DE1931963B2 - Naeherungswarn-transponder fuer flugzeuge, insbesondere fuer hubschrauber - Google Patents

Description

:inen Höhenmesser zum Erzeugen eines ersten, zur eine Antwort von einem Flugzeug empfangen kann, Flugzeughöhe proportionalen Signals; einen Sägezahn- welches sich außerhalb des 2000-Fuß-Bereiches begenerator, der von einem zweiten (18. Zählschntt) findet, wobei dieses Flugzeug von einem sich ebenfalls Auslösesigiial zum Erzeugen eines zeitproportionalen außerhalb des 2000-Fuß-Bereiches befindlichen Flug-Signals gestartet werden kann, wobei dieses Signal 5 zeug abgefragt wurde. Um diesen möglichen Störzur Höhe des abfragenden Flugzeugs proportional einfluß zu beseitigen, sind die Abfragen des Transist; Schaltungsanordnungen zum Vergleichen des ponders pulslagemoduliert, so daß wenigstens zwei ersten und zweiten Signals, um dadurch ein Signal zu aufeinanderfolgende Antsvorten während zweier auferzeugen, wenn die Höhe des Flugzeugs gleich der cinanderfolgender Öffnungen des Bereichstores emp-Höhe des abfragenden Flugzeugs ist; eine auf das io fangen werden müssen, bevor der Pilot eine Infor-Höhengleichheitssignal ansprechende Schaltung zum mation über eine Kollisionsgefahr erhält.
Erzeugen eines der Höhe des Flugzeugs entsprechenden Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Signals; eine zweite Impulsquelle, die einen Impuls Näherungswarn-Transponders nach der Erfindung erzeugt, wenn sie durch das der Höhe des Flugzeugs ist vorgesehen, daß die Zähleinrichtung eine Vielzahl entsprechende Signal getriggert wird, wobei dieser 15 von bistabilen Elementen enthält, die so angeordnet erzeugte Impuls an den Eingang der Pulsverzögerungs- sind, daß sie in die angelegten Pulse zählen, und daß einrichtung geführt ist; ein zweites UND-Gatter, sie Tore enthält, die auf die Zustände der bistabilen das durch das der Höhe des Flugzeugs entsprechende Elemente zum Erzeugen der Zählsignale ansprechen. Signal geöffnet werden kann und an verschiedene Dabei ist vorgesehen, daß der zeitliche Abstand Ausgänge der Pulsverzögerungseinrichtung ange- ao der Taktpulse lang ist, verglichen mit der Zeit, die schlossen ist, um die Höhenpulsgruppe zu erzeugen; verstreicht, und zwar von einem der Taktpulse bis Einrichtungen zum Modulieren und Senden der Be- zum Eintreffen des dritten Zählsignals (48. Zählschritt) reichs- und der Höhenpulsgruppe; eine Empfangs- und daß die Zeitdauer zwischen dem 48. und 53. Zähleinrichtung, die durch das den Oszillator triggernde schritteinembestimmtenEntfernungsbereich (200OFuB) Signal gesperrt werden kann und Antworten vom as vom Flugzeug aus entspricht, so daß die Antworten eindringenden Flugzeug empfangen und demodulieren von in dieser Entfernungsbereich eindringenden Flugkann, wobei diese Empfangseinrichtung eine dritte zeugen beim abfragenden Flugzeug während dieser Pulsquelle enthält, die an den Eingang der Pulsver- Zeitdauer (48. bis 53. Zählschritt) eintreffen,
zögerungseinrichtung angeschlossen ist; eine auf ein Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält die Dekodnttes (48. ZähischriU) Zählsignal ansprechende Stlial- 30 diereinrichtung eine auf die Takt oder Zeitsteuertung zum Erzeugen eines Bereichstorsignals, wobei die pulse ansprechende Schieberegistereinrichtung zum Empfangseinrichtung durch das Bereichstorsignal Erzeugen eines Alarmsignals, nachdem eine bestimmte während einer bestimmten Zeitperiode empfangsbereit Anzahl von aufeinanderfolgenden Antworten des eingeschaltet werden kann; und schließlich Einrichtungen, dringenden Flugzeugs dekodiert sind. Die elektrodie an verschiedene Ausgänge der Pulsverzögerungs- 35 nische Schaltung zum Erzeugen des ersten Signals enteinrichtung angeschlossen sind und durch das Be- hält ein bistabiles Element, wobei das erste Signal reichstorsignal qualifiziert werden, um die Antworten erzeugt wird, wenn sich dieses Element in einem ersten des eindringenden Flugzeugs zu dekodieren. stabilen Zustand befindet, und ein zweites Signal

Die vorliegende Erfindung schafft also einen Nähe- erzeugt wird, wenn sich das Element in einem zweiten rungswarn-Transponder, in dem ein digitaler Zähler 40 stabilen Zustand befindet; dieses Element kann auf und eine Logikschaltung zur Anwendung gelangen ein viertes Zählsignal (54. Zählschritt) zum Erzeugen und einen Antwortsender ergeben, der eine Ver- des zweiten Signals ansprechen und stellt die Zählzögerungsleitung und geeignete Gatterschaltungen einrichtung zurück, und das Bereichstorsignal wird enthält, so daß also eine Nachricht bestehend aus der durch das vierte Zählsignal (54. Zählschritt) gelöscht; Bereichspulsgruppe und der Höhenpulsgruppe ge- 45 die Empfangseinrichtung wird durch das zweite sendet werden kann. Es wird von jedem eindringenden Signal empfangsbereit gemacht.
Flugzeug, welches diese Nachricht empfängt, ein Der Transponder nach der Erfindung enthält zu-Höhenvergleich vorgenommen, und dieses eindringende sätzlich folgende Einrichtungen: eine vierte Ga .erFlugzeug sendet eine Antwort, wenn festgestellt wird, schaltung, die durch das zweite Signal qualifizierbar daß es sich selbst auf gleicher Hohe mit dem ab- 5° ist und Eingänge aufweist, die an bestimmte Ausgänge fragenden Flugzeug befindet, und zwar innerhalb der Pulsverzögerungseinrichtung angeschlossen sind, plus oder minus 300 Fuß. Diese Antwort wird nach um das bistabile Element in den ersten Zustand und einer kurzen Verzögerung in Form eines Pulskode ein anderes bistabiles Element ebenfalls in seinen ersten gesendet, der von den Abgriffen einer Verzögerungs- Zustand zu triggern, wann immer eine empfangene leitung des Transponders des eindringenden Flugzeugs 55 Bereichspulsgruppe durch die Pulsverzögerungseinabgeleitet wird. richtung dekodiert wird, wobei der Oszillator von dem

Nach derselben festen Verzögerung öffnet der ab- ersten Signal eingeschaltet werden kann; eine fünfte

fragende Transponder ein Bereichstor, welches einer Gatterschaltung, die durch das erste Zustandssignal

Signallaufzeit von 2000 Fuß entspricht, so daß jegliche des anderen bistabilen Elementes qualifizierbar ist

Antworten innerhalb eines Bereiches von 2000 Fuß 60 und Eingänge aufweist, die an bestimmte Ausgänge

und innerhalb eines Höhenbereiches von ±300 Fuß der Pulsverzögerungseinrichtung angeschlossen sind,

empfangen werden können. Die Antworten eines um bei Höhengleichheit einen Impuls zu erzeugen,

Flugzeugs, welches sich außerhalb des Bereiches von wenn die empfangene Höhenpulsgruppe durch die

2000 Fuß befindet, treffen erst nach dem Schließen Pulsverzögerungseinrichtung dekodiert ist; eine zweite

des Bereichstors ein und bleiben somit ohne Wirkung. 65 auf den durch den Höhenvergieich erzeugten Impuls

Dort, wo die Anzahl der Flugzeuge groß ist und ansprechende Vergleichseinrichtung zum Vergleichen

über den Bereich von 2000 Fuß hinaus verteilt sind, des ersten elektrischen Signals, das um einen zu einem

ist es grundsätzlich möglich, daß der Transponder bestimmten Höhentoleranzbereich proportionalen Be-

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versetzt oder verset toder

™das

trag zum reiten elektnschen
verschoben ist und rmt ^™
Signal zum Erzeugen eines

zweite elektrische S^J""*J^LhdaTver-Höhentoleranzbereichs fallt, wie dies üurcn a

setzte oder /erschobene erste ^^ktr'^sche ^ f g * stimmt ist; Schaltungen die auf das erste »ig des anderen bistabilen Elements und au!erη fünftes Zählsignal (41. Zählschntt) <>^^^ύαΖ ein Antwort-Signal zu erzeugen eine To^hanung, die auf das Antwortsignal ansprechen kann um aie

Empfangseinrichtung zu »P^ST^SL llZfOhrene.ne

quellezu

einrichtung, wenn diese
getriggert wird; und schließlich tungen, die durch das *<^*Ζ± signal qualifizierbar sind und deren

stimmte Ausgänge der ^^g angeschlossen sind, und zwar zur Erze

Plppe wobei die dritte Pulsg innerhalb des 2000-Fuß-Bereiches befindet. Nachdem ι _{Berdchstor geschlossen W}u_rde, kehrt der Transponder in den Antwortbetrieb zurück, und zwar fur ^en Rest einer 1 Sekunde währenden Penode.

Im Antwortbetrieb vergleicht das eindringende Flugzeug, nachdem es die Abfragesigna.e empfangen _hat ⁸ _die ^gköhe des abfragenden Flugzeugs mit seiner ^ _{wM ejne Antwort} entsprechend

^ Unterschied oder eine Antwort ent-

P*^che*^{d einem} S^erin*^{en Unterschied 6}^·*' ν ^ _Unterschied dann gegeben ist,

^^ ^ Höhenunterschied der zwei Flugzeuge relativ zueinander ±300 Fuß beträgt, jedoch nicht ^.^ ^ _{±1(J0Fuß ume},schreitet, oder es ,. _{wird eine Antworl} entsprechend Höhengleichhe.t eingeleitet, wenn der Höhenunterschied zwischen den ζΛ Flugzeugen weniger als ±100 Fuß beträgt.

Diese Antwort trifft dann während der Öffnungszeit des Tores (in F i g. 1 mit 14 bezeichnet) am abfragenden ^. _{n die Entfernung zwisc}hen den zwei

stimmte Ausgänge ^g^SJfSffi des Tores (in F i g. 1 mit 14 bezeichnet) am abfrag

angeschlossen sind, und zwar zur Erzeugung der amten ^. _{wenn die Entfernung zwisc}hen den zwei

Pulsgruppe, wobei die dritte Pulsgruppe durch die S^* ^,_{einer odef} ^_{0n 2000 Fuß ist}. _{Die A}nt-

Sendeeinrichtung ausgesendet wira^ _t inem weiter entfernten Flugzeug wird nicht

dektnsche

zum zum

eb^g _{ung zwisc}he S^* ^,_{einer odef} ^_{0n 2000 Fuß ist}. _{Die A}nt-

_{wort von} einem weiter entfernten Flugzeug wird nicht ^ve™^b^^et _{enden soU auf F}, _{2 näher} eingegangen werden.

Ein nicht dargestellter Taktgeber erzeugt pulslagemodulierte Pulse mit einer Periodendauer von g ^ ^ _UND._Gattef ^ _{zugeführt werderj)}

welches unter der Voraussetzung, daß das Flip-Flop 32 ^ ^.^^ ^ -_{n Ber}e_itschaft gesetzt wnd, so daß - _d[_{e Im}p_U,_{se dort} hindurchgelangen können und zum

Anschluß 34 gelangen, ebenso durch das ODER- ^^ ^ ^ _und ^ _F^_{Hop 32 m semen}

_{n eine}n Zustand versetzen. Das dadurch erzeugte Ausn _{des Fü F1 32 erregt den} Oszillator 37,

der daraufhin eine Folge von Taktpulsen erzeugt mit _z. _B. einer Periodendauer von 1,45 Mikrosekunden, g die dann zum Hauptzähler 39 gelangen, der aus eine, en Puls Anordnung bistabiler Elemente und Gatterschaltungen ^eugt, 4o bestehen kann, um die Taktpulse zu zählen und um ^e™ J.; _Ausgangssignale bei verschiedenen Zählschntten zu ate d» gs» ^ _{Zählerausgangssignal erscheint z}. _B.

^^ ^_a .^^ _&^ _{wenn die Zählung} ^ _g ^ _{auf def Leitung 39c beim} zähl-₁₈,_auf der Leitung 39rf beim Zählschntt 40, auf ^ Leitung 39e bei dem Zählschntt 41, auf der Leitung 39/ beim Zählschritt 48 und auf der Leitung 39 ^ beim Zählschntt 54.

_Der am Ausgang des UND-Gatters 30 erscheinende ^ _Taktpuls gelangt durch das ODER-Gatter 49 zur Verzögerungsleitung 48, die eine Folge von Impulsen erzeugt, die in einer bestimmten zeitlichen Beziehung

zum eingegebenen Triggerimpuls stehen:

^ ^b e^ ^ ^ _{Qhne Verzögerungj ein} ^_n.

55 puls mit einer Verzögerung ^on einer Impulsbreite, P^ ^ ^ ^^ _{Verzögerung von zwd Impuls}.

breiten, ein Impuls mit einer Verzögerung von drei Impulsbreiten, ein Impuls mit einer Verzögerung von vier Impulsbreiten und ein Impuls mit einer Verzöge-_{6q rung VOQ sieben} Impulsbreiten, wie dies an den Ausgängen der Verzögerungsleitung angegeben ist. _Der Taktimpuls stellt ebenso das Flip-Hop 36 zurück, _{SQ daß dadurch das} UND-Gatter 38 in Bereitschaft d d d Al b d Rk

Pulsgruppe, wobei die
Sendeeinrichtung ausgesendet^ ^

finding "derart⁰ ausgelegt, daß das

Signal aus einer Spannung ^^

zur Höhe des Flugzeugs ist

einrichtung einen ^&p^

durch das zweite Zählersignal

Erzeugen dner Spannung »

nal zur Höhe des Flugzeugs ist

zum Ändern der Größe des ersten £

folgende Einrichtungen ^*^_u ™S,Senden

dem ersten der Höhe des Flugzeugs entsprecnena^

Signal eine Spannung, die n.^ied"f^r "· Spannung, die größer ist als die Spannung Signals, aufdrücken wobei die ^^ schaltung ein erstes Fehlersignal Spannung größer ist als das ^e^ und wobei die zweite ^^'
auf den durch den ^Höhenverf ansprechen kann und ein zweit« F™£Γ& wenn das zweite elektrische Signal großer Spannung mit dem niedrigen Wert, jedocn Kieme als die Spannung mit ^m groUeren «c.

Im folgenden wird cue Erfindung Ausführungsbeispiels unter Hinweis nung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die grundlegende Form eines

F i g. 2 ein Blockschaltbild der 8™ einrichtungen und der logischen Transponders nach der Erfindung

F i g. 3 ein Blockschaltbild eier

tungen des Sendeteils, HShenvereleichs-

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Hohenvergieicns

einrichtung und Alarmschaltuna

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Atarn«ch^allung.

Gemäß Fig. 1 sendet em ™^P°ⁿ£ . _Bereichs. fragenden Flugzeugs «"^ Pg^SSSrooe 12 nachpukgruppe 10, welcher die Höh«^JJg^ folgt, deren Abstand von der B«eW ζ^ eine üneare Funktion der Flugzeugnu^ _fe festen Wert zur Berücksichtigung von £*?"=

ist Nach dem Senden dieser beiden J^g^ _{SQ daß dadurch das} UNDGatter 38 in Bereitschaft 69,6 Mikrosekunden nach ^dem °^e^ _{ein Emp}. gesetzt wird, und das Ausgangssignal bei der Ruckpulsgruppe, wird im abfragenden t-uig«j ν steUung des Flip-Flops 32 kann nun dort hindurch-FanjSchstor (in FiS-¹J^¹⁴JASJS, gelangen und gelangt weiter durch das UND-Gatter 42, öffnet, damit eine Antwort auf die vomι ao & _{m!cte m} Bereitschaft gesetzt ist, wenn die Zahlung Hagzeug gesendete Anfrage » j^J™£^ Flugzeug im Zähler 39 noch nicht den 8. Zählschritt erreicht langen kann, wenn sich das am - 209 550/56

₄₅

_Schal.

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9 * 10

hat, so daß ein Bereichssignal am Eingang 43 für die Flugzeug die Höhen vergleicht und die entsprechenersten sieben Zählschritte des Zählers 39 erscheint. den Impuiskodes erzeugt, soll an späterer Stelle bein F i g. 3 setzt das Bereichssignal am Eingang 43 schrieben werden, es ist jedoch an dieser Stelle ausdas l'ND-Gatter 102 in Bereitschaft, so daß der unver- reichend festzustellen, daß diese Impulskodes vom zögerte dritte und siebte Impuls, die durch die Ver- 5 eindringenden Flugzeug lm einem solchen Zeitpunkt zögerungsleitung 48 "on F i g. 2 erzeugt wurden, hinsichtlich der empfangenen Bereichspulsgruppe gedurch die Gatter *01, 102 und 103 hindurchgelangen sendet werden, daß die Kodes vom abfragenden Flugkönnen. Diese Impulse umfassen die Bereichspuls- zeug während einer bestimmten Bereichstoröffnungsgruppe 10, die in F i g. 1 gezeigt ist, und sie werden im periode empfangen werden können, die durch die Verstärker 104 verstärkt und geformt und werden io Zähldauer vom 48. zum 53. Zählschritt des Zählers 39 dann zu einem Sender übertragen, so wie moduliert bestimmt ist und also nur dann Signale verarbeitet und ausgesendet werden. 3eim Erreichen des 8. Zähl- werden, wenn die Entfernung zwischen abfragendem schritts des Zählers 39 schließt das UND-Gatter 42, Flugzeug und eindringendem Flugzeug weniger oder und damit wird die Übertragung der Impulse der gleich 2000 Fuß beträgt.

Bereichspulsgruppe beendet. »5 Um zu zeigen, wie der Transponder während der Bein 18. Zählschritt des Zählers 39 triggert ein oben definierten Periode ein Bereichstor öffnet und Impuk, der auf der Leitung 39 c erscheint, den Säge- wie dieser Transponder eine Antwort auf seine Bezahngenerator 110 (F i g. 4), der daraufhin an seinem reichspulsgruppe und Höhenpulsgruppe verarbeitet, Ausgang eine Sägezahnspannung abgibt, die mit der sei erneut auf F i g. 2 eingegangen. Beim 48. Zahl-Höhe des Flugzeugs in Verbindung gebracht wird, wie 20 schritt des Zählers 39 wird die Leitung 39/ erregt dies noch aus der folgenden Beschreibung hervor- und damit das Flip-Flop 63 in den anderen seiner gehen wird. Diese Spannung wird im Vergleicher 114 zwei möglichen Zustände gebracht. Die dadurch entmit einer Spannung verglichen, die zur Flugzeughöhe stehende Ausgangsgröße des Flip-Flops gelangt durch proportional ist und im Höhenmesser 111 erzeugt das ODER-Gatter 66 zum Anschluß 71, wo sie den wurde. Wenn die Spannung des Sägezahns gleich der ^s Transponderempfänger während dieser Bereichstor-Spannung ist, die proportional zur augenblicklichen periode in Empfangsbereitschaft setzt. Während Höhe ist, dann erzeugt der Vergleicher 114 ein der dieses Intervalls werden alle empfangenen Im-Höhengleichheit entsprechendes Signal, welches am pulse durch das ODER-Gatter 49 der Verzögerungs-Anschluß 118 erscheint. In F i g. 2 setzt das Höhen- leitung 48 zugeführt. Diese Signale werden nach gleichheitssignal am Anschluß 118 das UND-Gatter ^o Maßgabe der Höhe, niedrige oder gleiche Höhe, aus-57 in Bereitschaft, so daß das durch Rückstellen gewählt, indem die entsprechenden Verzögerungserzeugte Ausgangssignal des Flip-Flop.» 36 dort hin- leitungsanschlüsse gleichzeitig überprüft werden, und durc^gelaugen kann und das Flip-Flop 58 in den zwar in einer Weise, wie die; durch die Schaltung anderen Zustand versetzt Das von diesem Flip-Flop nach F i g. 5 veranschaulicht ist, auf die nun näher dadurch abgegebene Ausgangssignal erscheint am 35 eingegangen werden soll. Da der Anschluß 69 erregt Anschluß 59 und triggert zusätzlich den monostabilen ist, während das Flip-Flop 63 sich in seinem anderen Multivibrator 60, der einen Impuls durch das ODER- Zustand befindet, sind die Gatter 152 bis 154 praktisch Gatter 49 dem Eingang der Verzögerungsleitung 48 während der Bereichstorperiode in Bereitschaft gezuführt, setzt. Man erkennt nun, daß, wenn drei aufeinander-In F i g. 3 muß nun das UND-Gatter 109 in Bereit- 40 folgende Impulse während dieser Periode empfangen schaft gesetzt sein, so daß die von der Verzögerungs- werden, das Gatter 154 öffnet und das Schiebeleitung 48 erzeugten unverzögerten vierten und siebten register 158 einen Impuls erhält, während die Inverter-Impulse durch die Gatter 108, 109 und 103 gelangen stufen 150 und 151 verhindern, daß die ODER-Gatter können und als Höhenpulsgruppe, wie zuvor be- 152 und 153 öffnen. Wenn zwei aufeinanderfolgende schrieben, gesendet werden können, und zwar genauso 45 Impulse empfangen werden, öffnet das ODER-gesendet, wie die Bereichspulsgruppe gesendet wurde. Gatter 152 und das Schieberegister 156 erhält einen Es geht nun klar hervor, daß der Abstand zwischen Impuls. Wenn das Impulspaar, dessen Impulse um der Bereichspulsgruppe und der Höhenpulsgruppe ein eine Impulsbreite getrennt sind, empfangen wird, so Maß für die Höhe des Flugzeugs ist. wird das ODER-Gatter 153 geöffnet, und das Schiebe-Beim 40. Zählschritt des Zählers 39 erzeugt der 50 register 157 erhält einen Impuls. Ein nachfolgender Zähler auf der Leitung 39 d ein Signal, welches das Taktimpuls kann eventuell am Anschluß 34 erFlip-Flop 58 in den einen Zustand versetzt, wodurch scheinen, der hier und in F i g. 2 gezeigt ist, um die die Sendung der Höhenpulsgruppe beendet wird. Schieberegister zu verschieben. Die Schieberegister Eit eindringendes Flugzeug, welches die Bereichs- können in geeigneter Weise Zweistufenregister sein, und Höhenpulsgruppe empfängt, vergleicht nun die 55 so daß zwei aufeinanderfolgende identische Ar.tvon den empfangenen Signalen angegebene Höhe mit Worten erforderlich sind, um einen Alarm aaszuseiner eigenen Höhe und sendet daraufhin drei auf- lösen. Diese Tatsache zusammen mit der Tatsache, daß einanderfolgende Impulse, wenn es feststellt, daß die die Abfragen pulslagemoduliert sind, vermindert die Höhen mit einer Toleranz von ±100 Fuß koinzidieren, Wahrscheinlichkeit, einen Falschalarm auszulösen, oder sendet zwei aufeinanderfolgende Impulse, wenn 60 insbesondere bei eindringenden Flugzeugen, die eine es feststellt, daß seine eigene Höhe mehr als IOC Fuß, Entfernung von mehr als 2000 ^üuß aufweisen,
jedoch weniger als 300 Fuß von der Höbe des ab- Am Zähler 39 versetzt ein Impuls 54, ein Zählimpuls fragenden Flugzeugs abweicht, oder es sendet ein auf der Leitung 39&, das Flip-Flop 63 in den einen Impulspaar mit einem Impulsabstand von einer Im- seiner Zustände, wodurch der Empfänger gesperrt pulslänge zwischen den Impulsen, wenn es feststellt, 65 wird und das Bereichstor geschlossen wird. Der daß seine eigene Höhe mehr ais 100 Fuß, jedoch Zähler 39 und das Flip-Flop 32 werden ebenso zuweniger als 300 Fuß von aer Höhe des abfragenden rückgestellt, und dadurch wird der Oszillator 37 geFlugzeugs abweicht Die Art, in der das eindringende sperrt, und der Empfänger des Transponders wird

X*3 .

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durch das Gatter 66 erneu* einpfangsbereit geschaltet, Höhen zueinander in dem 300-Fuß-Bereich bewegen, so daß der Transponder in den empfangsbereiten Zu- Daß diese Spannungen wirklich die Höhe des einstand zurückkehrt. dringenden Flugzeugs und des abfragenden Flugzeugs

Es ist nun erforderlich zu zeigen, wie ein eindringen- darstellen., läßt sich aus dem folgenden ersehen,
des Flugzeug, welches die Bereichspulsgruppe und die 5 Da der Zähler 39 18 Impulse von der Vorderflanke Höhenpulsgruppe empfängt, die Antwort bildet und des ersten Impulses der Bereichspuhgruppe bis zum sendet. Gemäß F ι g. 2 und unter der Annahme, daß Start des Sägezahngenerators zählt, wenn der Transder Transponder sich im empfangsbereiten Zustand ponder abfragt, und 18 Zählschritte von der Vorderbefindet, werden Signale, die am Transponderempfän- flanke des ersten Impulses der Bereichspulsgrupne bis ger eintreffen, demoduliert und d'irch das ODER- io zum Start des Sägezahngenerators zählt, wenn der Gatter 49 der Verzögerungsleitung 48 zugeführt. Die Transponder antwortet, so läßt sich ersehen, daß die richtigen Verzögerungsleitunssanschlüsse sind zum Beziehung zur Höhe, die in der Höhenpulsgruppe Eingang des UND-Gatters t4 geführt, so daß nach pulslagemoduliert kodiert ist, aufrechterhalten bleibt, Empfang einer Bereichspulsgruppe ein einzelner Im- ob sich nun der Transponder im abfragenden oder puls durch das UND-Gatter 44 hindurchgelangt und 15 antwortenden Zustand befindet. Es sei nun angedie Flip-Flops 32 und 36 in den anderen Zustand ver- nommen, daß sich das abfragende Flugzeug und das seizt, so daß erneut die Taktimpv'se des Oszillators 37 eindringende Flugzeug innerhalb des 300-Fuß-Höhenim Zähler 39 gezählt werden. Es sei hervo gehoben, bereiches befinden. Beide Vergleicher 116 und 117 daß der Zähler 39 nur startet, nachdem die gesamte erzeugen Ausgangsspannungen. Die Ausgangsspan-Bereichspulsgruppe empfangen ist. Da sich das ao nung des Vergleichers 117, der durch den Inverter Flip-Flop 36 im anderen Zustand befindet, ist der 123 wirkt, setzt die UND-Gatter 121 und 122 außer Empfänger nun darch das NAND-Gatter 64 emp- Bereitschaft, während das Flip-Flop 127 in seinen fangsklar geschaltet, und das UND-Gatter 46 ist anderen Zustand gebracht wird. Bei einem anderen teilweise in Bereitschaft gesetzt, so daß nach Empfang Beispiel, wenn sich die verglichenen Höhen innerhalb und Dekodierung des Höhenimpulses durch die Ver- »5 des 300-Fuß-Bereiches, jedoch außerhalb des 100-Fußzögerungsleitung 48 ein Impuls durch das UND- Bereiches bewegen, erzeugt der Vergleicher 116 eine Gatter 46 gelangt und das Flip-Flop 54 in seinen Ausgangsspannung. Wenn die Höhe des eindringenden anderen Zustand versetzt. Zusätzlich erregt dieser Flugzeugs oberhalb der Höhe des abfragenden Flug-Impuls, der nur nach dem Empfang der vollständigen zeugs liegt, so erzeugt der Vergleicher 114 ebenso Höhenpulsgruppe erscheint, momentan den An- 30 eine Ausgangsspannung, so daß das Gatter 121 geschluß 47. Zusätzlich wird beim IS. Zählschritt im öffnet wird und das Flip-Flop 124 in den anderen Zähler 39 die Leitung 39 c erregt, wodurch der Säge- Zustand gebracht wird, während das UND-Gatter zahngenerator 110 in F i g. 4 startet. 122 außer Bereitschaft gesetzt wird. Für den Fall,

Es soll nun auf F i g. 4 eingegangen werden. Die daß die Höhe des eindringenden Flugzeugs unterhalb

Ausgangsspannung des Sägezahngenerators, die, wie 35 der Höhe des abfragenden Flugzeugs liegt, wird das

dargelegt wurde, proportional zur Höhe des Flugzeugs Flip-Flop 126 in den anderen seiner zwei Zustände

ist, wird den Vergleichern 114,116 und 117 zugeführt. versetzt.

Es wira eine zur Höhe des Flugzeugs proportionale In F i g. 2 setzt beim Zählschritt 41 das Signal auf

Spannung erzeugt, und zwar, wie dies schon erwähnt der Leitung 39 e das Flip-Flop 53 in seinen anderen

war, im Höhenmesser 111, und diese Spannung wird 40 Zustand, wodurch das Flip-Flop 54 durch das in

direkt dem Vergleicher 114 zugeführt. Die der Höhe Bereitschaft gesetzte UND-Gatter 56 zurückgestellt

des Flugzeugs entsprechende Spannung wird im Ver- wird. Das UND-Gatter 52 öffnet nun und der mono-

schiebungsgpnerator 112 durch eine Spannung ver- stabile Multivibrator 51 wird getriggert, so daß er

lagert oder verschoben, die einer Höhendifferenz von einen Impuls erzeugt, der durch das ODER-Gatter 49

±300 Fuß entspricht, bevor sie zum Vergleicher 116 45 zur Verzögerungsleitung 48 gelangt. Zusätzlich wird

geführt wird, und sie wird im Verschiebungsgenerator der Anschluß 61 erregt, und das ODER-Gatter 64

113 durch eine Spannung verlagert oder verschoben, schließt und der Empfänger wird erneut gesperrt,

die gleich ±100 Fuß Höhendifferenz entspricht, bevor In F i g. 4 sind die UND-Gatter 132 bis 12' nun

sie dem Vergleicher 117 zugeführt wird. Die Ver- durch den spannungsführenden Anschluß 61 teilweise

Schiebungsgeneratoren enthalten in geeigneter Weise 5° in Bereitschaft gesetzt worden, was davon abhängt,

ein Spannungsieileraetzwerk mit Spannungen, die welches Flip-Flop 124, 126 oder 127 sich im anderer

sowohl oberhalb als auch unterhalb der Höhenspan- Zustand befindet. Wenn die in der Verzögerung

nung gelegen sind und für Vergleichszwecke ausge- leitung erzeugten Impulse durch das ODER-Gattei

wählt werden. Der Vergleicher 114 erzeugt eine Aus- 128 bis 130 zu den UND-Gattern 132 bis 134 gelangen

gangsgröße immer dann, wenn die der Höhe des 55 so wird das richtige Gatter geöffnet, so daß der rieh

Flugzeugs entsprechende Spannung unterhalb der tige Höhenkode über die Leitung *X* oder »Yt durci

Sägezahnspannung liegt, d. h. immer, wenn die Flug- das ODER-Gatter 103 der F i g. 3 gelangen kann um

zeughöhe, die durch den Höhenmesser 111 bestimmt zurück zum abfragenden Flugzeug gesendet werde

ist, unterhalb der durch den Sägezahngenerator vor- kann.

gegebenen Höhe liegt. Wenn der Anschluß 47 unter 60 Wie zuvor werden beim Zählschritt 54 die Flip

Spannung steht bzw. erregt ist, was nach dem Emp- Flops 124,126 und 127 in den einen Zustand versetz

fang der vollständigen Höhenpulsgruppe der Fall ist, und zwar wird zugleich der verbleibende Teil d«

vergleichen die Vergleicher 116 und 117 die Span- Transponders in den betriebsklaren Empfangszi

nungen, die an sie angelegt wurden, wobei der Ver- stand gebracht, so daß dieser entweder den Empfan

gleicher 117 immer eine Ausgangsspannung liefert, 65 einer Bereichspulsgruppe oder eines Taktimpulse

wenn sich die Höhen zueinander innerhalb des wie bereits beschrieben wurde, erwartet.

100-Fuß-Bereiches bewegen, und der Vergleicher 116 Es sei daran erinnert, daß der Transponder d

erzeugt immer eine Ausgangsspannung, wenn sich die Zählung zu Beginn der Bereichspulsgruppe starte

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während das eindringende Flugzeug die Zählung nur dann startet, nachdem eine empfangene Bereichspulsgruppe dekodiert ist Um daher sicherzustellen, daß eine Antwort von dem abfragenden Flugzeug während der Bereichstoröffnung (48. bis 53. Zählschriti) empfangen werden kran, muß das eindringende Flugzeug seine Antwort beim 41. Zählschritt seiner eigenen Zählung beginnen. Zusätzlich, da die Laufzeit für

eine Entfern^

ein Impub ist, verzögert isV muß das

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Näherungswarn-Transponder fur Flugzeuge, insbesondere Hubschrauber, zum Senden von Ab- S fragen, d^ aus einer Bereichspulsgruppe und einer Höhenpulsgruppe bestehen, deren Abstand proportional zur Höhe des sendenden Flugzeugs ist und wobei ein eindringendes Flugzeug, das mit demselben Näherungswarn-Transponder ausgestattet ist und die Abfragen empfängt, diese Abfragesignäle demoduliert, so daß dadürcR die Höheninföhnäfiön aus diesen Abfragen erhalten wird, und das die Höheninfonnaiion mit seiner eigenen Hohe vergleicht und zu einem bestimmten Zeitpunkt fläch Empfang der Bereichspulsgruppe mit einer dritten Pulsgruppe antwortet, die eine Information über den Vergleich »nthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder folgendes enthält: einen Pulsgenerator für pulslagemodulierte Taktpulse, eine Pulsverzcgerungseinrichtung (48) mit einer Vielzahl von Ausgängen (0, 1, 2. 3. 4, T) und mit einem Eingang, der von verschiedenen Pulsquellen gespeist ist, wobei eine dieser Pulsquellen aus dem Taktpulsgenerator besteht; einen weiteren Taktpulsgenerator (37) zum Erzeugen von Taktpulsen; eine auf jeden Taktpuls des Taktpulsgenerators (37) ansprechende Schaltung (32) zum E icugen eines ersten Signals, das den Taktpulsgenerator (3T) einschaltet; eine auf die Taktpulse ansprechende Zähleinrichtung (39) zum Erzeugen von Auslösesignalen während bestimmter Zählschritte; eine auf das erste Signal und auf das erste (< 8. Zählschritt) der Auslösesignale ansprechende Schaltung (42) zum Erzeugen eines Bereichssignals (Anschluß 43); ein erstes UND-Gatter (102), welches durch das Bereichssignal geöffnet werden kann und an verschiedene Ausgänge (0,1, 2, 3,4, 7) der Pulsverzögerungseinrichtung (48) angeschlossen ist, um die Bereichspulsgruppe (10) zu erzeugen; einen Höhenmesser (111) zum Erzeugen eines ersten, zur Flugzeughöhe proportionalen Signals; einen Sägezahngenerator (110), der von einem zweiten (18. Zählschritt) Auslösesignal zum Erzeugen eines zeitproportionalen Signals gestartet wtrden kann, wobei dieses Signal zur Höhe des abfragenden Flugzeugs proportional ist; Schaltungsanordnungen (114) zum Vergleichen des ersten und zweiten Signals, um dadurch ein Signal (Anschluß 118) zu erzeugen, wenn die Höhe des Flugzeugs gleich der Höhe des abfragenden Flugzeugs ist; eine auf das Höhengleichheitssignal ansprechende Schaltung (58) zum Erzeugen eines der Höhe des Flugzeugs entsprechenden Signals (Anschluß 59); eine zweite Impulsquelle (60), die einen Impuls erzeugt, wenn sie durch das der Höhe des Flugzt :gs entsprechende Signal getriggert wird, wobei dieser erzeugte Impuls an den Eingang der Pulsverzögerungseinrichtung (48) geführt ist; ein zweites UND-Gatter (109), das durch das der Höhe des Flugzeugs entsprechende Signal geöffnet werden kann und an verschiedene Ausgänge (0,1, 2, 3, 4, 7) der Pulsverzögerungseinrichtung (48) angeschlossen ist, um die Höhenpulsgruppe (12) zu erzeugen; Einrichtungen zum Modulieren und Senden der Bereichs- und der Höhenpulsgruppe; eine Empfangseinrichtung, die durch das den Oszillator triggernde Signal gesperrt werden kann und Antwerten vom eindringenden Flugzeug empfangen und demodullerefi kann, wobei diese Empfangseinrichtung eine drifte Pulsquelle enthält, die an den Eingang der Pulsverzögerungseinrichtung (48) angeschlossen ist; eine auf ein drittes (48. Zählschritt) Zähkignal ansprechende Schaltung (63) zum Erzeugen eines Bereichstorsignals (Anschluß 69), wobei die Empfangseinrichtung durch das Bcreichstorsignal während einer bestimmten Zeitperiode empfangsbereit geschaltet werden kann; und schließlich Einrichtungen (152,153,154,156,157, iS8), did äfi versehiedene Ausgänge (0,1,2,3,4,7) der PulsvercöEerungseinrichtung angeschlossen Jnd und durch das Bereichstorsignal qualifiziert werden, um die Antworten des eindringenden Flugzeugs zu dekodieren.

2. Näherungswarn-Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung (39) eine Vielzahl von bistabilen Elementen enthält, die so angeordnet sind, daß sie die angelegten Impulse zählen, und daß sie Tore enthält, die auf die Zustände der bistabilen Elemente zum Erzeugen der Zählsignale ansprechen.

3. Näherungswarn-Transponder nach Anspi .ch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitlich-; Abstand der Taktimpulse lang ist, verglichen mit der Zeit, die verstreicht von einem der Taktimpulse bis zum Eintreffen des dritten Zählsignals (48. Zählschritt) und daß die Zeitdauer zwischen dem 48. und 53. Zählschritt einem bestimmten Entfernungsbereich (2000 Fuß) vom Flugzeug aus entspricht, so daß die Antworten von in diesen Entfernungsbereich eindringenden Flugzeugen beim abfragenden Flugzeug während dieser Zeitdauer (48. bis 53. Zählschritt) eintreten.

4. Näherungswarn-Transponder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekodiereinrichtung folgendes enthält: eine auf die Takt- oder Zeitsteuerimpulse ansprechende Schieberegistereinrichtung (156, 157, 158) zum Erzeugen eines Alarmsignals, nachdem eine bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Antworten des eindringenden Flugzeugs dekodiert sind.

5. Näherungswarn-Transponder nacii Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (32) zun: Erzeugen des ersten Signals ein bistabiles Element (32) enthält und daß das erste Signal erzeugt wird, wenn sich dieses Element in seinem ersten stabilen Zustand bäfindet, und daß ein zweites Signal erzeugt wird, wenn sich das Element in einem zweiten stabilen Zustand befindet, und daß weiter dieses Element auf ein viertes Zahlsignal (54. Zählschritt) zuni Erzeugen des zweiten Signals ansprecher kann und die Zähleinrichtung (3*9) zurückstellt und das Bereichstorsignal durch das vierte Zählsignal (54. Zählschritt) gelöscht wird und die Empfangseinrichtung durch das zweite Signal empfangsbereit gemacht wird, und weiter daß der Transponder zusätzlich folgendes enthält: eine vierte Gatterschaltung (44), die durch das zweite Signal in Bereitschaft bringbar ist und Eingänge aufweist, die an bestimmte Ausgänge (0, 4, 7) der Pulsverzögerungseinrichtung (48) angeschlossen sind, um das bistabile Element in den ersten Zustand und ein anderes bistabiles Element (36) ebenfalls in seinen ersten Zustand zu triggern, wann immer eine empfangene Bereichspulsgruppe (110) durch

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die PuIsverzGgerungseinrichtung (48) dekodiert Die Erfindung betrifft einen Nähernngs^arn-Trans^ wird, daß werter der Oszillator (37) Von dem ersteSi pönder für Flugzeuge, insbesondere Hubschrauber, Signal einsehaltbar ist; eine fünfte Gatterschaltung zum Senden von Abfragen, die aus einer Bereichs-(46), die durch das erste Zuständssignäl des an- jmlsgruripe und einer HÖheiiptlsgruppe bestehen, deren bistabilen Elementes (36) in Bereitschaft 5 deren Abstand proportional der Höhe des sendenden bringbar ist und Eingänge aufweist, die au bs- Flugzeuges ist und wobei ein eindringendes Flügzeug, stimmte Ausgange (0, 3, 7) der P"ülsverzögerüngs- das mit demselben Näherungswarti'Tfäiispender auseinrichtung (4S) angeschlossen sind, um fei gestattet ist und die Abfragen empfängt, diese Ar> Höhengirichheit einen impuls (Anschluß 47) zu fragesignale demoduliert, so daß dadurch die Höhenerzeugen, wenn die empfangene Höheripulsgrüpge ίδ Mormätion aus diesen Abfragen erhalten wird, und (12) durch die Fulsverzogefüngseinricniung (48) das die Höheninformädon mit seiner eigenen Höhe dekodiert ist; eine zweite auf den durch den Vergleicht uüd zu einem bestimmten Zeitpunkt nach Bohenvergleich erzeugten Impuls ansjpfecheflde Empfang der Bereichspulsgruppe mit einer dritten Vergleichseiarichtung (Ϊ16, 117) züiü Vergleichen fulsgnippe antwortet, die eine Information über den des ersten elektrischen Signals, das ütö einen zu is Vergleich enthält

einem bestimmten Hohentoleranzbereich proper- KöltisionssfcmitzSysteme für Flugzeuge, in denen tionalen Betrag zum zweiten elektrischen Signal ein Transponder als ifaherüngswärnanzeigeeinrichversetzt öder verschoben ist und mit diesem iung VerWendel wird:, weisen in erster Linie den Nächzweiten elektrischen Signal zum Erzeugen eines teil auf, daß die Nachrichtendichte nahezu mit dem Fehlersignals, wenn das zwtite elektrische Signal io Quadrat der Anzahl der "i^ilnehmer zunimmt. Bei innerhalb des bestimmten Höhentrleranlbereichs einem System, in dem die Transpondertechnik verfällt, wie dies durch das versetzte oder verschobene wendet wird und bei dem die Teilnehmer Flugzeuge erste elektrische Signal bestimmt ist; Schaltungen mit hohen Geschwindigkeiten darstellen, ist die Trans-(56, 57), die auf das erste Signal des anderen bi- ponderreichweite zur Ermittlung einer Kollisionsstabilen Elementes (36) und auf ein fünftes Zähl- 25 gefahr so groß, daß die mögliche Teilnehmerzahl signal (41. Zählschritt) ansprechen können, um innerhalb des durch diesen Bereich begrenzten Luftein Antwortsignal (Anschluß 61) zu erzeugen; raumes ein Kollisionssehutzsystem dieses Typs uneine Torschaltung (64), die auf das Antwortsignal brauchbar macNt. Dort, wo jidoch die Teilnehmer ansprechen kann, um die Empfangseinrichtung zu aus Flugzeugen mit niedriger Geschwindigkeit besperren; eine vierte Impulsquelle (51) zum Zu- 30 stehen, wie insbesondere Hubschrauber, ist der Beführen sines Impulset zur Pulsverzögerungsein- reich, innerhalb dessen eine mögliche oder drohende richtung (18), wenn diese durch das Antwort- Kollisionsgefahr erfaßt werden muß und dem Piloten signal geiriggert wird; und schließlich sechste mitgeteilt werden muß, klein, so daß die Anzahl der Gatterschaltungen (129, 133; 130), 134), die durch Teilnehmer hier nicht ausschlaggebend ist.
das Fehlersignal und das Antwortsignal ih Bereit- 35 Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe beschaft bringbar sind und deren Eingänge an be- steht darin, einen Näherungswarn-Transponder der stimmte Ausgänge (0, 1, 2) der Puls verzog.'ungs- eingangs definierten Art zu schaffen, in welchem, ein einrichtung (48) angeschlossen sind, und zwar zur Abfragesender nur eine Information entsprechend Erzeugung der dritten Pulsgruppe, wobei die seiner Höhe sendet und ein eindringendes Flugzeug dritte Pulsgruppe durch die Sendeeinrichturtg aus- 40 nur antwortet, wenn es sich auf gleicher Höhe mit gesendet wird. dem abfragenden Flugzeug befindet oder sich inner-6. System nach Anspruch 5, dadurch gekenn- halb eines bestimmten Hohenunisrschiedbereiches zeichnet, daß das erste elektrische Signal aus einer befindet, wobei jedoch die Antworten von eindringen-Spannung besteht, die proportional zur Höhe des den Flugzeugen nur dann erfaßt werden sollen, wenn Flugzeugs ist, und daß die Taktgebefeinrichuing 45 sie sich innerhalb eines bestimmten interessierenden (110) einen Sägezahngenerator (110) enthält, der Entfernungsbereiches befinden,
durch das zweite Zählsignal (18. Zählschritt) zum Ausgehend von dem Näherungswarn-Transponder Erzeugen einer Spannung triggerbar ist, die pro- der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe geportional zur Höhe des Flugzeugs ist, und daß maß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Transweittir eine Einrichtung zum Ändern der Größe 50 ponder folgendes enthält: einen Pulsgenerator für des ersten elektrischen Signals folgendes enthält: piMslagemodulierte Taktpulse, eine Pulsverzögerungs-Schaltungen (112, 113), die dem ersten der Höhe einrichtung mit einer Vielzahl von Ausgängen und des Flugzeugs entsprechende Signal eine Spart- mit einem Eingang, der von verschiedenen PuIsnung zum Erzeugen einer Spannung, die niedriger quellen gespeist ist, wobei eine dieser Pulsquelleh aus ist, und eine Spannung, die größer ist als die Span- 55 dem Tak'pulsgenerator besteht; einen weiteren Taktnuiig des ersten Signals, aufdrücken und daß pulsgenerator zum Erzeugen von Taktpulsen; eine weiter die erste Vergleicherschall· _vil4) ein auf jeden Taktpuls des Taktpulsgenerator: anerstes Fehlerbignal erzeugt, wenn ji. Spannung sprechende Schaltung zum Erzeugen eines ersten größer ist als das erste elektrische Signal, und daß Signals, das den Taktpulsgenerator einschaltet; eine die zweite Vergleicherschaltungsanordnui.g (116; 60 auf die Taktpulse ansprechende Zähleinrichtunß zum 117) auf den durch den Höhenvergleich entstan- Erzeugen von Auslösesignalen während bestimmter denen Impuls ansprechen kann und ein zweites Zählschritte; Hne auf das erste Signal und auf das Fehlersignai erzeugt, wenn das zweite elektrische erste (< 8. Zählschritt) der Auslösesignale anspre-Signal größer I-1 als die Spannung mit dem chende Schaltung zum Erzeugen eines Bereichssignals; niedrigen Wert, jedoch kleiner ist als die Spännung 65 ein erstes UND-Gatter, welches durch das Bereichsmit dem größeren Wert. signal geöffnet werden kann und an verschiedene

Ausgänge der Puisverzögerungseinrichtung angeschlossen ist, um die Bereichspulsgruppe zu erzeugen;