DE703111C

DE703111C - Verfahren zur Abstandsbestimmung reflektierender Gegenstaende nach dem Rueckstrahlprinzip

Info

Publication number: DE703111C
Application number: DE1937C0053047
Authority: DE
Inventors: Henry Gutton
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1936-07-23
Filing date: 1937-07-24
Publication date: 1941-02-28
Also published as: FR48279E; FR812979A; DE723075C

Description

Es ist bereits ein Verfahren zur Entfernungsmessung eines Senders von einer wellenreflektierenden Wand bekannt, bei dem die Wellenlänge einer Trägerwelle in aufeinanderfolgenden Halbperioden einer Modulationsfrequenz M vom Werte X₁ zum Werte X₂ verändert wird, und bei dem aus der Intensität des Mittelwertes der bei Reflexion entstehenden Überlagerungsschwingung und aus der Schwingungszahl der Modulationsfrequenz M die Entfernung zwischen Sender und reflektierender Wand ermittelt wird. Dieses bekannte Verfahren erlaubt nur dann eine eindeutige Entfernungsbestimmung, wenn der von den elektromagnetischen Schwingungen zurückzulegende Hin- und Rückweg je nach Verwendung des Empfangsmaximums oder -minimums der halben oder ganzen Länge der Modulationswelle entspricht. Es kann jedoch vorkommen, daß der Hin- und Rückweg der Schwingungen ein Mehrfaches der Modulationswelle beträgt. Auch dann wird es möglich sein, durch Veränderung der Modulationswelle in einem gewissen Bereich einen oder mehrere Punkte zu finden, in denen Minimaloder Maximalempfang auftritt.

Eindeutig wäre dieses bekannte Verfahren also nur dann, wenn man zu Beginn einer Messung, mit der längsten Modulationswelle beginnend, die Wellenlänge des Modulationsgenerators so lange verändert, bis das erste Empfangsmaximum oder -minimum auftritt. Dieses Verfahren bedingt aber Oszillatoren für die Modulationsfrequenz, die einen sehr großen Regelbereich besitzen. Da solche

Oszillatoren mit der erforderlichen Frequenzgenauigkeit nur schwer herstellbar sind, konnte auch dieses bekannte Verfahren in der Praxis bisher keinen Eingang finden. Vorliegende Erfindung stellt nun eine Weiterbildung dieses bekannten Verfahrens dar, wodurch die obengenannten Nachteile vermieden werden. Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ebenfalls ίο die Wellenlänge einer ausgestrahlten Trägerwelle in aufeinanderfolgenden Halbperioden einer Modulationsfrequenz M vom Werte 7_Λ zum Werte A₂ verändert wird, und bei dem im Empfänger die direkte und die reflek- «5 tierte Welle zur überlagerung gebracht werden, besteht darin, daß die Entfernung des reflektierenden Gegenstandes durch Messung des Unterschiedes derjenigen Modulationsfrequenzen bestimmt wird, die zwei benachbarte Empfangsminima liefern.

Zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens können zwei ultrakurzwellige Oszillatoren Verwendung finden, die auf den festen Frequenzen f\ und /₂ arbeiten. Die Differenz der Frequenzen f_t und f₂ liefert eine resultierende Schwebungsfrequenz F.

Man kann sich eine Steuervorrichtung für diese beiden Oszillatoren vorstellen, die derart arbeitet, daß der Oszillator ι der Frequenz Z₁ während des Zeitintervall T/2 und der Oszillator 2 der Frequenz f.₂ während des folgenden Zeitintervalles T/2 arbeitet. Beide Oszillatoren arbeiten also niemals gemeinsam. Unter diesen Bedingungen kann eine Schwebungsfrequenz nur bei Anwesenheit eines reflektierenden Gegenstandes auftreten. Wenn ein Echo durch einen entfernten Gegenstand entsteht und die Welle nach einer Zeit Θ, die vergleichbar ist mit T/2, zurückkommt, dann trifft diese zurückkommende Welle, die von dem Oszillator ι beispielsweise ausgestrahlt wurde, auf den Empfänger zu einer Zeit, während der bereits der Oszillator 2 arbeitet. Der Empfänger bildet also eine Schwebungsfrequenz F. Diese Schwebung ist charakteristisch für die Anwesenheit eines Echos.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet nun auf Grund folgender Überlegungen: Ist beispielsweise die Laufzeit der elektromagnetischen Schwingungen nach dem reflektierenden Gegenstand und zurück gleich einem Vielfachen von T, so wird im Empfänger ein Minimum des Schwebungsempfanges wahrzunehmen sein.

Man erhält somit Θ = k · T, wobei mit Θ die Laufzeit des Hin- und Rückweges und mit T die Periode der Unterbrechung bezeichnet wird. Um die Unbestimmtheit hinsichtlich des Faktors k zu beseitigen, führt man das Schweigen des Empfangs z. B. für einen anderen Wert T' der Unterbrechungsperiode herbei, der dem Wert T benachbart sein soll. Man erhält alsdann:

Θ	= (A-	- ι) · T.	T
Hieraus	ergibt	sich:
Θ	= k-T
Θ	= (k-	-I)-T'
k	Θ ~~ T
Θ	.= {ύ	— ι) · T
Θ	__ ΘΤ'—ΤΤ
τ.

'T—f~'ijT — £jTⁱ"M—M''

Dabei stellen M und M' die beiden Modulationsfrequenzen dar, bei denen benachbarte Minima des Schwebungsempfanges ermittelt wurden. Die Entfernung des Hindernisses ist dann:

wobei U die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der verwendeten Wellen darstellt.

In den beiliegenden Zeichnungen sind in Abb. ι und 2 Ausführungsbeispiele des Senders und des Empfängers zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

In Abb. i, in der der Sender dargestellt ist, sind mit 1 und 2 zwei symmetrische Oszillatoren bezeichnet, deren Anodenkreise von einer Selbstinduktion S gesteuert werden. An dieser Selbstinduktion liegt eine kontinuierliche Spannung von ziemlich niedriger Frequenz, damit die Oszillatoren nicht aufeinander einwirken.

An die beiden Enden der Selbstinduktion 5 führt man eine Wechselspannung, und zwar mit Hilfe eines symmetrischen Gegentaktoszillators 3, 4, der mit der Periode T arbeitet. Die Einwirkung auf jeden hoch- no frequenten Oszillator findet in dem Augenblick statt, in dem die Anodenspannung positiv wird. Jeder der Oszillatoren arbeitet also abwechselnd während einer Zeit T/2.

Ein veränderlicher Kondensator C erlaubt die Veränderung der Periode T. Dieser Kondensator kann in an sich bekannter Weise geeicht werden, so daß diese Eichung, falls keine Mehrdeutigkeit der Messung zu befürchten ist, auf einfache Weise den Abstand «ao des Gegenstandes angibt, der das reflektierte Echo erzeugt.

Claims

In Abb. 2 ist ein Empfänger dargestellt. Mit S ist ein Rohr bezeichnet, dessen Gitter von der Empfangsanterine A gesteuert wird. Der Anodenkreis 6 wird auf die Schwebungsfrequenz F abgestimmt. Hinter diesem ersten Rohr kann man eine Verstärkungsstufe 7 für die Frequenz F vorsehen und diese Frequenz weiterhin nach der Heterodyn-Methode verarbeiten. Die Empfangsantenne ίο wird vorzugsweise eine gerichtete Antenne sein, um damit die Richtung des Echos bestimmen zu können.

Pa τ ic ν ϊ λ ν s ρ r ü c i-i ε :

ι. Verfahren zur Abstandsbestimmung reflektierender Gegenstände nach dem Rückstrahlprinzip, bei dem die Wellenlänge einer ausgestrahlten Trägerwelle in aufeinanderfolgenden Halbperioden einer Modulations frequenz M vom Werte I₁ zum Werte 2₂ verändert wird und bei dem im Empfänger die direkte und die reflektierte Welle zur Überlagerung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des reflektierenden Gegenstandes durch Messung des Unterschiedes derjenigen Modulationsfrequenzen bestimmt wird, die zwei benachbarte Empfangsminima liefern.
2. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Gegentakt arbeitende, eine niedere Frequenz erzeugende Steuerstufen vorgesehen sind, die die Anoden der beiden hochfrequenten Oszillatoren wechselweise positiv machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen