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System zur Richtungsbestimmung durch Phasenmessung auf Grund von zwei gleichartigen Richtdiagrammen
Es sind Systeme zur Richtungsbestimmung auf Grund einer Phasenmessung zwischen einem azimut- abhängigen Richtungssignal und einem Bezugssignal mit starrer Phase bekannt. Bei allen diesen Systemen wird die Richtungsinformation aus einem einzigen umlaufenden Richtdiagramm abgeleitet (VOR- und Taan-System beispielsweise).
Die Erfindung bezieht sich jedoch auf ein System zur Richtungsbestimmung auf Grund von zwei gleich- artigen zu einer Mittellinie spiegelbildlich symmetrischen Richtdiagrammen (Abstand von der Mittellinie = e), die von zwei räumlich getrennten Antennensystemen erzeugt werden, deren Richtstrahlungen sich zu einem Feld geometrischer Örter gleicher Phase (Isophasen) zusammensetzen, wobei der jeweilige Messwert aus den Träger- oder Modulationsamplituden abgeleitet wird. Die Methode der Erzeugung von Träger- bzw. Modulations-Richtdiagrammen ist an sich bekannt.
Erfindungsgemäss werden die Richtdiagramme entweder von wechselweise getasteten, gleichfrequenten Trägern oder von gleichzeitig abgestrahlten, ver-chiedenfrequenten Trägem erzeugt oder von den wechselweise getasteten, gleichfrequenten bzw. von len gleichzeitig abgestrahlten verschiedenfrequenten Trägern aufmodulierten gleichfrequenten Modt ! tionsfrequenzen. Die Modulationsfrequenzen, die den die beiden Richtantennensysteme speisenden Trägerfrequenzen aufmoduliert werden oder die wechselweise getasteten, gleichfrequenten Träger weisen erfindungsgemäss eine von 00 oder 1800verschiedene Phasendifferenz auf.
Im Strahlungsfeld setzen sich die Träger- oder Modulationsfrequenzkomponenten entsprechend ihrer gegenseitigen Phasenlage veKtoriell zu einer Resultierenden zusammen, und das Rich- tW1gskriterium wird durch Phasenvergleich der Vektorsumme mit der Phase einer der beiden Träger- oder Modulationskomponenten bzw. gesondert erzeugten und ausgestrahlten Bezugsfrequenz in an sich bekannter Weise gewonnen.
Die Erfindung wird an Hand von Beispielen und Zeichnungen näher erläutert.
In Fig. 1 ist ein Diagramm von Linen gleicher Phase gezeichnet, das in dieser Form entsteht, wenn von zwei räumlich getrennten Antennensystemen A und B entweder Träger- oder Modulationsrichtdiagramme als Doppelkreise abgestrahlt werden, unter der Voraussetzung, dass die Träger- oder die Modulationsfrequenzen eine Phasendifferenz von 900 aufweisen.
Eine h nicht näher erläuterte mathematische Betrachtung zeigt, dass das Verhältnis der Sinusfunktionen der Winkel (et, 8), die durch die jeweiligen Verbindungslinien eines Punktes P mit den Mittelpunkten der Straiilungsdiagramme und die durch diese zur Mittellinie gezogenen Parallelen gebildet werden, jeweils konstant ist. Diese Konstante ist gleich tg (45 -y), wobei o den jeweiligen Phasenwinkel bedeutet.
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ss = k = tg (450-der Nähe der Strahler A und B befindlichen Vieldeutigkeiten nicht zu berücksichtigen. Die Isophasen 4ic) wurden nuraus geometrischen Gründen angeführt und sind in Wirklichkeit nicht vorhanden.
Die Entfernung e muss naturgemäss ein ganzzahliges Vielfaches von À sein.
Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Antennenanordnung zur Erzeugung eines reinen Modulations-Richt-
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Zur Erzeugung von Richtdiagrammen ergeben sich grundsätzlich folgende Möglichkeiten :
Eswerden gleichfrequente Träger mit 900Phasenverschiebung von den einzelnen Richtantennensystemen, deren Strahlungsdiagramm beispielsweise ein Doppelkreis ist, zeitlich nacheinander abgestrahlt. Bei der Auswertung in einem Empfänger wird die zuerst empfangene Information gespeichert, mit der zweiten, später eintreffenden Information vektoriell zusammengesetzt, sowie der Phasen winkel zwischen erster Information und der Vektorsumme bestimmt. Der in dieser Weise bestimmte Phasenwinkel ergibt in dem Isophasenfeld der Fig. l jeweils eine ganz bestimmte Linie.
Gemäss einer zweiten Variante werden gleichfrequente Träger, die mit gleicher, aber mit um 900 phasenverschobener Modulationsfrequenz moduliert sind, von den beiden Richtantennensystemen zeitlich nacheinander, ausgestrahlt. In einem mit einem derartigen Funkfeuer zusammenarbeitenden Empfänger wird die Modulationsphase der ersten Information in bekannter Weise gespeichert. mit der zweiten Modulationsphase vektoriell zusammengesetzt und der Phasenwinkel zwischen erster Modulationsphase und resultierender Phase der Modulation bestimmt. Der so bestimmte Phasen winkel cp kennzeichnet wieder im Isophasenfeld (Fig. 1) eine ganz bestimmte Linie.
Nach einer dritten Variante wird ein reines Modulations-Richtdiagramm erzeugt, beispielsweise in der Weise, dass je drei Strahler auf einer Geraden zu einem Richtantennensystem zusammengefasst sind (Fig. 2), von denen jeweils die mittleren Strahler die Träger mit unterschiedlichen Frequenzen (f ; f + A f) in einem Rundstrahldiagramm 1 und 2 gleichzeitig ausstrahlen, während die Seitenantennen beide Seitenbänder der Modulationsfrequenz, beispielsweise 30 Hz, in Gegenphase ausstrahlen (3,4 bzw. 5,6 in Fig. 2).
Die Modulationsphase dereinen Antennengruppe eilt um 450 gegenüber einer Bezugsfrequenz vor, die der
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stärke empfangen, sie sind aber entsprechend dem Modulationsrichtdiagramm an jeder Stelle des Feldes mit verschiedenem Modulationsgrad moduliert. Die im Empfängerausgang entstehende Niederfrequenzspannung der Frequenz A f ist mit der vektorielien Summe aus den beiden 30 Hz-Teilmodulationen moduliert. Der Phasenwinkel y der 30 Hz-Modulation, der gegenüber einer in bekannter Weise von einem der Träger ausgesendeten phasenstarren Bezugsspannung von 30 Hz in ebenso bekannter Weise bestimmt werden kann, kennzeichnet im Isophasenfeld gemäss Fig. 1 eine bestimmte Linie.
Man ersieht, dass die Linien gleicher Phase in Fig. 1 im Fernfeld fast parallel verlaufen, was für eine Heranführung von mehreren Flugzeugen an ein bestimmtes Ziel innerhalb einer Luftstrasse von besonderer Bedeutung ist. Dies ist ein besonderer Vorteil gegenüber den bekannten Richtungsinformationen mit einem einzigen umlaufenden Richtdiagramm.
Zum Empfang derartiger Funkfeuer sind solche Empfänger geeignet, mit deren Hilfe eine Phasenmessung zwischen zwei aus der aufgenommenen Hochfrequenz abgeleiteten niederfrequenten Spannungen vorgenommen werden kann, z. B. die bekannten Empfänger für die Aufnahme der VOR-Drehfunkfeuer.