfindlichkeitsregelung auch durch diese Vorgänge bzw. Einrichtungen statt durch den Störspiegel selbst erfolgen.
• Schließlich läßt sich die Erfindung auch auf andere Signalvorrichtungen und Echoloteinrichtungen, z. B. Echolot auf Schiffen, anwenden.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Empfindlichkeitsregelung von Signalempfangsanlagen, bei denen die Signaldauer im Verhältnis zur Signalpause kurz ist, insbesondere zur Echolotung mittels Schallwellen, bei dem die Empfindlichkeit der Empfangseinrichtung durch die Empfangsamplitude gesteuert wird, derart, daß eine Zunahme der Empfangsamplitude eine Abnahme der Empfindlichkeit zur Folge hat, und umgekehrt, und diese Steuerung mit einer Verzögerung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerungsgrad und die Verzögerung der Empfindlichkeitssteuerung so bemessen sind, daß die durch eine Amplitudenzunahme verursachte Empfindlichkeitsabaahme erst eine gewisse Zeit t, die länger ist als die Signaidauer, aber kürzer als die Signalpause, nach der Amplitudenzunahme wirksam oder voll wirksam wird, so daß die Signale durch die von ihnen selbst bewirkte Empfindlichkeitsabnahme nicht oder nur teilweise betroffen werden, während wesentlich länger als die Signale dauernde Empfangsampli tuden sich selbst wegregeln.
2. 2. Signalempfangsanlage zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer durch die Empfangsamplituden betriebenen und mit einer Verzögerungseinrichtung verbundenen Schaltungsanordnung, die eine Regelspannung zur Empfindlichkeitssteuerung der Empfangsanlage erzeugt und die bei einer Zunahme der Empfangsamplitude die Empfindlichkeit verringert, bei einer Abnahme der Empfangsamplitude die Empfindlichkeit erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Regeispannung und der Verzögerungseinrichtung so bemessen sind, daß die durch eine bleibende Empfangsamplitude erzeugte Regelspannung die Empfangseinrichtung für diese Empfangs amplitude unempfindlich macht, und daß die durch eine Amplitudenzunahme verursachte Empfindlichkeitsabnahme erst eine gewisse Zeit d t, die länger ist als die Signaldauer, aber kürzer als die Signalpause, nach der Amplitudenzunahme wirksam oder voll wirksam werden kann, so daß die Signale durch die von ihnen selbst bewirkte Empfindlichkeitsabnahme nicht oder nur teilweise betroffen werden, während wesentlich länger als die Signale dauernde Empfangsamplituden sich selbst wegregeln.
3. 3- Empfangsanlage nach Anspruch 2 für Echolotanlagen mit einer Einrichtung zur zeitabhängigen Empfindlichkeitsregelung, durch die die Empfindlichkeit, beginnend mit jeder Lotimpulsaussendung, allmählich bis zu einem Höchstwert gesteigert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur zeitabhängigen Regelung mit der Einrichtung nach Anspruch 2 zur amplitudenabhängigen Regelung der Empfindlichkeit so verbunden ist, daß die durch die Empfangsamplituden erzeugte Regelspannung die zeitliche Steigerung der Empfindlichkeit begrenzt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verzögerung als Mittelwert über ein größeres, zum mindesten ein Mehrfaches der Signaldauer umfassendes Zeitintervall erstreckt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung in einer rein zeitlichen Verschiebung der Empfindlichkeitsbeeinflussungen gegenüber den sie verursachenden Schwankungen des Störspiegeis bzw. der Empfangsamplitude besteht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sdie obere Grenze der Empfindlichkeit entsprechend dem im Betriebe auftretenden niedrigsten Störspiegel fest bemessen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Grenze der Empfindlichkeit entsprechend dem im Betriebe auftretenden höchsten Störspiegel durch eine Einrichtung zur Begrenzung der Regelspannung festgelegt ist.
8. 8. Vlorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Amplitudenbegrenzung im Signalverstärker das Regelglied vor der Amplitudenb egrenzung angeordnet ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelspannung und die Signalspannung ein gemeinsamer Gleichrichter vorgesehen ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 2, insbesondere für Echolote mit durch die empfangenen Echos gesteuerter Sendeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zum Unschädlichmachen von plötzlichen Störgrundanstiegen eine Einrichtung vorgesehen ist, die beim Eintreffen von aufeinanderfolgenden Impulsen zu wesentlich verschiedenen Zeitpunkten nach Aussendung des Lotimpulses eine Lotverziigerung hervorrufen.