DE2514664A1 - Basisband-funkerfassungssystem - Google Patents

Description

-·-' Patentanwälte

Dipl. Ing. C Wallach
Dipl. Ing. G. Koch

Dr. T. Haibach

8 München 2
Kaufingerstr.8,Tel.24O275 München, den 4. April 1975

F/Hu

Sperry Rand Corporation New York / USA

Basisband-Funkerfassungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf Basisband-Funkerfassungssysteme zur Verwendung als Sicherheitseinrichtung für die Feststellung von unmittelbar bevorstehenden Fahrzeugzusammenstößen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf die zuverlässige und automatische Betätigung von Schutzeinrichtungen im Falle eines Zusammenstoßes unter Verwendung einer Funkempfängereinrichtung, die reflektierte Basisbandsignale für die Erzeugung von Steuersignalen entsprechend der Gewißheit eines bevorstehenden Zusammenstoßes für die zuverlässige Betätigung von Insassen-Schutzvorrichtungen verwendet.

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Bekannte Baalsband-Sendeempfängersysteme für den Schutz von Fahrzeuginsassen wurden allgemein im Hinblick darauf entwickelt, daü wenig aufwendige und ausfallfreie Bauteile verwendet werden konnten, um einen langdauernden und zuverlässigen Betrieb der Einrichtung sicherzustellen. Aus diesen und anderen Gründen ergab sich die verständliche Auswahl eines Konzeptes für einen Basisbandsehder, der einen selbstsynchronisierenden , mechanisch betätigten Schalter verwendet, wie z. B.-einen üblichen quecksilbarbenetzten Reed-Schalter. Eine derartige Anordnung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 2 4-34- 686 beschrieben, ^uecksilberbenetzte Reed-Schalter sind billig und auch im übrigen für einen Betrieb mit niedrigem Nutzungsfaktor geeignet. Ein Betrieb mit äußerer Synchronisation bei großen Nutzungsfaktoren ist jedoch für eine genauere Entfernungserfassung wünschenswert und eine verbesserte Verläßlichkeit und eine größere Lebensdauer werden insbesondere bei dem Sende-* Empfänger-System benötigt»

Ein erfindungsgemäis ausgebildetes Basisband-Funkerfassungssystem umfaßt Breitband-Übertragungsleitungs-Empfangseinrichtungen zum Empfang und zur Ausbreitung von Basisbandimpulssignalen in der TEM-Mode im wesentlichen ohne Verzerrung dieser Signale, Tunneldiodenelemente mit ersten und zweiten Anschlüssen, die längs der Breitbandübertragungs= leitungs-Empfangseinrichtungen angekoppelt sind und erste und zweite Leitfähigkeitszustände aufweisen, wobei die Tunneldiodenelemente ihren Arbeitspunkt von dem ersten zu dem zweiten Leitfähigkeitszustand in Abhängigkeit von den sich ausbreitenden BasisbandimpulsSignaleη ändern, Impulsformungseinrichtungen, die mit den ersten Anschlüssen verbunden sind, Impulsphasendetaktoreinrichtungen, die auf die jeweiligen Impulsausgänge der Impulsformereinrichtungen und von Haupt-Synchronisiereinrichtungen ansprechen, um ein

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Steuersignal zu liefern, auf das Steuersignal von den Xm-= pulsphasendetektoreinriehtungen ansprechende Konstantstrom-Schaltungseinrichtungen zur periodischen Aufladung von Kondensatorelementen, Entladungsschaltungseinrichtungen, die auf die Impulsformereinrichtungen ansprechen, um die Konaensatorelemente periodisch zu entladen, und SchaItungseinrichtungen zur Anschaltung der Kondensatorelemente an den ersten Anschluß zur Zuführung eines Sägezahnflankensignals an diesen Anschlußi

iüia bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die jform eines Fahrzeuginsassen~Sicheiheitssystems auf, das Banisband~Funksende=Empfangseinrichtungen für die Feststellung eines möglichen Zusammenstoßes eines geschützten Fahrzeuges mit einem anderen Fahrzeug oder anderen Gegenstand unmittelbar vor dem Aufprall und für die Betätigung von Insassenhalte- oder anderen Sicherheitseinrichtungen ebenfalls unmittelbar vor dem Zusammenstoß für den Schutz der Insassen des Fahrzeuges enthält, bevor der Zusammenstoß tatsächlich erfolgt. Bas Schutzsystem verwendet Basisband-Impulsaussende- und -empfangseinrichtungen, also mit οine sehr kurze -Dauer aufweisenden elektromagnetischen Impulsen arbeitende Einrichtungen mit Entfernungstorsteuerelementen, aie die relativen Geschwindigkeiten der an einem üblichen Zusammenstoß beteiligten Fahrzeuge messen können. Bas gileichzeitige Vorhandensein derartiger Signale aktiviert c.ie Insassenhalte- oder anderen Sicherheitseinrichtungen z -vor dem tatsächlichen Zusammenstoß.

Die bevorzugte Ausführungsform nutzt in vorteilhafter Weise die Rcbustheit und Zuverlässigkeit eines Halbleiter-Senders eus, der, weil er direkt getriggert werden kann, durch eine Eaupt-Synchronisiertaktimpulsquelle gesteuert werden kann»

Ixe. Sende- und Empfängerelemente des Systems können beide

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von der gleichen Haupt-Takt impuls quelle gesteuert werden-, wodureh sieh eine relative Temperaturunempf indliciikeit und ein genauer Betrieb der verschiedenen zeitgesteuerten Elemente des Empfängers unter Einschluß der Empfängerverstärkungssteuerung „ der Empfindlichkeits-Zeitsteuerung und an-= derer Elemente ergibt«

Die bevorzugte Ausführungsform des Basisband-Zusammenstoßmeßsystems arbeitet wirksam mit sehr niedrigem Leistungsverbrauch, so daß die Kosten für die LeistungsVersorgung und die Größe minimal sind. Für die bevorzugte Auslührungsform ist kennzeichnend_s daß billige und zuverlässige Bauteile, die bei relativ hohen Nutzungsfaktoren arbeiten, überall verwendet werden können.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Systems, "

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Antenne, die als Sender- oder Empfängerantenne bei dem System nach Fig. 1 verwendbar ist,

Fig. 3 eine graphische Darstellung einer Schwingungsform in dem System nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Schaltbild eines Phasenaetektors des Systems nach Fig. Ii und

Fig. 5 und 6 graphische Darstellungen von Schwingungsformen,, die zur Erläuterung aer Betriebsweise des Systems zweckmäßig sind.

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Das in den Zeichnungen dargestellte System arbeitet mit Basis band-Impulseη, also mit elektromagnetischen Impulsen nit einer im Subnanosekundenbereich liegenden Dauer, und verwendet dispersionsfreie, sehr breit bändige Antennen- und Übertragungsleitungselemente, die in dem Empfänger direkt mit einem Tunneldioaen-Signaldetektor zur Feststellung der Totalenergie aer einfallenden Basisbandimpulse zusammenwirken, fteil die Totalenergie des empfangenen Basisbandimpulßes momentan von der dispersionsfreien Leitung in Form einer TEM-Welle der Germanium-Tunneldioaenscnaltung zugeführt wird, kann das System mit kurzen Basisbandsignalen arbeiten, die Spektralkomponenten aufweisen, deren einzelne Amplituden alle nicht durch übliche Empfänger feststellbar sind.

Die Totalenergie jedes Basisbandimpulses kann jedoch relativ größer sein als der Bauschpegel oder Pegel anderer Störsignale in der Nähe der Meßeinrichtung. Übliche Empfänger nicht beeinflussende Basisbandsignale können ohne weiteres empfangen, erfaßt und verarbeitet werden, ohne daß die Meßeinrichtung in erheblichem Ausmaß durch andere Funkaussendungen beeinflußt wird. Die Verarbeitung aer reflektierten Basisbandsignale erfolgt durch einfache Signalschaltungen, durch die die Notwendigkeit einer Signalfrequenzumsetzung vermieden wird, so daß die Probleme, die sich aus dem Abgleich und dem Betrieb üblicher Hochfrequenz- und Zwischenfrequenzverstärker ergeben, fortfallen.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Jeissystems für einen bevorstehenden Zusammenstoß verwendet einen Sender 1 für kurze Impulse, der ein Generator für eine Folge von elektromagnetischen Basisband- oder Subnanosekündeηimpulsen ist und der durch eine Synchronisiersctiwingung aktiviert wird, die über einen Frequenzteiler 4- und eine Leitung 5 von einer Taktsteuer- oder Systeinsynchronisier-

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Schaltung 2? zugeführt wird, wie dies nach, erläutert; wi;^v:i, Der Fluß von regelmäßig wiederkehrenden Synchronisier imp al=-· sen in den Sender 1 kann beispielsweise dazu verwendet werden, .das Öffnen und Schließen eines mechanischen Schalters, wie z. B. eines quecksilberbenetzten normalerweise offenen fieed-Schalters, zu steuern. Über jede cyclische Betätigung des Schalters wird eine einfache Dipol-Strahlerantenne :;,, 5a erregt und die .Aussendung eines BasebandsIgnals in Sichtung auf ein mögliches reflektierendes Objekt erfolge mit einer regelmäßigen Zeitperiode 4T.

Der Sender 1 und die zugehörige Antenne 3* 3a sind miteinander über eine streuungsfreie Zweidraht-Übertragungsleitung verbunden, wie sie beispielsweise bei 2, 2a angedeutet ist. Der Sender 1 kann irgendeine einer Vielzahl von Aus·= führungsformen aufweisen, wie sie beispielsweise in der deutsehen Offenlegungsschrift 2 129 '/00 der gleichen Anmelderin - beschrieben sind. Geeignete Basisband-Sender- und Antennenanordnungen sind weiterhin in der deutschen Offenlegungsschrift 2 224 842 der gleichen Anmelderin beschrieben. Das einen bevorstehenden Zusammenstoß feststellende Me ώ-system ist„ wie dies weiter oben bereits angedeutet wurde, insbesondere in Verbindung mit einem Halbleiter-Basisbandsender brauchbar, wie er beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 2 437 156 der gleichen Anmelderin be= schrieben ist.

Die Senderantenne kann die spezielle in Fig. 2 gezeigte Form aufweisen, wobei die Leiter der Leitung 2, 2a aie Senderantennen-Dipolelemente 35, 3a dadurch halten, daü sie mit Abstand durch Löcher in dem linearen Scheitel 46 eines leitenden Reflektors durehrägen, der aus gleichen, ebenen leitenden Bleohen 45 und 45a gebildet ist. Die Dipolelemente ?» 3a liegen in einer Eben©, die den V-förmigen Querschnitt des durch die Bleche 45 _s 45a gebildeten Reflektors mittel-

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halbieren. Die durch die Elemente 3_t 3a gebildete Dipolantenne weist Ton ihrer Katür her eine Richtungswirkung in der horizontalen oder mittelhalbierenden Ebene auf und der V-förmige Reflektor, der durch die Bleche 4-5₁ 4-5a'gebildet ist, ergibt eine zusätzliche wünschenswerte Richtwirkung in der vertikalen Ebene oder der Ebene, die senkrecht zur mittelhalbierenden Ebene verläuft. Andere Antenneneinspeisungen oder Reflektoren können alternativ ausgewählt werden»

Pie Empfänger-Dipolantenne weist Elemente 28„ 28a auf und ist so ausgerichtet _f daß sie Objekte sieht, die durch die Energie angestrahlt werden, die von den Senaeantennenelementen 3, 3a in Richtung auf diese Objekte abgestrahlt wird. Die Empfänger-Antennenelemente 28, 28a können Dipol- und Reflektoranordnungen aufweisen, die allgemein denennach Fig. 2 ähnlich sind, die jedoch zum Auffangen der von den Objekten reflektierten Basisbandimpulse angeschaltet sindo In einer repräsentativen Anwendung zur Messung des Abstandes zwischen der Vorderseite eines ersten Fahrzeuges und der Hinterseite eines zweiten Fahrzeuges können die Mitten der Antennenelemente 3t 3a und der Antennenelemente 28, 28a einen Abstand von 50 cm aufweisen, während die Dipolleiter vorzugsweise in der Horizontalrichtung ausgerichtet sind. In einer repräsentativen Anordnung können die Dipolspitzen jedes Dipols einen Abstand von ungefähr 10 cm εufweisen»

Die Empfängerantennenelemente 28, 28a können mit einer Zweidraht-Anpaßübertragungsleitung 29, 29a verbunden sein, zwischen denen direkt ein angepaßter Widerstand 30 eingeschaltet ist_t von dem ein Anschluß geerdet ist. Der zweite Anschluß 30a des Widerstandes 30 ist über einen Koppelkondensator 31 mit dem Anschluß 32 einer Tunneldiode 33 verhradea. Dia Diode 33 kann allgemein von der Art sein, die in der deutschen Offenlegungsschrift 2 212 109 der gleichen

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Inmelderin beschrieben ist„ Dioden,) die zur Verwendung sie Diode 33 geeignet sindf deren dem Anschluß 32 gegenüberliegender Anschluß geerdet ist, schließen übliche Silizium-= tunneldioden mit einer negativen Widerstands-Strom-Span= nungskennlinie derart ein, daß bei geeigneter Vorspannung die Diode 33 auf das Auffangen eines Echosignals durch die Antennenelemente 28, 28a dadurch anspricnt_y dais sie sich abrupt in einem instabilen Bereich bewegt und. hoch leitend wird,, wie z. B₀ die Diode vom Typ TD-252A. Der Eingangskreis, der die Antennenelemente 28, 28a mit der Diode 33 koppelt₅ ist in üblicher weise an die TEM-Moden-Ubertragungsleitung 29_S 29a mit Hilfe gut bekannter Techniken angepaßt „ so daß im wesentlichen die gesamte Energie der empfangenen Basisbandimpulsschwingung von der Tunneldiode

33 absorbiert wird. Derartige Anordnungen sind ebenfalls In der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 2 434 686 beschriebene

Die Tunneldiode 33 ist in eine Verstärkungssteuerschleife eingeschaltet, durch die ihre Empfindlichkeit gegenüber empfangenen Echoimpulsen bestimmt ist und wodurch brauchbare Ausgangssignale zur Betätigung eines Schutzsystems einem Schutzeinrichtungs-Betatigungssystem zugeführt werden, das bei 40 dargestellt ist. Für den ersten Zweck ist der Verbindungspunkt 32 der Tunneldiode 33 über einen Kondensator

34 mit einer Impulsdehnschaltung 37 verbunden. Der Eingangskreis an die Impulsdehnschaltung 37 schließt einen widerstand 36 ein, der einen Eingangsanschluß 35 mit.Erde verbindet. Der Ausgang der Impulsdehnschaltung 37 wird über eine erste Leitung einem Verbindungspunkt 25 zugeführt, von dem aus er parallelen Schaltungen zugeführt wird.

Ein erster der parallelen von dem Verbindungspunkt 25 gespeisten Kreise schließt einen Impulsphasendetektor 21 ein, dessen zweiter Eingang über den Frequenzteiler 26 aus der

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oben erwähnten System-Synehronisiertaktimpulsquelle 2"? gaspeist wird. Der Ausgang des Impulsphaaendetektors 21 wird über ein Tiefpaßfilter 20 ausgekoppelt, um einen üblichen KonstantStromkreis 19 zu aktivieren, dessen Ausgang an einem Verbindungspunkt 17 erscheint.

Der zweite parallele von dem Verbindungspunkt 25 gespeiste Kreis schließt einen Breitband-Impulsverstärker 24 ein. Der Ausgang des Verstärkers 24 wird über einen Basiswiderstand 23 der Basis eines Transistors 22 zugeführt, der vom Typ 2W513Osein kann. Der Emitter des Tranaistors 22 ist geerdet, während sein Kollektor mit einem Verbindungspunkt 17 zusammen mit ctem Ausgang des Konstantstromkreises 19 verbunden ist.

Die am Verbindungspunkt 17 auftretenden Signale werden dem Verbindungspunkt 15 zugeführt, der zwiscnen der Basis des Transistors 14 und einem Entladekondensator 16 liegt, dessen zweiter Anschluß geerdet ist. Der Transistor 14 kann •vom Typ 2M513O sein und sein Kollektor ist mit einer geeigneten, nicht gezeigten Leistungsversorgung verbunden, die am Anschluß 18 angeschlossen wird. Der Emitterstrom des Transistors 14 wird über die in Reihe geschalteten Spannungsteilerwiderstände 12 und 13 zum Anschluß 32 der Tunneldiode 33 zurückgeführt«

Wie dies bereits angedeutet wurde, erfolgt die Zeitsteuerung des Betriebes des Empfangssystems und des Senders 1 primär durch die Takt impulsquelle 27· Die Takt impulsquelle 2° und der Zähler oder Frequenzteiler 26 liefern synchronisierte Signale über die Leitung 5 zum Sender 1» Das gleiche an der Leitung 5 auftretende Signal wird einem üblichen Multivibrator 6 für Verstärkungssteuerzwecke zugerührt. Der verkürzte Impulsausgang des Multivibrators 6 ist über ein Potentiometer 7 mit Erde verbunden und der Sealeifer 7a

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des Potentiometers ist über einen Widerstand 8 mib dta Emitter des Transistors 10 verbunden» Zwischen deai ¹AIf j er stand 8 und dem Emitter des Transistors 10 ist ein Koaaen» sator 9 gegen Masse angeschaltet. Der Transistor 10_s dessen Basis geerdet ist, ist mit seinem Kollektor mit dem Ve dungspunkt 11 zwischen den Widerstanden 12 und 13 verbun den. Der Transistor kann ebenfalls ?om Typ 2N513Q ßst-

Zur Lieferung eines brauchbaren Steuersignals zur gung des vor einem Zusammenstoß wirksam werdenden oder Schutzeinrichtungs-Betätigungssystems 40 wird ein zweiter Ausgang der Impulsdehnschaltung 37 ainem ersten Lawinen·== durehbruchsdetektor 38 zugeführt„ der allgemein einen Aufbau und eine Betriebsweise aufweisen kann, wie sie in dec deutschen Offenlegungsschrift 2 220 551 beschrieben sind. Der Lawinendurchbruehsdetektor 38 kann einen Lawinenclurah« bruchs- oder A va la no he -»Tr a ns is tor vom Typ 2El 700 B verwenden und sein Ausgang wird als ein Eingang einem zweiten oder entfernungstorgesteuerten Lawinendurchbruchsdefeektor 39 augeführt ο Derartige Lawinendurchbruchsdetektorachaltungea sowie ihre Verwendung bei der Entfernungstorateuerung von Basisbandsignalen sind aüsiührlich in der LjUsratur fatschrieben und werden dazu verwendet, Entfernungs- oder Zeittorsignale für den Batrieb eines Betätigungssyetems bei Vorhandensein eines torgesteuerfeen, ein Echo darstellenden Signals am Ausgang des ersten Lawine ndurchbruehsds·= tektors 38 zu liefern» Für einen in geeigneter· Weise zeitgesteuerten Betrieb das Sntfernungstorgeneratora 42 entspreshend der Einstellung einer Zeitsteuerung 42a werden mit den Aussendungen des. Senders 1 synchronisierte Impulas über einen üblichen kapazitiven Abnehmer 44 und eine leitung 41 einem zweiten Eingang des Entfernungstorgenerefcrrs 42 zugeführt_o

Ss ist zu erkennen,, daü das vor einem Zusammenstoß

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eil in einer geschlossenen Schleife ar-Tunne.ldtode.a-EBipfängersysr.eni yerwenaet„ das ins-L-e.ioiider« mit einem Taktimpuls-synchronisierten Basisband- JiapvC ss<3ader 1 brauchbar ist„ wobei der Taktimpuls-Synchrc- aisitvex- 2? sowohl eine Synchronisation der geschlossenen aKto.T.atischen Verstärkungssteuerschleife der Tunneldiode al,- SMcii. des Sanders 1 bewirkt«

FIg Σ?t?iebeweise des Meiisystems wird an Hand der Fig_c 1 α??'?-**;.?·";]:, verständlich gemacht, dau der Ausgang aes Konacante ise;3 19 "id des Emitterfolgertransistors 14 be«

wird. Beispielsweise sei angenommen* daü der Strom-nusgaag des Smitberfolgertransistors 14 in den Widerstand 12 hinein momentan von O ausgehend im wesentlichen als eine lineare Funktiou der Zeit ansteigt. Wenn die Amplitude dieses dureh die Widerstände 12 und 13 in die Tunneldiode 33 fließenden Stromes den vorgegebenen Übergangsstrom für diese Diode erreicht, schaltet diese in ihren Zustand mit hoher Leitfähigkeit um. Hierauf wird ein Stufenspannungssprung in die Impulsdehnschaltung 37 eingekoppelt. Die Impulsdehnsehaltung 3? kann ein üblicher monostabiler Multivibrator sein_s der einen verlängerten Impuls mit einer Dauer von einigen Mikrosekunden erzeugt, während er getriggert wird. Wie es weiter oben erläutert wurde, weist der gedehnte Ausgangsimpuls der Schaltung 37 drei Funktionen auf.

Die erste Funktion des Ausganges der Impulsdehnsehaltung naoh Durchlaufen aes Verstärkers 24 zum Entladungssteuertransistor 22 besteht in der Entladung des Kondensators Wie es weiter oben erläutert wurde, dient der Kondensator 16 zur Erzeugung des sägezahnförmigen Ladestromes, von dem eine Amplitude bewirkt, daß die Tunneldiode 33 ihren Zusti?nd zunächst ändert. Nach einer darauffolgenden Entladung des Kondensators 16 über den Transistor 22 gegen Erde

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beginnt der aus dem Emitterfolgertransistor 14- in die Tunneldiode 33 fließende Strom zu steigen und der gesamte Vorgang bewirkt das Anlegen der Sägezahnschwingung gemäß Figo 3 an die Tunneldiode 33« Der cyclische Vorgang wiederholt sich automatisch mit einer Wiederholfrequenz oder Periode T die durch die Kapazität des Kondensators 16 und durch den Pegel des am Verbindungspunkt 17 durch den KonstantStromkreis 19 gelieferten Stromes bestimmt ist. Durch geeignete Wahl dieser Parameter kann die Frequenz der periodischen Steuerung beispielsweise auf etwa 10 kHz eingestellt werden«

Der Ausgang der Impulsdehnschaltung 37 wird über den Verbindungspunkt 25 einem Eingangsanschluß des Impulsphasendetektors 21 zugeführt. Der Phasenaetektor 21, dessen Aufbau noch an Hand der Fig» M- erläutert wird, vergleicht die Lage der Vorderflanke ihres Einganges von dem Verbindungspunkt

25 mit der Lage des entsprechenden von dem Frequenzteiler

26 gebildeten Impulses, wobei die Hinterflanken der letzte« ren Impulse beim Vergleicherbetrieb verwendet werden. Die dem Phasendetektor 21 von dem Frequenzteiler 26 zugeführte Ausgangsfrequenz dient als Bezugsfrequenz; aus diesem Grün» de ist in dem erläuterten Beispiel die Ausgangsfrequenz des Frequenzteilers 26 ebenfalls im wesentlichen ein 10-kHz-Signal, das dadurch gebildet wird, dais der Frequenzteiler 26 die Frequenz der 1-MHz-Impulsquelle 27 durch einen Faktor von 100 teilt« Schließlich wird, wie bei bekannten Basisband-Meßeinrichtungen, der Ausgang der Impulsdehnschaltung 37 weiterhin dazu verwendet, die Entladung eines Lawinendurchbruchtransistors in dem ersten Lawinendurchbruchsdetektor 38 einzuleiten, wobei dieser Detektor 38 teilweise dazu verwendet wird, die Vorderflanke des Impulssignalausgangs von der Impulsdehnschaltung 37 wieder herzustellen.

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Der Ausgang von dem Phasendetektor 21 wird durch, das Tiefpaßfilter 20 geführt, bevor er dem KonstantStromkreis 19 zugeführt wird, der, wie dies erläutert wurde, die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannungsschwingung nach Figo 3» die längs des Kondensators 16 erscheint, und damit die Stromschwingung steuert, die durch die Tunneldiode 33 fließt. Wenn sich beispielsweise die Leitfähigkeitseigenschaften der Tunneldiode 33 mit der Temperatur derart ändern, daß der charakteristische Übergangsstrom dieser Diode versucht, sich zu vergrößern, so wird auch die Periode der Sägezahnschwingung nach Pig. 3 vergrößert. Bin derartiger lall ruft eine Fehlerspannung am Ausgang des Phasendetektors 21 hervor und diese Fehlerspannung wirkt in Richtung einer Vergrößerung des Ausganges der Konstantstromquelle 19» so daß die Periode der Sägezahnschwingung konstant gehalten wird.

Weil die Zeitkonstante der automatischen Verstärkungssteuer schleife einige Mikrosekunden betragen kann, während die Schleifenverstärkung in der Größenordnung von 100 liegt, werden Änderungen aufgrund von Temperaturänderungen und selbst solche, die durch große einfallende Echosignale hervorgerufen werden, um einen Faktor verringert, der im wesentlichen gleich der Verstärkung der Steuerschleife ist. Obwohl es wünschenswert ist, daß Änderungen der Periode T der Schwingungsform nach Fig. 3 eine Folge von Temperaturänderungen sein können, ist es allgemein nicht wünschenswert, daß große einfallende Echosignale die Verstärkung der Schleife steuern können. Dies ist insbesondere bei Anwendungen der Erfindung unerwünscht, bei denen alternative .Entfernungstorpositionen erforderlich sind, beispielsweise durch' Einstellen der Steuerung 42a des Entfernungstorgenerators 42. Bei derartigen Anwendungen würde ein großes Echosignal, das zum Zeitpunkt eines Entfernungstors auftritt, bei der Steuerung der Schleifenverstärkung ü

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wodurch, möglicherweise die Erfassung eines relativ schwä=· cheren Signals in dem zweiten Entfernungstorintex-vall «-er- . hindert würde. Bei dem beschriebenen Ausführurigsbeispiel der Erfindung wird diese Schwierigkeit durch die Verwendung des Frequenzteilers 4 vermieden, der die Frequenz des Sender-Synchronisiertriggerimpulses an der Leitung 5 durch einen Faktor von 4 teilt. Diese Anordnung ergibt eine ausreichende Erholzeit für die Verstärkungssteuerschleife, bevor der Sender i erneut betätigt wird. Die Verstärkungssteuerschleife des erläuterten Ausführungsbeispiels weist beispielsweise eine Srholzeit von ungefähr 2₅5 T bei 10 ktlz auf.

Weil die Periode der Verstärkungssteuerschleife durch die Haupt- oder Synchronisiertaktimpulsquelle 2/ konstant gehalten wird, kann der Frequenzteiler 26 die Form eines durch 100 teilenden Zählers aufweisen. In diesem Fall wird der nte oder 100ta Zustandsübergang des Frequenzteilers 26 als das Bezugsfrequenzsignal in dem Phasendetektor 21 verwendet, während der (n-1)te Zustandsübergang dazu verwendet wird, jeden Ausgang des Senders zu synchronisieren und einzuleiten, und zwar gerade dann, wenn das Empfangssystem am stärksten empfindlich ist. In dem hier diskutierten Beispiel teilt die Frequenzteilerschaltung 26 die nominelle 100-Mikrosekunden-=Periode in 100 1-Mikrosekunden-Intervalle. Der Sender 1 strahlt einen Basisbandimpuls ungefähr 30 Manosekunden nach dem Empfang des Synchronisierimpulses ab, der in der letzten Stufe des Frequenzteilers 26 entsteht. Dieser gleiche, an der Leitung 5 erzeugte Synchronisierimpuls wird dazu verwendet, eine Empfindlichkeits-Zeitsteuerschwingung zu erzeugen, die tatsächlich in dem Multivibrator 6 erzeugt wird: Der Empfindlichkeits-Zeitstauerimpuls macht das Empf anger sy st em für einen Zeitraum e';was vor dem Beginn des ausgesandten Impulses und bis kurz nach dem Ende des ausgesandten Impulses unempfindlich, so

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t wird₅ daii irgendeine direkt von den Sendeantennenelementen 3·? 3a zu den Empfängeranfeennenelementen 28_? 28a eingekoppelte Energie die Tunneldiode 33 aktiviert, Dieser Vorgang wird insbesondere dadurch erreichti dau der Multivibrator 6 getriggert wird, dessen negativer Ausgang bewirkt_? dais der Transistor 10 Signale am Verbinaungspunkt 11 gegen Erde ableitet, so daß der normale Erregungsstrom von der Tunneldiode 33 abgeleitet wird. Entsprechend wird ein Betrieb der Tunneldiode 33 während der Abstrahlung der Sendeimpulse von den Antennenelementen 3* 3a verhindert.

Irgendein Ausgang der Impulsdehnschaltung 37? der dem ersten Lawinendurchbruchsdetektor 38 zugeführt wird, wird danach, wie dies weiter oben erläutert wurde, dem zweiten oder entfernungstorgesteuerten Lawinendurchbruchsdetektor 39 zugeführt, in dem die Zeit des Auftretens dieses Ausganges mit der Zeit der Erzeugung eines Ausganges von dem Entfernungstorgenerator 42 verglichen wird, wenn der wiedergebildete Ausgang des ersten Lawinendurchbruchsdetektors 38 zeitlich mit der Zeit des von dem Generator 42 gelieferten Entfernungstors zusammenfällt, so wird das Betäi.I₆uasssystem 40 aktiviert _s um Fahrzeuginsatssen-Halteeinrichtungen und andere Schutzeinrichtungen zu betätigen. Der zweite Lawine ndurchbruchsdetektor 39 kann beispielsweise Mehrfachentfernungs-Torsteuerkanäle einschließen, um unterschiedliche Ausgangssignale an ersten und zweiten Entfernungen zwischen den Fahrzeugen zu liefern, wie dies in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 2 224 842 und an anderen Stellen beschrieben ist, wobei diese Signale, wenn sie gleichzeitig an dem Betätigungssystem 40 anliegen, dieses veranlassen, Schutzeinrichtungen zu betätigen. Das Betätigungssystem 40 kann von allgemein üblicher Art sein, und es kann weiterhin durch die Betätigung eines Beschleunigungsmessers oder eines durch einen Zusammenstoß -betätigten öohalters betätigbar sein, um auf diese Weise

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sicherzustellen, daiä die Insa s sense hut zvorr ic htung für einen ausfallsicheren Betrieb bereit ist.

Fig. 4 zeigt ausführlicher eine spezielle !Schaltung zur Verwendung für den Impulsphasendetestor 21 und das Filter 20 nach Fig. 1. Der Detektor 21 empfängt einen Eingang an einer Leitung 51 von dem Frequenzteiler 26 sowie einen weiteren Eingang an einer Leitung 50 vom Verbindungspunkt 25 und von der Impulsdehnschaltung 37· Der Impulsphasendetektor gibt weiterhin einen Ausgang an einer Leitung 52 ab, der über das Tiefpaßfilter 20 dem Konstant Stromkreis 19 zu·= geführt wird. Schaltungen zur Durchführung der Funktion des Impulsphasendetektors 21 sind gut bekannt und sogar im Han~ del als Halbleiter-Mikroschaltungen erhältlich. Derartige Phasendetektoren sind weiterhin beispielsweise in dem Bush "Phase Locked Loop Systems Data Book", Second Edition, August 1973s Seiten 27 ff * der Firma Motorola Semiconductor Products beschrieben. Derartige Mikroschaltungen sind bei dieser vorstehend genannten Firma zur Verwendung beispielsweise in Phasen-Frequenzdetektoren unter der Bezeichnung , L und MCM-OW, L, P erhältlich.

In der beschriebenen Ausführungsform verarbeitet der Detektor 21 die Eingangsimpulse nach Fig. 5s die von der Impulsdehnschaltung 37 geliefert werden. Dieses Signal fällt von einem Pegel von ungefähr 2 oder 3 Volt nahezu auf Erdpotential ab und es wird die fallende Vorderflanke 5& bei der Phasenmessung verwendet. Von dem Frequenzteiler 26. wird der positiv verlaufende Impuls nach Fig« 6 dem Phasendetektor 21 zugeführt. Dieses Signal ist ein Impuls, der von angenähert Erdpotential auf einen 2 oder 3 Volt-Pegel ansteigt und dann abfällt„ Es wird die abfallende Hinterflanke 59 des Impulses in dem Phasendetektor 21 verwendet.

Wie dies aus Fig„ 4- zu erkennen ist „ werden dem Phasen=·

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aetektor 21, der durch den Block 60 dargestellt isfc₅ die /jeweiligen Signale nauh den FIg. 5 und 6 über die Stifte P5 und P1 der Schaltung zugeführt ο Wie es in der Zeichnung asu erkennen Ist, sind die Stifte P2 und P4 sowie die St if ta Pll und PI3 paarweise durch Leiter miteinander verbunden, und zwar ebenso wie die Stifte P5 und FlO. Die Stifte P5 und P10 sind weiterhin über einen Widerstand 62 mit der Ba-Fds eines Transistors 65 verbunden, Der Transistor 65 kann vom Typ 2H515O sein uad er wird mit einem Signal von im we·= sentlichen 5 Volt gespeist, das seinem Kollektor zugeführt wird, während sein Emitter an den Stift P9 der Schaltung 60 zurückgeführt ist. Dia Funktion des üblichen Filters 20 bestehb darin, ein aktives Tiefpaßfilter zu biideu, wobei der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 62 und dem Transistor 65 über einen Widerstand 64 und einen Kondensator 65 mit dem Ausgangssbift P8 der Schaltung 60 verbunden ist» Dem Stift F14 der Schaltung 60 wird eine Spannung in der Gröisenordnung von 5 Volt zugeführt, die weiterhin über einen Widerstand 66 dem Stift P8 zugeführt wird. Der Stift P? der Mikroschaltung 60 ist mit Erde verbunden.

Die Aufgabe der Schaltung nach Fig. 4 besteht darin, an der Leitung 52 ein einseitig gerichtetes Potential in der vorstehend beschriebenen Weise zu erzeugen, das dem Konstantstromkreis 19 zugeführt wird. Der mittlere Spannungspegel dieses Signals in einer repräsentativen Schaltung beträgt ungefähr 2,5 Volt und im Betrieb kann sich dieser Signalpegel zwischen 0„5 und 4 Volt ändern. Weil die auf diese Weise gelieferte Spannung proportional zum Phasenfehler zwischen der abfallenden Flanke 5& ties Signals von der Impulsdehnschaltung 37 und der abfallenden Flanke 59 cies Signals von dem Frequenzteiler 26 ist, wird eine proportionale Phai^enffehler-Steuerspannung geliefert, wenn der Betrieb der »Schaltung vom normalen Betrieb abweicht, und dieser Fehler ^v;5rd entsprechend sofort korrigiert.,

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Entsprechend ist au erkennen, aaji die beschriebene A usί üb.-= rungsform ein Basisband-Funkerfassungssystem. i'ür die Betä-tigung von Fahrzeuginsassen-Schutzeinrichtungen ergibt_s bei dem ein Halbleiter=Basisbandsender°- und -empfängersys'-em syachron durch eine Ha upfc~Synehronisier takt impuls quäl'.; β betrieben wird, wodurch sich eine zuverlässige uacL genaue Betriebsweise der funktionellen Elemente des BaBlabaßdewyfäagers in einer billigen, robusten und haltbaren iUiordnvmg ergibt.

Patentansprüche

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ORIGINAL

Claims (1)

1. 25U664

   Patentansprüche

   Basisband-Funkerfassungssystem, ge fee einzeichnet durch Breitband-Übertragungsleitungs-Empfangseinrichtungen (28_$ 28a und 29, 29a) für den Empfang und die Ausbreitung von Basisband-Impulssignalen in der TEM-Mode im wesentlichen ohne Verzerrung, Tunneldiodenelemente (33) mit ersten (32) und zweiten Anschlüssen, die längs der Bre it band-Übertragungsle itungs-Empfangse inrichtungen (28, 28a, 29, 29a) angeschaltet sind und erste und zweite Leitfähigkeitszustände aufweisen, wobei die Tunneldiodenelemente (33) von dem ersten zum zweiten Leitfähigkeitszustand in Abhängigkeit von den sich ausbreitenden Basisbandimpulssignalen verschoben werden, Impulsformereinrichtungen (37)ϊ die mit dem ersten Anschluß (32) verbunden sind, auf die jeweiligen Impulsausgänge der Impulsformereinrichtungen (37) und von Haupt-Synchronisiereinrichtungen (26_t 27) ansprechende Impulsphasendetektoreinrichtungen (21) zur Lieferung eines Steuersignals, auf das Impulsphasendetektoreinrichtungs-Stauarslgnal ansprechende KonstantStromkreise (19) zur periodischen Aufladung von Kondensatorelementen (16), EntladungsschaItungseinrichtungen (22, 23» 24), die auf die Impulsformereinrichtungen (37) ansprechen und die Kondensatorelemente (16) periodisch entladen* und Schaltungseinrichtungen (10, 11, 12, 13) zum Ankoppeln der Kondensatorelemente (16) an den ersten Anschluß (32) zur Lieferung eines sägezahnförmigen Signals an diesen Anschluß .

   Bssisband-Ifunkerfassungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ daß die Haupt-Synchronisiereinrichtungen '.üctetimpulsgeneratoreinrichtungen (27) und Impuls-Fre-

   « ^richtungen (26) einschließen, die getrennte

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   Ausgangssignale für Jeden (n-1)ten und n~ten Impuls er-= aeugerii und daß dte Impulsphasendetβktoreinrichtungen
   (21) auf jedes n-te Ausgangssignal ansprechen,,

   J₀ Basisband-Funkerfassungssystem nach. Anspruch 2, gekennzeichnet durch auf die Impuls-Frequenz t euere inr ichtungen (26) ansprechende Basisband-Sendeeini-ichtungen (1)«

   4. Basisband-Funkerfassungssystem nach Anspruch J5? gekennzeichnet durch zweite Impuls-Frequenzteilereinrichtungen (4), die auf jedes (n-1)te Ausgangesignal ansprechen und die Basisband-Sendereinrichtungen (1) ansteuern,

   5c Basisband-Funkerfassungssystem nach Anspruch 4„ gekennzeichnet durch Entfernungstor-Generatoreinrichtungen
   (42), die auf das (n-1)te Ausgangssignal ansprechen,,

   6. Basisband-Funkerfassungssystem nach Anspruch 5? gekennzeichnet durch Lawinendurchbruchs-Detektoreinrichtungen (39)ι die auf die Entfernungstor-Generatoreinrichtungen (42) ansprechen.

   7· Basisband-Funkerfassungssystem nach Anspruch 6« gekennzeichnet durch Fahrzeuginsassen-Schutzeinrichtungen
   (40), die auf die Lawinendurchbruchs-Detektoreinrichtungen (39) ansprechen.

   8. Basisband-Funkerfassungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7t dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsschaltungseinrichtungen (22^₁ 23, 24) Transistorschalterelemente (22) einschließen, die auf die Impulsformereinrichtungen (37) ansprechen, um die Kondensatorelemente
   (16) periodisch zu entladen.

   9. Basisband-Funkerfassungssystem nach Anspruch S₃ dadurch

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   gekennzeichnet, daß die dchaltungseinrichtungen (10„ 11, 12, 13) zum Anschalten der Kondensa tore leine nt e (16) an den ersten Anschluß ($2) zur Zuführung einer Sägezahnschwingung an diesen Anschluß einen Emitterfolger (10) umfassen.

   10. Basisband-Funkerfassungssystem nach Anspruch 9« gekennzeichnet durch Verstärkungssteuereinrichtungen (6,, 7, 8,, 9), die auf den (n-1)ten Impuls ansprechen, um den Ausgang des Emitterfolgers (10) periodisch mit Erde zu verbinden, um periodisch eine Betätigung der Tunneldiodenelemente (33) zu verhindern.

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   U.

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