DE3546307A1

DE3546307A1 - Digitale speichereinrichtung

Info

Publication number: DE3546307A1
Application number: DE19853546307
Authority: DE
Inventors: Richard F. Goleta Calif. Hilton
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1984-12-31
Filing date: 1985-12-30
Publication date: 1986-09-04
Also published as: FR2575623B1; GB8531905D0; FR2575623A1; GB2169777A; US4700327A; GB2169777B

Description

Patentanwälte
Dorner + Hufnagel
Ortnitstraße 20

8000 München 81 München, den 27. Dezember 1985/M

Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 375

RAYTHEON COMPANY, 141 Spring Street, Lexington, MA 02173, Vereinigte Staaten von Amerika

Digitale Speichereinrichtung

Die Erfindung betrifft allgemein digitale Speichereinrichtungen und im einzelnen ein digitales Speichersystem, welches dazu bestimmt ist, Hochfrequenzsignale zu speichern und nachfolgend eine Wiederaussendung solcher Signale zu ermöglichen.

Wie auf diesem Gebiete der Technik bekannt ist es manchmal • erwünscht, ein empfangenes Hochfrequenzsignal zu speichern und später das Signal wieder auszusenden. Ein digitales Speicher-

system, das für eine solche Wiederaussendung ausgebildet ist, wird in der US-Patentschrift 4 318 183 beschrieben. Entsprechend den Ausführungen in der US-Patentschrift 4 318 183 sollen zur Erfüllung des Nyquist-Tastungskriteriums die Tastungen des empfangenen Signales mit dem Zweifachen der Bandbreite des digitalen Speichers vorgenommen werden. Wenn also die maximale Betriebs-Tastungsgeschwindigkeit des digitalen Speichers 2f_c beträgt, so ist die maximale Bandbreite des digitalen Hochfrequenzspeichers f_c. Es folgt somit, daß für Anwendungsfälle, die einen Betrieb über eine verhältnismäßig große Bandbreite erfordern und bei denen eine Speicherung von Tastungen verhältnismäßig langer Empfangssignale vorgenommen wird, die Speicherkapazität

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des Speichers unzuträglich groß wird und beträchtliche Kosten bedingt. Ein bereits vorgeschlagenes Verfahren zur Reduzierung der Speicherkapazität sieht vor, daß ein schmalbandiges Speichersystem zeitlich sequenziell über verschiedene Abschnitte der gesamten erforderlichen Betriebsbandbreite abgetastet wird, indem beispielsweise das empfangene Signal mit einem Lokaloszillatorsignal gemischt wird, der eine in zeitlicher Folge sich abtreppende Frequenz aufweist. Eine solche Schaltung ist aber verhältnismäßig kompliziert und teuer.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine digitale Speichereinrichtung zur digitalen Speicherung eines empfangenen Hochfrequenzsignales und zur Wiederaussendung dieses Hochfrequenzsignales so auszubilden, daß die Speicherkapazität mit vergleichsweise geringem technischen und wirtschaftlichem Aufwand erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Im einzelnen enthält die hier angegebene digitale Speichereinrichtung zur digitalen Speicherung von Tastungen eines empfangenen Signales mit einer Trägerfrequenzkomponente und einer Phasenwinkel-Modulationskomponente (d. h. einer Komponente eines zeitlich veränderlichen Phasenwinkels) sowie zur Rekonstruktion des empfangenen Signales aus den gespeicherten Tastungsproben ein Paar von digitalen Speichern, deren erster Tastungen eines Signales speichert, die ihm mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit zugeführt werden und deren zweiter Tastungen eines Signales speichert, die ihm mit verhältnismäßig niedrigerer Geschwindigkeit zugeführt werden, ferner Mittel zur Ankopplung des empfangenen Signales an den ersten des Paares von digitalen Speichern während einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer zur Speicherung von für die Trägerfrequenzkomponente repräsentativen Tastungen in dem genannten ersten digitalen Speicher, sowie zur Ankopplung jdes empfangenen Signales an den zweiten des Paares digitaler

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Speicher für eine verhältnismäßig lange Zeitdauer zur Speicherung von für die Phasenwinkel-Modulationskomponente des empfangenen Signales repräsentativen Tastungen in dem zweiten digitalen Speicher, sowie zur zyklischen Wiedergewinnung der für die Trägerfrequenzkomponente repräsentativen Tastungen im ersten digitalen Speicher während einer verhältnismäßig langen Zeitdauer und bei verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit, und zur Wiedergewinnung während einer verhältnismäßig langen Zeitdauer und bei verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit der im im zweiten digitalen Speicher gespeicherten, für die Phasenwinkel-Modulationskomponente repräsentativen Tastungen, sowie schließlich Mittel zur Mischung der zyklisch wiederaufgenommenen Tastungen aus dem ersten digitalen Speicher mit den Tastungen, die aus dem zweiten digitalen Speicher herausgelesen werden, um ein zusammengesetztes Signal zu erzeugen, welches eine Rekonstruktion des empfangenen Signales darstellt.

Nachdem eine solche Schaltung einen schmalbandigen anstelle eines breitbandigen Speichers (d. h., den zweiten des Paares * von digitalen Speichern) während der Zeitdauer eines empfangenen Signalimpulses verwendet, ergibt sich, daß die Speichereffektivität (gemessen in Werten von Bits zur Speicherung des Signales), um das Verhältnis der Bandbreite des breitbandigen Speichers (d. h. des ersten der beiden digitalen Speicher) zur Bandbreite des schmalbandigen Speichers erhöht wird.

Nachfolgend wird die hier angegebene digitale Speichereinrichtung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Empfangsund Sendesystems für Hochfrequenzsignale mit einer digitalen Speichereinrichtung der hier angegebenen Art und

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Fig. 2A Zeitdiagramme zur Erläuterung der bis 2J Wirkungsweise des Systems nach Figur 1.

Ein Empfangs- und Sendesystem für Hochfrequenzsignale ist in Figur 1 mit 10 bezeichnet und dient zur digitalen Speicherung von Tastungen eines empfangenen Hochfrequenzsignales mit einer Trägerfrequenzsignalkomponente f_c und einer Phasenwinkel-Modulationskomponente e(t) (d. h. entweder eine Komponente der Phasenwinkelmodulation oder der Frequenzmodulation), sowie zur Rekonstruktion des empfangenen Signales aus den gespeicherten Tastungen zur Wiederaussendung. Im einzelnen enthält das System 10 eine Hochfrequenz-Empfangsantenne 12, ein Paar von Mischern 16 und 17, einen Lokaloszillator 18 und einen 90"-Phasenschieber 19, welche sämtlich an sich bekannter Bauart sein können und dazu ausgebildet sind, das ankommende, empfangene Hochfrequenzsignal, welches eine Trägerfrequenz f_Q innerhalb eines vorbestimmten interessierenden Frequenzbandes von vorliegend f_Q i 250 MHz aufweist (wobei f_Q die Mittenfrequenz im Betriebsband ist, typischerweise mehrere GHz), auf ein Basisbandsignal heterodyn-umzusetzen, das eine Trägerfrequenz f' innerhalb einer Bandbreite von 250 MHz hat. Es sei bemerkt, daß die Lokalbszillatorfrequenz ebenfalls f_Q ist. Das Basisbandsignal wird in einen in Phase arbeitenden Kanal 23 und in einen Quadraturkanal 25 eingespeist, wie dies in der zuvor bereits erwähnten US-Patentschrift 4 318 183 angegeben ist. Die Signalverarbeitungskanäle 23 und 25 sind im Aufbau identisch, weshalb nur der Kanal 23 im einzelnen dargestellt ist.

Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß der in Phase arbeitende Kanal

23 einen Verstärker 20 enthält, welcher dieselbe Bandbreite von '250 MHz aufweist, wie das ihm zugeführte Basisbandsignal. Der !Ausgang des Mischers 16 wird nicht nur dem Verstärker 20 sondern auch einem Zeitschwellenwert-Steuerabschnitt 21 zugeführt bnd gelangt im einzelnen an einen gebräuchlichen Diodendetektor

24 und von dort zu der Schwellenwertschaltung 26, wie aus

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Figur 1 zu ersehen ist. Der Ausgang der Schwellenschaltung hat die Gestalt eines binären Steuersignales, welches das Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines ankommenden Signales anzeigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Ausgang der Schwellenwertschaltung 26 auf der Leitung 27 low in Abwesentheit eines ankommenden Signales und ist high bei Vorhandensein eines ankommenden Signales. Das am Ausgang der Schwellenwertschaltung 26 dargebotene Steuersignal wird einer Steuereinheit 28 zugeführt. Außerdem gelangen zu der Steuereinheit 28 Zeitsignale, welche durch eine Zeitgebereinheit auf der Leitung cp bereitgestellt werden. Die Zeitgebereinheit 29 ist an sich bekannter Bauart und erzeugt Taktimpulse auf der Leitung cp für die Steuereinheit 28 und für den in Phase arbeitenden Signalverarbeitungskanal 23 und den Quadratur-Phasenverarbeitungskanal 25. In Abhängigkeit von den durch die Zeitgebereinheit 29 erzeugten Taktsignalen und den von der Steuereinheit 28 bereitgestellten Steuersignalen werden in der nachfolgend noch zu beschreibenden Weise digitale Tastungen der Basisbandsignale, welche den Signalverarbeitungskanälen 23 und 25 zugeführt werden, der Reihe nach in diesen Kanälen 23 und 25 gespeichert. Digitale Tastungen, welche für die Trägerfrequenzkomponente des Basisbandsignales repräsentativ sind, werden in einem verhältnismäßig breitbandigen digitalen Hochfrequenzspeicher 38 eingespeichert und digitale Tastungen, welche für die Phasenwinkel-Modulationskomponente des Basisbandsignales repräsentativ sind, werden in einem verhältnismäßig schmalbandigen digitalen Hochfrequenzspeicher 40 eingespeichert. Die digitalen Tastungen, die in den Speichern 38 und 40 gespeichert worden sind, werden dann von hier wieder ,ausgelesen und in einem Mischer 43 gemischt, so daß ein phasen- !moduliertes Basisbandsignal entsteht, welches durch den Mischer |51 auf eine Trägerfrequenz f_Q heraufgesetzt wird. Der Ausgang ides Mischers 51 wird mit entsprechenden Signalen kombiniert, idie durch den Quadraturkanal 25 erzeugt werden, was in einer iSummationsschaltung 35 geschieht und die so kombinierten Signale gelangen zu einer Löschschaltung 56, vorliegend einem !gebräuchlichen schaltbaren Verstärker, wie dies in Figur 1

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dargestellt ist und im übrigen auch der US-Patentschrift 4 318 183 entnommen werden kann. Wie außerdem in dieser Veröffentlichung beschrieben, werden in Abhängigkeit von einem der Löschschaltung 56 von der Steuereinheit 28 über die Leitung 58 zugeführten Steuersignal in einer noch zu beschreibenden Weise die nach aufwärts umgesetzten und kombinierten Signale zu ■ einem gebräuchlichen Wanderwellenröhren-Leistungsverstärker 60 durchgelassen oder auf diesem Wege gesperrt, wie dies aus Figur 1 entnehmbar ist, wobei eine Erklärung der Gründe hierfür weiter unten folgt. Es genügt hier jedoch die Feststellung, daß die kombinierten und nach aufwärts umgesetzten Signale, ^: welche in Abhängigkeit von dem über die Leitung 58 zugeführten Steuersignal durch die Löschschaltung 56 gelangen, in dem Wanderwellenröhren-Leistungsverstärker 60 verstärkt und dann über die Sendeantenne 62 wieder ausgesendet werden.

Es seien zunächst der breitbandige digitale Hochfrequenzspei- , eher 38 und schmalbandige Hochfrequenzspeicher 40 näher betrachtet. Zunächst ist festzustellen, daß die beiden digitalen Speicher zur digitalen Speicherung von Tastungen von Signalen aus-. gebildet sind, welche ihnen in einem Einschreib- Betriebsmodus zugeführt werden und aus welchen die gespeicherten Tastungen wieder ausgelesen werden, wenn ein Lesebetriebsmodus durchgeführt wird. Ein solcher digitaler Hochfrequenzspeicher der \ hier interessierenden Art ist in Figur 2 der US-Patentschrift 4 318 183 gezeigt. Es ist anzumerken, daß die digitalen \ Speicher 38 und 40 im Aufbau nicht identisch zu sein brauchen. Während der Speicher 38 unter Verwendung von mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Schaltungen, beispielsweise emitter- J !gekoppelten logischen Schaltungen (ECL) aufgebaut werden muß, j kann der Speicher 40 unter Verwendung mit geringerer Geschwin-■digkeit arbeitender Schaltungen aufgebaut werden, beispielsweise unter Verwendung von TTL-Schaltungen. Wie in der vorge- ! ; nannten Veröffentlichung ausgeführt, wird in einem System für : vier Speichermodule eine Vierphasentaktschaltung verwendet, I wobei dieses System eine digitale Speicherung und Wiederauslesung !

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mit einer effektiven Tastungsrate von 500 MHz ermöglicht, um dem Nyquist-Tastungskriterium zu genügen. Der digitale Hochfrequenzspeicher 38 kann daher als ein Speicher mit einer augenblicklichen Bandbreite von 250 MHz betrachtet werden. Wie in der US-Patentschrift 4 318 183 festgestellt, haben die Taktsignale, welche dem breitbandigen digitalen Hochfrequenzspeicher 38 über die Leitung cp (diese kann als ein Leitungsbündel mit vier Leitungen für jedes der Vierphasentaktsignale angesehen werden, wie dies in der US-Patentschrift 4 318 183 beschrieben ist) zugeführt werden, eine solche Wiederholungsgeschwindigkeit, daß eine Speicherung und Wiederauslesung der Tastungen mit einer Geschwindigkeit von 500 MHz erfolgt, obwohl die Wiederholungsgeschwindigkeit der Taktimpulse auf jeder der vier Leitungen des Leitungsbündels cp nur 250 MHz beträgt. Die Taktimpulse des Leitungsbündels cp werden auch dem schmalbandigen digitalen Speicher 40 zugeführt, nachdem die Wiederholungsgeschwindigkeit der Taktimpulse um den Faktor von l/N in dem Teiler 48 herabgesetzt worden ist. Die Taktimpulse auf der Taktleitung CP/N haben daher nur eine Wiederholungsgeschwindigkeit von l/N der 250-MHz-Taktgeschwindigkeit der Taktimpulse auf den vier Leitungen des Leitungsbündels CP. Die effektive Tastgeschwindigkeit des schmalbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 40 ist demgemäß 500/N MHz mit dem Ergebnis, daß die augenblickliche Bandbreite des schmalbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 40 250/N MHz beträgt oder im vorliegenden Fall 10 MHz ist, wenn N = 25. Wie oben kurz ermähnt reicht die Bandbreite des breitbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 38 dazu aus, um unter Beachtung des Nyquist-Kriteriums die augenblickliche Frequenz eines bestimmten Anfangsabschnittes des Basisbandsignales ordnungsgemäß zu tasten (d. h., die Summe der Trägerfrequenzkomponente f_c' des Basisbands ignales am Ausgang des Mischers 16 und des anfänglichen Teiles der augenblicklichen Änderungsgeschwindigkeit der Phasenwinkelmodulationskomponente des Basisbandsignales Δ f_c'(t), nämlich f_ct = (f_c ^f + Δ f_c' (t)) und die Bandbreite des schmalbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 40 reicht dazu aus,

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um eine ordnungsgemäße Tastung in Beachtung des Nyquist-Kriteriums von der Differenz zwischen der augenblicklichen Frequenz ! des vorbestimmten anfänglichen Teiles des Basisbandsignales ; f_ct und der augenblicklichen Frequenz f_s des nachfolgenden Teiles des Basisbandsignales zu nehmen, d. h., der Frequenzdifferenz (f_s - f_ct). Vorliegend ist also (f_s - f_cfc) kleiner als f_ct/N oder kleiner als 10 MHz. Während im vorliegenden Ausführungsbeispiel beide Speicher 38 und 40 im wesentlichen die gleiche Speicherkapazität besitzen, sei bemerkt, daß, nachdem der schmalbandige digitale Hochfrequenzspeicher 40 mit dem : ; 1/N-tel oder vorliegend dem 25tel der Geschwindigkeit des breitbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 38 arbeitet, der Spei-I eher 40 dazu in der Lage ist, die Tastungsproben eines ihm zu-I geführten Signales zu speichern, welches eine 25fach größere ! Länge hat als ein im breitbandigen digitalen Hochfrequenzspeicher 38 speicherbares Signal. Wie weiter unten im einzelnen aus- : geführt wird, speichert der breitbandige digitale Hochfrequenzspeicher 38 im allgemeinen Tastungen nur eines kleinen Zeitausschnittes des ankommenden Signales. Diese Tastungsproben sind

aber ausreichend, um für ein Signal repräsentativ zu sein, wenn j
i auch für kurze Dauer, wobei die Frequenz f_ct ist (nämlich die ! Summe der Trägerfrequenzkomponente des Basisbandsignales, d. h., die Frequenz f_c'# und der augenblicklichen Ä'nderungsgeschwindigj keit der Phasenwinkelmodulationskomponente des anfänglichen, j vorbestimmten Abschnittes des ankommenden Signales, d. h., j c\ f_c ' (t)), während der schmalbandige digitale Hochfrequenz-. speicher 40 im allgemeinen Tastungsproben eines Signales ent- ^:sprechend der Differenz zwischen der augenblicklichen Frequenz des vorbestimmten anfänglichen Abschnittes des Basisbandsig- ;nales, d. h., f_ctr und der augenblicklichen Frequenz des nach- j folgenden Teiles des Basisbandsignales f_s, speichert, d. h., \ der Frequenzdifferenz f - f_ct· Auf diese Weise wird sämtliche Frequenz- und Phasenwinkelmodulationsinformation des ankommenden; Signales digital gespeichert. Die Trägerfrequenzkomponente f_c* ] und die augenblickliche Änderungsgeschwindigkeit der Phasenwin- .

kelmodulationskomponente eines anfänglichen Abschnittes des i

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ankommenden Signals f_c'(t) werden in dem breitbandigen, mit hoher Tastungsgeschwindigkeit arbeitenden digitalen Speicher 38 gespeichert und die Differenz zwischen der augenblicklichen Frequenz des vorbestimmten anfänglichen Abschnittes des Basisbandsignales f_ct = f_c' + f_c.'(t) und der augenblicklichen Frequenz des nachfolgenden Abschnittes des Basisbandsignales f _ , nämlich die Frequenzdifferenz f_s - f_ct wird in dem schmalbandigen, mit niedrigerer Tastungsgeschwindigkeit arbeitenden digitalen Speicher 40 gespeichert.

Es sei nun mehr ins einzelne gehend der in Phase arbeitende Signalverarbeitungskanal 23 betrachtet und bemerkt, daß der Quadraturkanal 25 in entsprechender Weise arbeitet. In Abhängigkeit von einem ankommenden Signal erscheint am Ausgang der Schwellenwertschaltung 26 ein Signal mit hohem Signalwert auf der Leitung 27, wie in Figur 2A eingezeichnet ist. Als Beispiel sei angenommen, daß das ankommende Hochfrequenzsignal ein "Chirp"-Impuls ,ist, nämlich ein Impuls mit einer Trägerfrequenz f_c, die sich abhängig von der Zeit mit einer konstanten Geschwindigkeit K ,linear erhöht. Die ankommenden Impulse können also folgendermaßen dargestellt werden:

sin

Hierin bedeutet t die Zeit, f_ ist die Trägerfrequenzkomponente und K ist eine zuvor bereits erwähnte Konstante. Die augenblickliche Frequenz f(t) ist durch folgenden Ausdruck zu beschreiben:

j Nach überlagerung in dem Mischer 16 kann die Frequenz des resul

tierenden Basisbandsignales (A.¹ sin {^'(t))) folgendermaßen dargestellt werden: ._ j >_y

oder fc, ■+■

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,Hierin ist f_c' die Trägerfrequenzkomponente des Basisbandsignales und Kt ist die Frequenzmodulationskomponente dieses Basisbandsignales. Der zeitliche Verlauf der Frequenz des empfangenen Signales im Basisbandbereich ist in Figur 2B dargestellt. Das Basisbandsignal wird nach Durchleitung durch den Verstärker 20 in der dargestellten Weise in Serie an den Eingang des breitbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 38 angekoppelt. Der Schreib- bzw. Lese- bwz. Wiedereinspeisungsbetrieb des breitbandigen digitalen Speichers 38 wird durch Steuersignale bestimmt, die dem Speicher von der Steuereinheit 28 über den Steuerbus 36 zugeführt werden und der Lese- bzw. Schreibbetrieb des schmalbandigen digitalen Speichers 40 wird durch Steuersignale bestimmt, welche zu dem Speicher 40 von der Steuereinheit 28 über den Steuerbus 37 gelangen. In Abhängigkeit von einem eintreffenden Signal erzeugt die Steuereinheit 28 ein Schreibsteuersignal auf dem Steuerbus 36 während einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer , wie in Figur 2D eingezeichnet. Vergleicht man Figur 2B mit Figur 2D, so erkennt man, daß in dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel das Schreibsteuersignal auf dem Steuerbus 36 eine wesentlich kürzere Zeitdauer besitzt als die Dauer des empfangenen "Chirp"-Impulses beträgt.

■ Während dieser vorbestimmten verhältnismäßig kurzen Zeitdauer werden Tastungsproben des Basisbandsignales, welche dem Eingang des breitbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 38 zugeführt werden, der Reihe nach in diesem Speicher gespeichert, was mit einer effektiven Tastungsgeschwindigkeit von vorliegend 500 MHz I geschieht. ·

Man erkennt ferner, daß das Basisbandsignal, welches durch den Verstärker 20 geführt worden ist, außerdem über einen begrenzenden Verstärker 43 zu einem Mischer 46 gelangt. Dem Mischer ' wird außerdem der Ausgang des breitbandigen digitalen Hochfrej quenzspeichers 38 zugeführt. Der begrenzende Verstärker 43 und ' der breitbandige digitale Hochfrequenzspeicher 38 erzeugen Aus-

i ' gangssignale, welche dieselben Spannungsauslenkungen aufweisen.

'< Der Mischer 46 dient zur Erzeugung eines Schwebungsfrequenzsig- '■ nales mit einer augenblicklichen Phase gleich der Differenz '<

ί

: - ίο - I

zwischen der augenblicklichen Phase des Basisbandsignales, welches durch den begrenzenden Verstärker 43 gelangt, und der , augenblicklichen Phase des Signales, welches am Ausgang des breitbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 38 erzeugt wird. Dieses Schwebungsfrequenzsignal wird über die Leitung 47 an einen Schalter 45 gelegt. Außerdem wird an den Schalter 45 die Spannung einer Spannungsquelle 49 gelegt. Die von der Spannungsquelle 49 erzeugte Spannung ist konstant und ist gleich der Spannung, welche von dem Mischer 46 erzeugt wird, wenn die augenblickliche Phase des Basisbandsignales und die augenblickliche Phase des am Ausgang des breitbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 38 erzeugten Signales gleich sind. D. h., die von der Spannungsquelle 49 erzeugte Spannung ist gleich der . Null-Schwebungsspannung, die von dem Mischer 46 erzeugt wird. Wenn der Schalter 45, wie in Figur 1 gezeigt, deaktiviert ist, so wird der Eingang des schmalbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 40 elektrisch mit dem Ausgang des Mischers 46 verbunden und die Spannungsquelle 49 ist von dem Eingang des schmalbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 40 getrennt. Wenn andererseits der Schalter 45 durch ein "High"-Signal auf der Leitung 32 aktiviert wird, so wird der Ausgang des Mischers 46 elektrisch von dem Eingang zu dem digitalen Hoch-, frequenzspeicher 40 getrennt und die Spannungsquelle 49 wird elektrisch mit dem Eingang des schmalbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 40 verbunden. Es ergibt sich somit, daß während der vorbestimmten, verhältnismäßig kurzen Zeitdauer, während welcher das Signal auf der Leitung 32 (Figur 2C) einen ■hohen Signalwert besitzt, (d. h., während der anfänglichen !ZeitdauerXT/ während welcher ein Zeitausschnitt des Basisbandsignales getastet und in dem breitbandigen digitalten Hochfreiquenzspeicher 38 gespeichert wird, (der Zeitverlauf der Frequenz ,!dieses Signales ist in Figur 2E dargestellt und im wesentlichen 'gleich der Basisband-Trägerfrequenzkomponente f_c')) ein Schreib-Isteuersignal von der Steuereinheit 28 erzeugt und dem digitalen

^!Hochfrequenzspeicher 40 über den Steuerbus 37 zugeführt wird, wie in Figur 2F dargestellt, und eine konstante Spannung der

! - li -

Spannungsquelle 49 getastet und in dem schmalbandigen digitalen '■ Hochfrequenzspeicher 40 gespeichert wird (d. h. , Tastungen eines iSignales mit im wesentlichen Null-Frequenz, wie in Figur 2H ein-' !gezeichnet ist). Nach der vorbestimmten, verhältnismäßig kurzen

ι ZeitdauderT wird der Schalter 45 durch ein "Low"-Signal auf der Leitung 32 (s. Figur 2C) deaktiviert. Ist dies geschehen, so wird der breitbandige digitale Hochfrequenzspeicher 38 durch ein Steuersignal auf dem Steuerbus 36 (s. Figur 2D) in den Wiedereinspeisungsmodus geschaltet, mit dem Ergebnis, daß die gespeicherten Tastungen durch den breitbandigen digitalen .Hochfrequenzspeicher 38 zirkulieren, was wiederum mit einer !Geschwindigkeit von 500 MHz geschieht. Der Zeitverlauf der !Frequenz des Signales, welches am Ausgang des breitbandigen !digitalen Hochfrequenzspeichers 38 erzeugt wird, ist demgemäß !wie in Figur 2G dargestellt und ist eine sich zyklisch wiederholende Wiedergabe des vorbestimmten anfänglichen Abschnittes |des Basisbandsignales mit der im Basisband gelegenen Trägerfre- ; !quenz, d. h. f_c' + K(t - XiT), worin η die Anzahl der Wiedereinjspeisungen des Signalduplikates ist, das am Ausgang des breit-

^bändigen digitalen Hochfrequenzspeichers 38 erzeugt wird und i
dieses Signal wird dem Mischer 46 über die Leitung 41 zugeführt.

!Gleichzeitig damit wird das ankommende Basisbandsignal nach Durchlauf durch die Verstärker 20 und 43 mit dem zirkulierenden jsignalausschnitt, der aus dem breitbandigen digitalen Hochfre- ! !quenzspeicher 38 abgelesen wird, in dem Mischer 46 gemischt jund das resultierende Schwebungssignal wird von dem Mischer 46 \ ^erzeugt. Das am Ausgang des breitbandigen digitalen Hochfre- \ quenzspeichers erzeugte Signal kann folgendermaßen dargestellt ^! !werden:

und das am Ausgang des Mischers 46 erzeugte Signal läßt sich !folgendermaßen darstellen:

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A "cos

Hierin ist 2<ff f_c n*C- ΚΓΓ"ζ ein zeitunveränderlicher Phasenausdruck und KnT ist eine Frequenzkomponente. Das am Ausgang des Michers 46 auftretende Signal wird dem Eingang des schmalbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers 40 zugeführt. Die Frequenz des am Ausgang des Mischers 46 erzeugten Signales ist in Figur 2H in ihrem Verlauf aufgezeichnet. Hier nimmt die !Frequenz in Schritten von Kf zu. Nachdem sich der digitale \Hochfrequenzspeicher 40 noch im Schreibmodus (Figur 2F) befinjdet, werden die Tastungen des am Ausgang des Mischers 46 erzeugten Signales, dessen Zeitverlauf bezüglich der Frequenz in ;Figur 2H festgehalten ist, abgenommen und in dem schmalbandigen !digitalen Hochfrequenzspeicher 40 mit einer Geschwindigkeit von ;20 MHz eingespeichert.

Es ist festzustellen, daß, wenn die Speicherkapazität der beiden I Speicher 38 und 40 gleich ist, nachdem der schmalbandige digitale 'Hochfrequenzspeicher 40 Tastungen mit einer 25fach niedrigeren 'Geschwindigkeit einspeichert als der breitbandige digitale Hoch-¹frequenzspeicher 38 (wozu er in der Lage ist und dabei doch noch

ι das Nyquist-Kriterium erfüllt, da die erwartete Bandbreite des '. dem schmalbandigen digitalen Hochfrequenzspeicher 40 zugeführten 'Signales 25fach kleiner ist als die erwartete Bandbreite des breitbandigen digitalten Hochfrequenzspeicher 38 zugeführten Signales), der Speicher 40 Tastungen des ihm zugeführten Signales für eine Zeitdauer speichern kann, welche 25fach länger als diejenige ist, welche im Speicher 38 gespeichert werden kann, was ordnungsgemäß ist, da nur ein kleiner Zeitausschnitt des Basisbands ignales gespeichert werden muß, um die Trägerfrequenzkom-' ponente zu speichern, während eine längere Zeitdauer gespeichert > werden muß, um die Phasenwinkelmodulationskomponente des Signales

i speichern zu können.

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'Für die Wiederaussendung wird die Löschschaltung 56 durch ein Steuersignal auf der Leitung 58 aktiviert, wie in Figur 21 aufgezeichnet ist und die digitalen Speicher 38 und 40 werden, wie in den Figuren 2D und 2F gezeigt ist, in den Lesebetrieb geschaltet. Es sei bemerkt, daß vor der Aktivierung der Löschschaltung 56 die aus dem Speicher 38 herausgelesenen Signale daran gehindert werden, zu dem Wanderwellenröhrenverstärker zur Wiederaussendung zu gelangen. Wenn eine Wiederaussendung gewüscht wird, so schaltet die Steuereinheit 28 den breitbandigen digitalen Speicher 38 mittels eines Signales auf dem Bus 36 in den Wiedereinspeisungsmodus und schaltet außerdem den schmalbandigen digitalen Speicher 40 über ein Steuersignal auf dem Steuerbus 37, wie in den Figuren 2D und 2F gezeigt, in den Lesebetrieb, so daß Tastungen des anfänglichen Zeitausschnittes des Basisbandsignales, welche in dem breitbandigen digitalen Speicher 40 gespeichert sind, mit einer Geschwindigkeit von 500 MHz wiedergewonnen und für eine verhältnismäßig lange Zeitdauer in Umlauf gesetzt werden. Der zeitliche Verlauf dieses Signales ist in Figur 2G aufgezeichnet. Gleichzeitig damit werden die Tastungen, welche in dem schmalbandigen digitalen Speicher 40 gespeichert sind, aus dem Speicher mit einer Geschwindigkeit von 20 MHz herausgelesen. Der Zeitverlauf der Frequenz dieses Signales ist in Figur 2H gezeigt. Die aus dem breitbandigen digitalen Speicher 38 und die aus dem schmalbandigen digitalen Speicher 40 herausgelesenen Signale werden zusammen an einen Mischer 42 gelegt und kombinieren sich dadurch zu einem Signal am Ausgang des Mischers 42, welches eine Basisbandfrequenzkomponente f_c' und eine Phasenwinkelmodulationskomponente 6(t) hat. Dies ist ein Signal, welches die-' selben Frequenzeigenschaften wie das nach abwärts umgesetzte Basisbandsignal hat, das vom Mischer 16 erzeugt wird. Das in ι dieser Weise erzeugte rekonstruierte Basisbandsignal (sein

zeitlicher Verlauf der Frequenz ist in Figur 2J gezeigt) wird frequenzmäßig nach aufwärts in ein Hochfrequenzsignal umgesetzt, indem das rekonstruierte Basisbandsignal (nämlich das ι Ausgangssignal des Mischers 42) einem Mischer 51 zugeführt

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wird, zu dem auch das Lokaloszillatorsignal gelangt, das vom ^! Lokaloszillator 18 erzeugt wird. Das nach aufwärts umgesetzte Signal wird dann mit dem nach aufwärts umgesetzten, von dem Quadraturkanal 25 erzeugten Signal in der Kombinationsschaltung 35 kombiniert, wie oben beschrieben wurde, um auf diese Weise eine Rekonstruktion des empfangenen Hochfrequenzimpulses zu erzeugen. Der erzeugte Impuls durchläuft dann die aktivierte Löschschaltung 56, gelangt zu dem Wanderwellenröhrenverstärker 60 zur Verstärkung und wird von der Antenne 62 wieder ausgesendet.

Dem Fachmann bietet sich im Rahmen der Erfindung eine Anzahl ι von Abwandlungs- und Weiterbil^ungsmöglichkeiten. Beispielsweise können anstelle der Mischer digitale logische Schal- ; tungen, etwa in Gestalt von EXKLUSIV-ODER- oder EXKLUSIV-WEDER-Schaltelementen verwendet werden. Außerdem ist das System in • der Lage, andere Signale anstelle der Chirp-Impulse zu speichern, beispielsweise CW-Dopplerverschiebungssignale, Dopplerimpulssignale, linear oder nichtlinear frequenzmodulierte Sig— nale, nichtlineare Chirp-Impulse, phasenkodierte Signale oder Impulssignale, vorausgesetzt, daß die Frequenzmodulationskomponente kleiner ist als die Bandbreite des schmalbandigen digitalen Hochfrequenzspeichers.

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Claims

Patentansprüche

1. Digitale Speichereinrichtung zur digitalen Speicherung von Tastungsproben eines empfangenen Signales mit einer Trägerfrequenzkomponente und einer Phasenwinkelmodulationskomponente und zur nachfolgenden Rekonstruktion des empfangenen Signales aus den gespeicherten Tastungsproben, gekennzeichnet durch

a) ein Paar digitaler Speicher (38, 40), deren erster Tastungsproben eines ihm zugeführten Signales mit einer relativ hohen Geschwindigkeit und deren zweiter Tastungsproben eines ihm zugeführten Signales mit verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit speichert;

b) Mittel (28, 29, 20, 43, 45, 46, 48, 49) zur Ankopplung des empfangenen Signales an den ersten des Paares digitaler Speicher (38, 40) während einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer

zur Speicherung von Tastungsproben, welche für *

die Trägerfreguenzkomponente repräsentativ sind und zur Ankopplung des empfangenen Signales an den zweiten des Paares der digitalen Speicher für eine verhältnismäßig lange Zeitdauer zur Speicherun" "^n Tastungsproben, welche für die Phasenwinkelmodulationskomponente des empfangenen Signales repräsentativ sind sowie zur zyklischen Wiederentnahme während einer verhältnismäßig langen Zeitdauer und bei verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit, von in den ersten des Paares digitaler Speicher gespeicherten Tastungen entsprechend der Trägerfrequenzkomponente und zur Wiederentnahme, während einer verhältnis~ä ig langen Zeitdauer und bei verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit, von

Tastungen aus dem zweiten des Paares digitaler Speicher entsprechend der Phasenwinkelmodulationskomponente und

c) Mischeinrichtungen (42) zur Mischung der zyklisch entnommenen Daten aus dem ersten des Paares digitaler Speicher mit Tastungen aus dem zweiten des Paares digitaler Speicher zur Erzeugung eines zusammengesetzten Signales, welches eine Rekonstruktion des empfangenen Signales ist.

2. Digitale Speichereinrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale.

a) Ein Paar digitaler Speicher, deren erster Tastungsproben\ eines ihm zugeführten Signales mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit speichert und deren zweiter Tastungsproben eines ihm zugeführten Signales mit verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit speichert;

b) Mittel zur Ankopplung eines Eingangssignales an den ersten des Paares digitaler Speicher;

c) ein Mischer;

d) Mittel zur Ankopplung des Eingangssignales an den Mischer;

e) Mittel zur Veranlassung der Einspeicherung von Tastungsproben eines Anfangsabschnittes des Eingangssignales an den ersten des Paares digitaler Speicher zur zyklischen Wiederentnahme der Tastungsproben, die in dem ersten digitalen Speicher gespeichert sind, mit

verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit und zur Ankopplung dieser zyklisch wiederentnommenen Tastungsproben an den Mischer gleichzeitig mit der Ankopplung eines Teiles des Eingangssignales im Anschluß an den anfänglichen Abschnitt des Eingangssignales an diesen Mischer;

f) Mittel zur Ankopplung des Ausgangssignales des Mischers an den zweiten des Paares digitaler Speicher und

g) Mittel zur Veranlassung der Speicherung der in dem zweiten des Paares digitaler Mischer gespeicherten Tastungsproben des am Ausgang des Mischers dargebotenen Signales, wobei diese Tastungsproben mit verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit gespeichert werden.

3. Digitale Speichereinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen weiteren Mischer, zu dem die Ausgangssignale des Paares digitaler Speicher gelangen, um die zyklisch aus dem j ersten des Paares digitaler Speicher abgelesenen Tastungsproben

j mit Tastungsproben zu kombinieren, welche aus dem zweiten des j Paares digitaler Speicher entnommen werden.

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4. Digitale Speichereinrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Einrichtungen zur Zuführung eines Eingangs signales an ein Paar von Signalverarbeitungs kanälen;

b) ein Paar digitaler Speicher , von denen je einer in einem entsprechenden des Paares von Signalverarbeitungskanälen angeordnet ist;

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c) eine Kombinationsschaltung, die an die Ausgänge der digitalen Speicher angekoppelt ist und

d) einen Mischer, der in dem zweiten des Paares von Signalverarbeitungskanälen angeordnet ist und vom Ausgang der im ersten Signalverarbeitungskanal angeordneten Paar von digitalen Speichern gespeist wird, wobei der Ausgang dieses Mischers mit dem Eingang des zweiten des Paares von digitalen Speichern gekoppelt ist.