DE1190204B - Vorrichtung zur Erzeugung eines Musters auf dem Schirm einer Kathodenstrahlanzeigeroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIc

Deutsche Kl.: 42 c-39/10

Nummer: 1190204

Aktenzeichen: M 26264IX b/42 c

Anmeldetag: 28. Februar 1955

Auslegetag: 1. April 1965

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Musters auf dem Schirm der anzeigenden Kathodenstrahlröhre eines impulsmäßig mit einer mechanisch abtastenden Antenne und zweidimensionaler Anzeige betriebenen Radargerätes.

Es sind Rundsicht-Radargeräte bekannt, bei denen in das Anzeigebild der Echosignale eine Landkarte des durch das Radargerät erfaßbaren Gebietes maßstabsgerecht elektronisch eingeblendet ist, so daß dann die die angezeigten Echosignale hervorrufenden Zielobjekte leicht geographisch lokalisierbar sind. Die elektronische Einblendung erfolgt hierbei beispielsweise unter Verwendung einer durchsichtigen Landkarte, die mittels einer zweiten Kathodenstrahlröhre, deren Abtastraster durch ein optisches Zwischenabbildungssystem auf die Maske abgebildet wird, synchron mit dem Elektronenstrahl der anzeigenden Kathodenstrahlröhre in zwei Koordinaten abgelenkt wird, sowie unter Verwendung von Mitteln zur optisch-elektrischen Umwandlung der durch die Landkarte hindurchgelassenen Lichtsignale in elektrische Signale, die der Steuerelektrode der anzeigenden Kathodenstrahlröhre zusätzlich zu den den Echosignalen entsprechenden Videosignalen unter gegenseitiger Überlagerung zugeführt werden. Diese elektronische Einblendung ist im Vergleich zu der an sich ebenfalls bekannten bloßen Anordnung einer durchsichtigen Landkarte vor dem Schirm der anzeigenden Kathodenstrahlröhre insofern vorteilhaft, als bei Wechsel des anzuzeigenden Entfernungsbereiches bei der Anwendung der elektronischen Einblendung in der angegebenen Weise kein dem neuen Maßstab entsprechender Landkartenwechsel zu erfolgen braucht.

Es ist naheliegend, dieses bei der Rundsichtanzeige bekannte Prinzip der erwähnten elektronischen Einblendung eines Musters — bei der Rundsichtdarstellung beispielsweise einer Landkarte — auch bei bekannten impulsmäßig betriebenen Radargeräten mit auf dem Schirm einer Kathodenstrahlanzeigeröhre erfolgenden Höhenwinkelanzeige anzuwenden, bei der der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlanzeigeröhre einerseits radial in Abhängigkeit von der der Entfernungsmessung dienenden Impulsaussendung und andererseits kreisförmig in Abhängigkeit von dem Erhebungswinkel des den Höhenbereich abtastenden Antennensystems abgelenkt wird und bei der das Muster aus konstanten Höhenlinien besteht, von denen jede den geometrischen Ort all derjenigen Punkte darstellt, für die das Verhältnis zwischen Erhebungswinkel und Abstand des jeweiligen Zielobjektes derselben Höhe entspricht. Blendet man bei Vorrichtung zur Erzeugung eines Musters auf
dem Schirm einer Kathodenstrahlanzeigeröhre

Anmelder:

The Marconi Company Limited, London
Vertreter:

Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
ίο Hannover, Göttinger Chaussee 76

Als Erfinder benannt:

Harold Joseph Hughes Wassell, Danbury, Essex; John Frederick James, Little Baddow, Essex
(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 1. März 1954,

vom !.Februar 1955

einem derartigen Radargerät mit Höhenwinkelanzeige dieses Muster nachdem vorerwähnten, bei der Rundsichtdarstellung bekannten Prinzip elektronisch ein, so vermeidet man auch hier die in analoger Weise zum Maßstabswechsel bei der oben beschriebenen Rundsichtdarstellung ansonsten dann auftretenden Maßstabprobleme.

Sowohl bei der Rundsichtdarstellung als auch bei der Höhenwinkelanzeige mit der beschriebenen elektronischen Einblendung eines maßstäblichen, lagerichtigen Musters tritt der Nachteil auf, daß von ihrer Abtastbewegung unabhängige und beispielsweise infolge von Windeinflüssen auftretende Schwankungen der Antenne gegenüber ihrem Fundament die Übereinstimmung der Lage der Ortungssignale mit der Lage des Musterbildes zerstören, weil nämlich der Abtastwinkel der Antenne nicht gegenüber dem Fundament, sondern gegen einen Teil von deren Trägerkonstruktion ermittelt und zur Anzeigevorrichtung übertragen wird. Die Trägerkonstruktion nimmt aber unvermeidlicherweise an den genannten Schwankungen teil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die den erwähnten Nachteil vermeidet.

Die zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagene Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl der zweiten

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Kathodenstrahlröhre nur eine lineare Ablenkung pro- Röhre 12 ausgehenden Lichtfleck das optische Einportional der Entfernung erfährt und der Schwenk- gangssignal an der Fotozelle 16 durch die konstanten winkel des Richtantennensystems in der Meßebene Höhenlinien moduliert wird. Die Ausgangsspannung dadurch in die Maskenabtastung eingeführt wird, daß der fotoelektrischen Zelle 16 wird über einen Breitdurch entsprechende Verteilung der an der optischen 5 bandverstärker 17 gegeben und gelangt anschließend Zwischenabbildung beteiligten Glieder auf das Rieht- auf den Breitbandverstärker 18 des Radargerätes.
antennensystem und eine stabile Bezugsfläche, die an Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Höhender Abtastbewegung des Richtantennensystems in der winkel- und Entfernungsanzeigeröhre 7 auch von Meßebene nicht teilnimmt, auf der Maske eine dem dem Ausgangssignal moduliert wird, das von der Schwenkwinkel des Richtantennensystems in der io fotoelektrischen Zelle 16 herrührt. Als Ergebnis er-Meßebene proportionale Verschiebung des Bildes der hält man eine Überlagerung der Linien konstanter Abtastspur der zweiten Kathodenstrahlröhre in der Höhe auf dem Anzeigebild der Röhre 7; die Linien zweiten Koordinate bewirkt wird. konstanter Höhe sind mit 8 bezeichnet. Mit einer

Zur näheren Erläuterung der Erfindung speziell im derartigen Anzeigeröhre ist es möglich, das Anzeige-Zusammenhang mit ihrer Anwendung bei der Höhen- 15 bild auf dem Anzeigeschirm zu vergrößern, außerwinkelanzeige seien im folgenden Ausführungsbei- halb der Röhrenmitte zu setzen oder sie in anderer spiele von Radargeräten einerseits mit Vorrichtungen Weise zu bewegen, wobei sich gleichzeitig die abgebeschrieben, die durch den Stand der Technik nahe- bildeten Höhenlinien in entsprechender Weise vergelegt sind, und andererseits mit Vorrichtungen, die ändern.

nach der Erfindung arbeiten. Zur erstgenannten ao Die Genauigkeit der Höhenanzeige ist natürlich

Gruppe gehört das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1, zunächst abhängig von der Genauigkeit der Bezie-

zur zweitgenannten gehören diejenigen nach F i g. 2 hung zwischen der Bewegung der Ablenkspule 11

bis 4 a. und der Winkelbewegung des Antennensystems 1.

Bei dem in Fig. 1 teilweise gezeigten Radargerät Es ist daher wichtig, daß die mechanische Kuppstellt 1 das abtastende Antennensystem dar, das in 25 lung zwischen der Antenne 1 und den Ablenkspulen einer solchen Richtung bewegt wird, daß es die Ab- 11 der Röhre 12 so eng wie möglich ist. Am zwecktastung in der Vertikalebene vornimmt. Die Winkel- mäßigsten ist es, die Röhre 12 in unmittelbarer Nähe bewegung dieser Antenne erfolgt über Zahnräder 2 der Antenne 1 anzuordnen und zwischen den Spulen durch einen Synchronmotor 3, von dem auch zwei 11 und der Antenne eine direkte mechanische Kuppweitere Synchronmotoren angetrieben werden, die mit 30 lung vorzusehen.

4 und 9 bezeichnet sind. Der Synchronmotor 4 treibt Wenn man nun alle Vorsichtsmaßnahmen getroffen über eine Untersetzung 5 eine rotierende Ablenk- hat, um sicherzustellen, daß die Spule 11 den Bewespule 6 einer normalen Höhenwinkelanzeigeröhre 7 gungen der abtastenden Antenne 1 mit einer hinan. Reflektierte Echosignale, die von einem Breit- reichenden Genauigkeit folgt, so verbleibt doch noch bandverstärker 18 abgenommen werden, werden der 35 eine weitere Schwierigkeit. Der Erhebungswinkel Wehnelt-Elektrode der Röhre 7 zugeführt. Dadurch muß nämlich gegenüber einer horizontalen Bezugswerden Echos nach ihrer Höhe und Entfernung auf ebene bestimmt werden; in den bisher beschriebenen, dem Anzeigeschirm 8 in der üblichen Weise dar- im wesentlichen durch den Stand der Technik nahegestellt, gelegten Ausführungsformen wurde dieser Erhebungs-

Der Synchronmotor 9, der von dem Synchron- 4° winkel lediglich gegenüber einem Teil der Trägermotor 3 aus angetrieben wird, treibt über eine Unter- konstruktion der Antenne ermittelt. In der Praxis ist setzung 10 eine rotierende Ablenkspule 11 an, die zu es jedoch in den meisten Fällen unmöglich, Auslender Kathodenstrahlröhre 12 gehört. Die Kathoden- kungen einer derartigen Konstruktion durch Windstrahlröhre 12 ist eine Lichtstrahlabtaströhre mit kräfte zu vermeiden; oder wenn das Antennensystem einem unmodulierten, eine konstante Intensität auf- 45 im Azimut rotiert, so ist es ebenfalls in den meisten weisenden Elektronenstrahl. Fällen unmöglich, eine genaue und konstante hori-

Diese Anordnung enthält ferner noch eine Kon- zontale Bezugsebene festzulegen. Hier setzt die Er-

densorlinse 13, eine Höhenlinienmaske 14, eine wei- findung ein.

tere Kondensorlinse 15 und eine fotoelektrische Zelle Die Fig. 2 bis 4a zeigen Ausführungsformen der 16. Die Ablenkspule 11 wird über Untersetzungs- 50 Erfindung, bei denen es möglich ist, diese Schwieriggetriebe 2 und die Synchronmotoren 3 und 9 derart keiten zu reduzieren oder zu beseitigen. In diesen angetrieben, daß die Ablenkung dieser Spule 11 pro- Fällen benutzt man eine stabile Bezugsebene, die portional der Winkellage der Antenne 1 gegenüber von der Antennenkonstruktion getrennt ist und die der Horizontalen in der abgetasteten Vertikalebene außerdem so angeordnet ist, daß sie Wind oder anerfolgt. Gleichzeitig wird der Elektronenstrahl in der 55 deren Drücken nicht unterliegt.
Röhre 12 radial in Synchronismus mit der Radial- Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 sind im Gegenablenkung des Strahles der Röhre 7 abgelenkt. Die satz zu F i g. 1 auf der horizontalen Achse der abdafür vorzusehenden Mittel sind bekannt und daher tastenden Antenne 1 unmittelbar die Elemente 14,15, in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Lage des ab- 16 und 17 angeordnet, bestehend aus der Höhengelenkten Strahles auf dem Schirm der Röhre 12 be- 60 linienmaske 14, der Linse 15, der fotoelektrischen sitzt daher eine direkte Beziehung zur Winkelbewe- Zelle 16 und dem Verstärker 17 entsprechend der gung des Antennensystems gegenüber der Horizon- Darstellung gemäß Fig. 1. Diese Elemente 15, 16 talen. Da der Abtaststrahl über den Anzeigeschirm und 17 sind in Fig. 2 nicht einzeln herausgezeichder Röhre 12 abgelenkt wird, wird von diesem Schirm net. Diese Einheit wird nun um die Achse in Abmit kurzer Nachleuchtdauer Licht ausgesendet. Auf 65 hängigkeit von der Drehung der Antenne 1 geder Maske 14 sind Linien dargestellt, die einer kon- schwenkt. Die Lichtstrahlabtaströhre 12 ist mit ihrem stanten Höhe entsprechen, so daß bei der Abtastung entsprechenden Linsensystem 13 in einem Gehäuse der Maske durch den von dem Anzeigeschirm der 19 angeordnet, das seinerseits gegenüber der hori-

zontalen Bezugsebene — die schematisch mit 20 bezeichnet ist — verankert ist. Diese Bezugsebene kann aus einer verankerten oder stabilisierten Konstruktion bestehen. Da die Elemente 14, 15, 16 und 17 der F i g. 2 mit der Abtastbewegung der Antenne in Drehung versetzt werden, wird der Röhre 12 nur eine Radialablenkung proportional der Entfernung aufgedrückt. Die Anzeigeröhre ist nicht dargestellt. Sie arbeitet in derselben Weise wie in Fig. 1.

Wie sich aus der Darstellung gemäß F i g. 2 ergibt, unterliegt die Bezugsebene 20 keiner veränderlichen mechanischen Belastung, so daß eine sichere Bezugslage für die Höhenanzeige gewährleistet ist. Die Abtastung der Maske erfolgt hierbei in Polarkoordinaten.

Gemäß Fig. 2 sind das Zahnrad 2 und die Elemente 14,15,16 und 17 nebeneinander auf einem seitlich herausstehenden Ende der Antennenschwenkachse gezeichnet. In der Praxis wird man diese Konstruktion jedoch zweckmäßig so ausführen, daß diese Elemente innerhalb des Antennengehäuses liegen.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 ist ein Fundament 21 vorgesehen, auf dem sich ein drehbarer Sockel 22 befindet. Mit diesem Sockel 22 ist ein Gehäuseaufbau 23 verbunden, der im Azimut in üblicher Weise drehbar ist. Die abtastende Antenne 1 wird von dem Gehäuseaufbau 23 getragen und kann um eine horizontale Achse 24 gedreht werden. Diese Achse 24 verläuft durch oder nahezu durch die vertikale Achse 25, um die der Gehäuseaufbau 23 für die azimutale Drehbewegung drehbar ist. Durch die Mitte des drehbaren Sockels 22 verläuft ein stabiles vertikal angeordnetes Rohr 26 und endet am unteren Teil eines Gehäuses 27, das der Antennenkonstruktion 1 zugeordnet ist und die Maskenabtastelemente enthält.

Diese Einrichtung (F i g. 4) besteht wieder aus der Lichtstrahlabtaströhre 12", der Linse 13', der Höhenlinien 14', der Linse 15 und der fotoelektrischen Zelle 16. Jedoch ist in den optischen Strahlengang nunmehr ein Planspiegel 20' eingefügt, der auf dem als stabile Bezugsfläche dienenden Rohr 26 in Höhe der Achse 24 angeordnet ist. Die Ablenkung des Strahles in der Röhre 12" ist wiederum lediglich eine lineare Ablenkung (senkrecht zu der Papierebene), die sich über den gesamten Durchmesser des Leuchtschirmes erstreckt. Die auf dem Schirm der Röhre 12" erzeugte Linie wird auf die Maske 14' fokussiert. Die reflektierende Oberfläche des Spiegels 20' ist die Bezugsebene. Der Spiegel selbst wird von dem Rohr 26 in solcher Weise getragen, daß er sich aufwärts und abwärts bewegen kann, während er gleichzeitig seine horizontale Lage stets beibehält. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird dieses Ergebnis durch die Parallelführungsglieder 28 erhalten. Der Spiegel ist auf einem Drehrahmen 29 angeordnet, der auch einer Drehbewegung der Achse 24 bei einer Azimutverstellung zu folgen vermag.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Abtastung der Maske in rechtwinkligen Koordinaten, so daß sich die konstanten Höhenlinien der Maske 14' von denen der Maske 14 der F i g. 1 in der aus F i g. 4 a erkennbaren Weise unterscheiden.

Anstatt den Spiegel 20' mechanisch auf dem Rohr entsprechend der Darstellung nach F i g. 4 anzuordnen, kann er mechanisch davon auch unabhängig sein, und es ist möglich, ihn automatisch derart zu stabilisieren, daß er stets horizontal bleibt, um als Bezugsebene zu dienen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines maßstäblichen, lagerichtigen Musters auf dem Schirm der anzeigenden Kathodenstrahlröhre eines impulsmäßig mit einer mechanisch abtastenden Antenne und zweidimensionaler Anzeige betriebenen Radargerätes unter Verwendung einer das Muster tragenden durchsichtigen Maske, die mittels einer zweiten Kathodenstrahlröhre, deren Abtastraster durch ein optisches Zwischenabbildungssystem auf die Maske abgebildet wird, synchron mit dem Elektronenstrahl der anzeigenden Kathodenstrahlröhre in zwei Koordinaten abgetastet wird, und unter Verwendung von Mitteln zur optisch-elektrischen Umwandlung der durch die Maske hindurchgelassenen Lichtsignale in elektrische Signale, die der Steuerelektrode der anzeigenden Kathodenstrahlröhre zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl der zweiten Kathodenstrahlröhre nur eine lineare Ablenkung proportional der Entfernung erfährt und der Schwenkwinkel des Richtantennensystems in der Meßebene dadurch in die Maskenabtastung eingeführt wird, daß durch entsprechende Verteilung der an der optischen Zwischenabbildung beteiligten Glieder auf das Richtantennensystem und eine stabile Bezugsfläche, die an der Abtastbewegung des Richtantennensystems in der Meßebene nicht teilnimmt, auf der Maske eine dem Schwenkwinkel des Richtantennensystems in der Meßebene proportionale Verschiebung des Bildes der Abtastspur der zweiten Kathodenstrahlröhre in der zweiten Koordinate bewirkt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske mit dem Richtantennensystem und die zweite Kathodenstrahlröhre mit der Bezugsfläche verbunden ist oder umgekehrt, wobei die Abtastung der Maske nach Polarkoordinaten erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsfläche einen Spiegel trägt, über den der Strahlengang der optischen Zwischenabbildung geführt wird, und daß alle übrigen Glieder, die an der optischen Zwischenabbildung beteiligt sind, am Richtantennensystem befestigt sind, wobei die Abtastung der Maske in rechtwinkligen Koordinaten erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 842 273; britische Patentschrift Nr. 680 594.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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