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Die Erfindung hat zum Ziel, eine drahtlose Empfangsstation zu befähigen, mit Hilfe erhaltener drahtloser Signale die geographisch oder Ortslage derjenigen Station zu bestimmen, von der die Signale ausgehen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die Lagenbestimmung dadurch vorzunehmen, dass die Sendestation ein bestimmtes unterscheidendes Zeichen in bestimmter Richtung, z. B. in der NordSüdrichtung aussendet, wobei das Zeitintervall zwischen dem Empfang desselben sowie zwischen den Signalen von Maximal-oder Minimalstärke angemerkt und daraus die geographisch Lage der Sendestation errechnet wird.
Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Empfangsmethode werden die Vorteile des sogenannten Minimumempfangs gegenüber dem Maximumempfang beibehalten, ohne jedoch die Nachteile dieser Methode mitzunehmen, die vorwiegend darin bestehen, dass Signale während der Lagenbestimmung nicht aufgenommen werden können.
Der Erfindung gemäss wird ausser dem periodischen Unterscheidungszeichen, das in bestimmter Richtung oder in bestimmten Richtungen von der Gebestation ausgesandt wird, noch eine Reihe von Signalen, u. zw. in Form von paarweisen rasch aufeinanderfolgenden individuellen Signalen gegeben, deren relative Intensität in gegebener Richtung für jedes Signalpaar durch das zeitlich genau abgestimmte Vorwärtsbewegen eines rotierenden Elements variiert wird, das die Aussendung der Signale von der Sendestation regelt. Dadurch, dass in der Empfangsstation das Zeitintervall zwischen dem Empfang eines bestimmt gerichteten unterscheidenden Signals und dem nächstfolgenden (oder unmittelbar vorher-
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der Sendestation durchgeführt werden.
Die Erfindung soll im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben werden, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Anordnung der die Signale aussendenden Einrichtung, während Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform darstellt, bei welcher die Spulen feststehend angeordnet sind ; Fig. 3 zeigt eine weitere Abänderung, bei welcher die der Signalerzeugung dienenden Spulen mit einem Paar festen Luftleitern verbunden sind. Fig. 4 zeigt eine Einrichtung, bei welcher eine drehbare oder Richtantenne gemeinsam und in Verbindung mit einer festen Antenne zur Verwendung gelangt. Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungs- form dieser letztgenannten Einrichtung, bei welcher die die Strahlung hervorrufenden Teile ihre Energie aus einer Einrichtung erhalten, die durch eine Kombination einer drehbaren oder Richtspule und einer festen Spule gebildet wird.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei welcher ein einen festen Winkel miteinander einschliessendes Paar von Luftleitern als Ganzes gedreht wird. Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die strahlenden Elemente fest sind und induktiv durch ein Paar drehbarer Spulen die elektrische Energie erhalten.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform schliessen die Energie ausstrahlenden Spulen a, b (Antennen) einen festen Winkel miteinander ein und sind um eine gemeinsame zentrale Achse drehbar befestigt. Sie werden entweder absatzweise oder kontinuierlich mit einer bestimmten Geschwindigkeit gedreht und werden abwechselnd bei jedem Ruck oder in bestimmten Zeitintervallen oder in bestimmten
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Lagen aufgeladen. Es geschieht dies durch Betätigung des Schalters/, welcher abwechselnd die eine oder andere der Spulen a, b an einen den Abstimmkondensator k und die Induktionsspule s enthaltenden
Kreis legt, dem selbst die Energie durch den die Funkenstrecke g, den Kondensator m und die Primär- spule p enthaltenden Kreis zugeführt wird.
Werden deutlich unterschiedene Signale von dem Sender bei bestimmten Lagen der Spulen a, b ausgesandt, die beispielsweise den Kardinalpunkten der Kompass- rose entsprechen, und wird das ZeitintervaS-eder die Anzahl von Signalpaaren, die zwischen einem deutlich unterschiedenen Signal (einem"Kardinalpunktsignal") und dem nächsten Paar von Signalen gleicher individueller Stärke notiert, so kann die Richtung der Sendestation in bezug auf die Empfangsstation leicht bestimmt werden.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 sind Richtantennen a, die im übrigen untereinander identisch sind, in gleichem Abstand um ein gemeinsames Zentrum c herum, von dem sie sich strahlenförmig entfernen, gruppiert. Sie werden der Reihe nach mit Hilfe eines drehbaren Sehalters r an einen geeigneten Schwingungserzeuger angeschlossen, der durch die Sekundärspule s, die Primärspule p, die Funkenstrecke g und den Kondensator 1n in der Zeichnung angedeutet ist. Die Wirkungsweise ist im Wesen die gleiche wie für die Einrichtung gemäss Fig. 1.
Deutlich unterschiedene Signale werden in bestimmten Stellungen des Schalters ausgesandt und ausser diesen deutlich unterschiedenen Signalen werden mit Hilfe entsprechender Kontaktarme des Schalters r noch Signalpaare gleichzeitig aus Antennen von gleichem Abstand ausgesandt, indem der Schalter !'quer über das Antennensystem geht. Das die
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Energieausstrahlungssystem gemäss Fig. 3 entfallen und durch eine einzige richtbare Spule, wie z. B. durch die Spule a", ersetzt werden, die dann für die Energieausstrahlung benützt wird.
In beiden Fällen wird bei Benützung des Apparats die Spule a0 um einen bestimmten Winkel, z. B. um den Winkel von 90 , nach rückwärts gedreht, u. zw. erfolgt dies zwischen den einzelnen Signalen eines jeden Signalpaares ; dann wird sie wieder um einen bestimmten Winkel, z, B. um 91- fir das erste Signal des nächsten Paares nach vorwärts und hierauf wieder nach rückwärts um 90) fÜr das zweitf' Signal dieses Paares gedreht ; derselbe Vorgang wiederholt sieh für jedes folgende Signalpaar, wobei die deutlich sich unterscheidenden Signale, die "Kardinalpunktsignale", so wie früher in bestimmten, in gleichen Abständen voneinander befindlichen Punkten der Kompassrose ausgesandt werden.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung werden die empfangenen individuellen Signale eines Paares dann von gleicher Intensität sein, wenn die ausstrahlende Spule a'für die Erzeugung des einen der Signale und die Spule a für die Erzeugung des anderen Signals des Paares unwirksam ist. D ; < die Spulen a, a'unter rechtem Winkel stehen und da die Winkelverschiebung der Spule aO fÜr die beiden individuellen Signale 90 ist, so folgt hieraus, dass, wenn die individuellen Signale eines Paares in der Empfangsstation von gleicher Stärke sind, sie von der Sendestation, d. h. der Signalquelle dann aus- strahlen, wenn diese Spulen unter 45 auf jeder Seite von derRichtung der Empfangsstation abstehen.
In gleicher Weise folgt für den Fall, dass die beiden Spulen a, a ! entfallen und dass die Spule (/0 gleichzeitig auch die gerichtete ausstrahlende Spule ist, und wenn die Winkelverstellung die Spule zwischen den einzelnen Signalen eines jeden Signalpaares 900 ist, dass diese individuellen Signale an der Empfanfsstelle dann von gleicher Intensität sind, wenn sie unter 450 auf jeder der beiden Seiten von der Richtung der Empfangsstelle abstehen.
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ihre Winkel verstellung zwischen derjenigen Lage, wenn das unterscheidende oder Kardinalpunktssignal ausgesandt wird, und ihre mittlere Lage für das unmittelbar folgende Paar von Signalen gleicher individueller Stärke ohneweiters bestimmt werden und es kann durch Messen der Zeit zwischen den beiden Stellungen oder durch Zählen der ausgesandten Signalpaare dann ohneweiters die Ortslage der Sendestation hieraus ermittelt werden.
Bei der Einrichtung gemäss Fig. 4 werden eine drehbare bzw. richtbare ausstrahlende Spule oder ein solcher Rahmen a und eine feste Spule d, die mittels der Spule q und der veränderlichen Selbstinduktion li induktiv mit einer festen, nicht richtbaren Antenne a'verbunden sind, miteinander in Serie in einen Stromkreis geschaltet, welcher auch einen abstimmbaren Kondensator k umfasst.
Ein Reversier- schalter :', der zwischen den Spulen a und d eingeschaltet ist und selbsttätig die Verbindung einer der beiden Spulen in bezug auf die andere in häufigen untereinander gleichen Intervallen beim Drehen der Antenne a umschaltet, veranlasst das Aussenden von Signalen, u. zw. erfolgt das Aussenden in Form von Signalpaaren ; ein Signalpaar ist hiebei durch die beiden Signale gegeben, die nacheinander in irgendeiner Stellung der Spule a vor und nach dem Umschalten der Spulen a, d ausgesandt werden. Die die Energie ausstrahlenden Teile werden durch geeignete Verbindung mit irgendeinem Erzeuger elektromagnetischer Schwingungen aufgeladen, der in der Figur nicht dargestellt ist.
Es ist klar, dass es eine Richtung der Spule a geben wird, bei der die Signalaussendungsfähigkeit für eine gegebene Station gleich Null ist, und infolgedessen wird ein Umschalten der Spule a in bezug auf die Spule d in dieser Stellung der Spule a gar keine Wirkung auf die Stärke der von der Antenne a' ausgestrahlten Signale haben. Infolgedessen werden die individuellen Signale eines in der Empfangsstation aufgenommenen Signalpaares, sobald die Spule a in dieser Lage ist, von gleicher Stärke sein und daher kann, sobald die Winkelverstellung zwischen dieser Stellung der Spule und der bestimmten Stellung, in welcher das unterscheidende kennzeichnende Zeichen ausgesandt wird, bekannt ist, die Ortlslage der Sendestation hieraus ohneweiters ermittelt werden.
Wird in der Empfangsstation das verflossene Intervall notiert, was entweder mit Hilfe einer Stoppuhr oder durch Registrierung derjenigen Zahl von Signalen erfolgen kann, die zwischen dem Empfang eines Signalpaares von gleicher individueller Stärke und dem diesem Paar unmittelbar folgenden oder unmittelbar vorhergehenden deutlich unterscheidbaren Signal empfangen wurde, so kann die Lage der Sendestation in bezug auf die Empfangsstation, also die Richtung der Verbindungslinie zwischen beiden bestimmt werden, sobald die Bewegungsgeschwindigkeit des rotierenden Elementes a bekannt ist.
Diese Einrichtung kann in der in Fig. 5 dargestellten Weise abgeändert werden, um eine bedeutend grössere Energieausstrahlung zu ermöglichen. Diese Abänderung erfolgt durch Anwendung von zwei Ausstrahlungssystemen mit Antennen a, al, die am besten in rechtem Winkel zueinander stehen, mit Induktionsspulen i, i', die den gleichen Winkel miteinander einschliessen wie die Antennen, so wie mit Abstimmkondensatoren f, fi. Diese die Ausstrahlung bewirkenden Kreise werden induktiv durch eine drehbare Spule a aufgeladen, die in bezug auf die Spulen i, il symmetrisch mit einer festen Spule d in Serie angeordnet wird. Die Spule d ist mit festen, nicht richtbaren Antennen a2 induktiv gekoppelt.
Durch den Schalter l'wird die Verbindung zwischen den Spulen ao und d in ihrer Richtung in kurzen Zeitintervallen umgekehrt, wenn die Spule aO kontinuierlich oder absatzweise gedreht wird. Ein Ab-
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mit einem geeigneten elektromagnetischen Schwingungserzcuger verbunden, der in der Zeichnung nicht dargestellt erscheint. Die Wirkungsweise ist dieselbe, wie bei Fig. 4 beschrieben wurde.
Bei der in Fig. 6 dargestellten abgeänderten Ausführungsform drehen sich die beiden Teile der Antenne a, al um eine gemeinsame vertikale Achse unter Einhaltung eines festen, zwischen ihnen eingeschlossenen Winkels, der am besten ein rechter Winkel ist. Ein Reversierschalter r bewirkt automatisch das Umschalten ihrer gegenseitigen Verbindung im Senderkreis in kurzen Intervallen, so wie die Spulen in der gleichen Richtung gedreht werden.
Der Hochfrequenzgenerator, der durch die Funkenstrecke y, den Kondensator und die Selbstinduktion p dargestellt ist, wird durch die Spule s mit den ausstrahlenden Spulen oder Antennen a, a verbunden. Da diese letzteren rotieren, so werden zwei Signale in bestimmten Stellungen gleichen Abstands der Spulen ausgesandt, nämlich in den Stellungen vor und nach dem Umschalten der gegenseitigen Verbindung bei jeder solchen Stellung. Sobald zwei solche aufeinanderfolgende Signale in der Empfangsstation als von gleicher Stärke erkannt werden, ist es klar, dass die eine der Spulen für die Erzeugung der Signale unwirksam sein muss, da andernfalls eine Änderung in der Signalstärke beim Umschalten der Zwischenverbindungen eintreten müsste.
Im Falle von zwei unter rechtem Winkel stehenden Spulen wird die eine der Spulen unter diesen Bedingungen in einer Ebene unter rechtem Winkel zur Richtung der Fortpflanzung des Signales stehen. Signale von gleicher Intensität werden deshalb erhalten werden, wenn irgendeine der beiden Spulen gerade in der Richtung der Empfangsstation liegt. Die dadurch hervorgerufene Zweideutigkeit der Bestimmung kann dadurch ausgeschaltet werden, dass eine der Spulen eine weit grössere Gesamtfläche erhält als die andere.
Infolgedessen wird, obgleich die individuellen Signale jedes Paares von gleicher Stärke sind, doch die Signalintensität des einen Paares
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Spule in der Richtung der Empfangsstation liegt. so kann die Ortslage der Sendestation sogleich ermittelt werden, sobald die Geschwindigkeit der Winkelbewegung der rotierenden Strahlungsspulen bekannt ist.
Der Mechanismus selbst, welcher die Rotation der Spulen a, a' bewirkt, und die damit erfolgte
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in der Zeichnung nicht dargestellt ist) von Hand aus oder automatisch betätigt wird, unmittelbar bevor und nachdem der Schalter l'bewegt wird. Oder an Stelle dessen können die Spulen mit btimmter Geschwindigkeit kontinuierlich rotieren, während der Umschalter und die Sendetaste von Hand aus oder automatisch bei bestimmten Winkelstellungen der Spule betätigt werden.
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halben Grad oder sonst um ein geeignetes Mass umzukehren gestattet.
Der Beobachter in der Empfangsstation hört eine Aufeinanderfolge von Signalpaare. welche gewöhnlich von ungleicher Stärke sind. Sind die Einzelsignale eines Paares von gleicher Särke, so ist die Richtung maximaler Fortpflanzung der elektrischen Wellen von einer der rotierenden Spulen aus
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befindet, kann durch die Signalstärke erkannt werden, da diese Stärke in beiden Fällen verschieden ist. Angenommen, dass das Sendesystem, z. B. zwei Minuten für eine Rotation um 180'braucht, und dass sich deutlich unterscheidende Signale ausgesandt werden, wenn sich die Hauptspule in einer vorbestimmten Lage befindet, z.
B. genau nach : Norden oder Süden gerichtet ist, so kann dur Beobachter das Zeitintervall zwischen diesen deutlich unterschiedenen Signalen und der nächsten Lage maxima) er Ausstrahlung der Hauptspule messen. Er kann dann unmittelbar seine eigene geographische Lage in bezug auf die Signal-station bestimmen, sobald die Rotationsgesehwindigkeit der Spulen bekannt i, t.
Bei dieser Methode wurde angenommen, dass eine Stoppuhr in Verwendung steht. Werden aber
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z. B. beim Fortschreiten um je 10 auf der Kompassrose und ist die Rotationsgeschwindigkeit der beweglichen Spulen klein genug, um dem Beobachter zu gestatten, jedes besondere Signalpaar wahrzunehmen, dann kann der Beobachter durch Abzählen der Zahl der Signalpaaie zwischen je einuu sieh
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besteht, die geographische Lage seines Standorts ohne Stoppuhr bestimmen.
Diese Methode bedingt jedoch eine geringe Rotationsgeschwindigkeit ; es ergibt sich nun, dass bei einer wesentlich vermehrten
Rotationsgeschwindigkeit die Einrichtung so getroffen werden kann, dass dann, wenn die Signale jedes Paares von gleicher Stärke sind, ein klarer reiner Ton gehört wird, wenn sie aber von ungleicher Stärke sind, dann wird nur eine Reihe von rauhen Geräuschen vernehmbar sein. Bei einer solchen Methode ist eine Stoppuhr gewöhnlich notwendig, um die Zeit zu bestimmen, die zwischen einem deutlich sich unterscheidenden Signal, z. B. dem Signale des Nordpunktes, bis zum Empfang des ersten Signaies mit reinem und klarem Ton vergeht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Bestimmung der Richtung von drahtlose Signale aussendenden Sendestationen in Empfangsstationen mit gewöhnlichen Empfangseinriehtungen mit Hilfe von nach den Hauptrichtun. en der Windrose gerichteten Hauptsignalen (Kardinalpunktsignalen) und solchen gerichteten Signalen, deren Senderichtung kontinuierlich oder absatzweise geändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gerichteten Signale aus paarweise zusammengefassten Einzehignalen bestehen und die Signale eine, jeden Paares rasch aufeinanderfolgen und ihre Aussenderiehtungen einen bestimmten Winkel miteinander einschliessen, wobei die Empfangsstation die gewünschte Richtung durch Bestimmung der Zeitdiffermz oder.
durch die Anzahl der schrittweise erfolgten Teildrehungen zwischen einem kardinalpunktsignal
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