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Anordnung zur Erzeugung eines Leitstrahles für Fahrzeuge, insbesondere Flugzeuge
Es sind bereits Anordnungen zur Erzeugung eines Leitstrahles bekannt, welche zwei Richtantennen enthalten, die so gerichtet sind, dass sie einander teilweise überlappende horizontale Richtcharakteristiken haben. Bei Verwendung eines einzigen Senders zum Speisen dieser beiden Antennen wird der Sender abwechselnd an die beiden Antennen angeschlossen, so dass gebündelt zu zwei Strahlungskeulen Impulse ausgestrahlt werden, wobei die Impulse der einen Strahlungskeule gegenüber denjenigen der anderen Strahlungskeule zeitlich verzögert sind. Entlang der die Schnittpunkte dieser einander teilweise überlappenden Richtcharakteristiken miteinander verbindenden Linie ergibt sich eine verhältnismässig schmale Bahn, in welcher die von den beiden Antennen herstammenden Zeichen gleich stark sind.
Diese Bahn dient als Leitstrahl zum Hinleiten der Flugzeuge zum Flugplatz. Wenn das Flugzeug mit Geräten ausgerüstet ist, welche die Stärke der von den beiden Antennen herstammenden Zeichen getrennt anzeigen, so ergibt sich bei einer Abweichung des Flugzeuges von dem obengenannten Leitstrahl ein Unterschied zwischen den beiden Anzeigen, der dem Flieger erkenntlich macht, in welcher Richtung er von dem Leitstrahl abgewichen ist.
Zum abwechselnden Anschliessen der beiden Antennen an den gemeinsamen Sender und zur Erzielung der erwünschten gegenseitigen zeitlichen Versetzung der Impulse der beiden Strahlungskeulen wurden elektrische und mechanische Schalter in Verbindung mit Verzögerungsnetzwerken verwendet. In einigen Fällen hat man die Verzögerungsnetzwerke in den mit kleiner Energie arbeitenden Stufen des Senders, z. B. zwischen dem Modulator und der Hochfrequenzstufe, vorgesehen, in anderen Fällen hat man sie zwischen den Sender und eine der Antennen eingeschaltet. In beiden Fällen waren jedoch Umschaltvorrichtungen erforderlich und diese erwiesen sich als eine sehr störende Fehlerquelle.
Die mechanischen oder mechanisch-elektrischen Umschaltvorrichtungen sind mit einer gewissen Trägheit behaftet und können daher kaum verwendet werden, wenn eine aussergewöhnlich rasch vor sich gehende Umschaltung erwünscht ist, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn der Zeitunterschied zwischen den beiden Impulsen nur einige Mikrosekunden betragen soll. Überdies werden bei der Verwendung solcher Umschaltvorrichtungen in dem mit grosser Energie arbeitenden Teil der Sendeeinrichtung die elektrischen Kontakte sehr leicht beschädigt oder gar zerstört. Diese Gefahr entsteht in erhöhtem Masse dann, wenn es sich um mit Impulsmodulation arbeitende Sender handelt, wie sie für den obengenannten Zweck meist verwendet werden. Weiterhin verursacht die periodische Unterbrechung der Senderleistung unerwünschte Störungen in den nahegelegenen Funkempfängern.
Schliesslich ist es in dem meist vorkommenden Fall, dass Umschaltvorrichtungen mit mehrpoligen Kontakten verwendet werden müssen, überaus schwierig, das zum zufriedenstellenden Arbeiten erforderliche synchrone Öffnen und Schliessen dieser Kontakte zu erreichen.
Zur rein elektrischen Umschaltung müssen in dem hier vorliegenden Fall gasgefüllte Röhren verwendet werden, damit der Scheinwiderstand des Verbindungsweges zwischen Sender und Antennen klein bleibt. Derartige Röhren sind jedoch wegen der verhältnismässig langen Zeit, die sie zu ihrer Entionisierung benötigen, zur Herbeiführung einer äusserst schnellen Umschaltung nicht geeignet. Selbst bei einer langsameren Umschaltung arbeiten diese Röhren nicht zufriedenstellend, da sie meist ungleiche Charakteristiken haben und ihre Ccharakteristik sich überdies mit der Zeit erheblich ändert.
Den Zweck der Erfindung bildet die Schaffung einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art, mit welcher schneller aufeinanderfolgende Impulse erzeugt werden können, als es bisher möglich war, u. zw. dadurch, dass zwischen dem Sender und den Antennen überhaupt keine Schaltmittel angewendet werden.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Antennen mit dem Sender über Leitungen in Verbindungen stehen, welche derart ausgebildet sind, dass sie die Modulationskomponenten der einen Strahlungskeule gegen- über denjenigen der anderen Strahlungskeule verzögern. Unter Leitungen sollen hiebei solche
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verstanden werden, die weder eine Energiequelle noch bewegliche Schaltmittel enthalten.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher Fig. 1 a eine schematische perspektivische Ansicht der Umgebung eines mit der erfindungsgemässen Anordnung ausgerüsteten Flugplatzes ist und die Fig. 1 b und 1 c die zur Anordnung gehörigen Sendebzw. Empfangseinrichtungen zeigen, die Fig. 2a bis 2c und 4a-4c verschiedene, von der Anordnung gelieferte Anzeigen veranschaulichen und Fig. 3 die von der Sendeeinrichtung erzeugten Zeichen darstellt.
Die Sendeeinrichtung gemäss Fig. 1 b ist in der Nähe der Rollbahn 16 des in Fig. 1 a dargestellten Flugplatzes 17 angeordnet. Sie umfasst ein aus einem Paar von Richtantennen 31,32 bestehendes Antennensystem, dessen Antennen so gerichtet sind, dass ihre Strahlungscharakteristiken sich überlappen. Diese Antennen erzeugen also zwei Strahlen 33 und 34, welche auf je einer Seite eines durch die Mittellinie ihres Überlappungsbereiches gekennzeichneten Leitstrahles 15 liegen.
Die beiden genannten Antennen sind an einen gemeinsamen Sender 30, zweckmässig einen Ultrahochfrequenzsender, angeschlossen, welcher einen zum Erzeuger einer modulierter, u. zw. zweckmässig impulsmodulierten, Trägerwelle geeigneten Modulator enthält.
Die Antennen sind mit dem Sender mittels passiver Kopplungselemente verbunden, welche aus den beiden Ästen 36 und 37 eines Rohrleiters oder einer sonstigen Übertragungsleitung 80 bestehen und zumindest ein Verzögerungsorgan enthalten, welches dazu geeignet ist, die Impulse der einen Strahlungskeule, z. B. der Keule 33, gegen- über denjenigen der anderen Strahlungskeule 34 zeitlich zu verzögern. Der Ast 37 der Übertragungsleitung ist länger als ihr Ast 36 und bewirkt daher eine zeitliche Verzögerung der der Antenne 32 zugeführten Impulse gegenüber den der Antenne 31 zugeführten Impulsen.
Da der längere Ast der Übertragungsleitung eine grössere Dämpfung hat als der kürzere, ist es zweckmässig, in den kürzeren Ast zusätzliche Dämpfungsmittel M einzufügen, damit den beiden Antennen 31 und 32 gleich starke Impulse zugeführt werden und die Feldstärke der beiden Strahlungskeulen 33 und 34 ebenfalls gleich gross wird. Anstatt der Verwendung solcher zusätzlichen Dämpfungsmittel kann man die beiden Äste der Übertragungsleitung auch verschieden ausbilden, um den genannten Zweck zu erreichen.
Falls die Antennen mit ultrahochfrequenten Impulsen erregt werden und die Übertragungsleitung demgemäss als Rohrleitung ausgebildet wird, kann der obengenannte Ausgleich durch entsprechende Bemessung des Querschnittes der beiden Äste der Leitung herbeigeführt werden.
Der Sender 30, die Leitung 80 und das Antennensystem 31, 32 bilden zweckmässig einen Teil eines Antwortsenders 11, der ausser den genannten Teilen auch einen Empfänger 25 enthält, dessen Eingangskreis mit einer Antenne 27 und dessen Ausgangskreis über ein Verzögerungs- netzwerk 26 mit dem Eingangskreis des Senders 30 verbunden ist.
Dieser Antwortsender 11 arbeitet mit dem am
Flugzeug 20 angeordneten, in der Fig. 1 c dar- gestellten Fragesender-und Empfangseinrich- tung 12 zusammen. Die Bordeinheit 12 enthält einen Sender 59, der mit einem Ablenkgenerator 82 und mit einer Antenne 60 verbunden ist, sowie einen an eine Antenne 46 angeschlossenen
Empfänger 40, dessen Ausgangskreis mit den vertikalen Ablenkelektroden eines Bildwieder- gabegerätes 50 in Verbindung steht. Die hori- zontalen Ablenkelektroden dieses Gerätes sind an den Ablenkgenerator 82 angeschlossen.
Zwecks Darlegung der Arbeitsweise der erfindungsgemässen Anordnung sei angenommen, dass das Flugzeug 20 in der Nähe eines Leit- strahles 15, welcher die beim Landen inne- zuhaltende, vorgeschriebene Gleitbahn darstellt, angekommen ist, also sich beispielsweise an der in Fig. la gezeigten Stelle befindet, und dass der
Flugzeugführer den Ablenkgenerator 82 in Betrieb gesetzt hat. Der Sender 59 führt der Antenne 60 ein impulsmoduliertes Trägerzeichen zu, welches von der Antenne als Fragesignal ausgestrahlt wird. Gleichzeitig führt der Sender dem Ablenkgenerator ein Steuerzeichen zu, welches zur Folge hat, dass die horizontalen Ablenkelektroden des Bildwiedergabegerätes 50 vom Ablenkgenerator eine Ablenkspannung erhalten.
Das von der Antenne 60 ausgestrahlte Fragesignal wird von der Antenne 46 empfangen und dem Eingangskreis des Empfängers 40 zugeführt. Die Impulse gelangen zu den vertikalen Ablenkelektroden des Wiedergabegerätes 50 und ergeben auf dessen Bildfläche den in der Fig. 2a dargestellten Impuls F grosser Amplitude.
Das vom Sender 59 ausgehende Fragesignal wird auch von der Antenne 27 des Empfängers 25 des Antwortsenders 11 empfangen und nach Gleichrichtung über das Verzögerungsnetzwerk 26 dem Sender 30 zugeführt. Die Ausgangsleistung dieses Senders gelangt gleichzeitig in beide Äste 36 und 37 der Übertragungsleitung 80.
Die Dauer des von dem Sender 30 erzeugten impulsmodulierten Zeichens und seine durch den längeren Ast 37 der Übertragungsleitung bewirkte Verzögerung wird vorzugsweise so bemessen, dass sich an den Antennen 31 und 32 zwei voneinander zeitlich getrennte Impulse ergeben, die sich nicht überlappen. Sowohl die Impulsdauer als auch der zeitliche Abstand zwischen den beiden Impulsen kann beispielsweise in der Grössenordnung mehrerer Mikrosekunden liegen.
Die von den Antennen 31 und 32 ausgestrahlten Zeichen haben infolge der gleichen Dämpfung beider Äste der Übertragungsleitung 80 gleiche Amplituden. Diese Zeichen werden von der Richtantenne 46 des Flugzeuges empfangen und nach Verstärkung und Gleichrichtung im 1 Empfänger 40 den vertikalen Ablenkelektroden des Bildwiedergabegerätes 50 zugeführt. Falls das Flugzeug entlang des durch das Gebiet gleicher
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Zeichenstärke dargestellten Leitstrahles 15 fliegt, erscheinen die beiden Zeichen auf dem Bildschirm des Bildwiedergabegerätes in Form eines Paares gleich starker Impulse G (Fig. 2a).
Da die von den Antennen 31, 32 ausgestrahlten Strahlungskeulen 33 und 34 scharf gerichtet sind, ergeben sich bei jeder Abweichung des Flugzeuges vom Leitstrahl 15 Impulse G ungleicher Amplitude, u. zw. vergrössert sich bei einer Abweichung des Flugzeuges nach links vom Leitstrahl 15 der von der vom Flugzeug aus gesehen zur linken Hand gelegenen Antenne 31 herrührende Impuls G auf Kosten des anderen, wie in Fig. 2b dargestellt, während bei einer Abweichung des Flugzeuges nach rechts der von der Antenne 32 herrührende Impuls grösser wird, wie dies die Fig. 2c zeigt.
Bei in kurzen Zeitabständen erfolgender stetiger Wiederholung der Aussendung von Fragesignalen erhält der Flugzeugführer auf diese Weise eine stetige Anzeige seiner Lage in bezug auf den Leitstrahl 15.
Anstatt der Erzeugung von zwei zeitlich getrennten Antwortzeichen, deren zeitlicher Abstand grösser ist als ihre Dauer, können beispielsweise auch sich zeitlich überlappende Antwortzeichen von der in Fig. 3 dargestellten Art erzeugt werden. Derartige Zeichen ergeben sich dann, wenn die Dauer des von der Antenne 31 ausgestrahlten Zeichens A grösser ist als die durch die grössere Länge des Astes 37 der Übertragungleitung 80 bewirkte zeitliche Verzögerung tu-tu der Aussendung des von der Antenne 32 ausgestrahlten Zeichens B. Die Aussendung solcher Zeichen ergibt auf dem Bildschirm des Bildwidergabegerätes 50 das in Fig. 4a dargestellte Bild, falls das Flugzeug entlang des Leitstrahles 15 fliegt.
Die beiden Antwortzeichen erscheinen hier in Form eines abgestuften Impulses A'B' mit einer vorderen Stufe C und einer dieser gleich grossen hinteren Stufe D. Bei einer Abweichung des Flugzeuges nach links vom Leitstrahl wird die vordere Stufe C des Impulses höher als die hintere Stufe D, wie in Fig. 4b dargestellt, weil das von der zur linken Hand gelegenen Antenne 31 herrührende Zeichen stärker ist als das andere, während bei einer Abweichung des Flugzeuges nach rechts vom Leitstrahl die hintere Stufe D grösser wird, wie dies die Fig. 4c zeigt. Zwecks klarer Ablesbarkeit der Anzeige ist es erwünscht, dass die zeitliche Verzögerung der Aussendung des zweiten Antwortzeichens zumindest 10% der
Zeichendauer beträgt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Erzeugung eines Leitstrahles für Fahrzeuge, insbesondere Flugzeuge, bei welcher durch Ausstrahlung zweier einander überlappender Strahlungskeulen ein Leitstrahl gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zuführen von Impulsen zu den Richtantennen der beiden Strahlungskeulen Leitungen dienen, welche derart ausgebildet sind, dass die Impulse der einen Strahlungskeule gegenüber denjenigen der anderen Strahlungskeule zeitlich verzögert werden.