Anordnung zur Bestimmung des Ortes eines strahlenreflektierenden Gegenstandes.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Bestimmung des Ortes eines trahlenreflektierenden Gegenstandes, mit nicher eine Bewegung dieses Gegenstandes stetig verfolgt werden kann.
Es ist oft erw nscht, den Ort eines strah enreflektierenden Gegenstandes, beispiels weise eines Flugzeuges oder eines Seefahrzeuges, zu bestimmen und die Bewegung dieses Gegenstandes stetig zu verfolgen. Es wurlen bereits dazu geeignete Anordnungen vor geschlagen, welche einen bestimmten Raum @bsehnitt mit einem scharf konzentrierten Strahl periodisch abtasten und die von dem gesuchten Gegenstand reflektierte Strahl @nergie zur Erzeugung eines annähernd photographischen Bildes des abgetasteten Raumes verwerten. Bei Verwendung solcher Anordnungen kann die genaue Feststellung tes s Ortes des gesuchten Gegenstandes in @ezug auf irgendwelche Koordinaten, z. B.
@uf einer Landkarte, im allgemeinen zur lurch Auswertung der Angaben zweier oder nehrerer solcher Anordnungen erfolgen.
Demgegenüber wäre. es erwünscht, dass eine einzige Anordnung den Ort des gesuchten Gegenstandes unmittelbar anzeigt, um die '.'orgenannte mühevolle und zeitraubende Answertung berfl ssig zu machen. Die un- miítelbare Anzeige gibt die Möglichkeit, die Bewegung des Gegenstandes stetig zu verfolgen.
Die Anordnung gemäss der Erfindung, mit der dieses Ziel erreicht wird, zeichnet sich aus durch Mittel zum winkelweisen Abtasten eines bestimmten Raumes mit einem Signalstrahl und zum Empfangen der vom genannten Gegenstand reflektierten Signalenergie, ein Anzeigegerät mit einer Anzeigeflache, Mittel zum Aufzeichnen einer be stimmten Anzahl von aus einem gemeinsa- men Ursprungspunkt t ausgehenden radialen Linien auf die genannte Anzeigefläche sowie dureh für die empfangene Signalenergie empfindliche Mittel zur Erzeugung einer die e Lage des Gegenstandes kennzeiehnenden Anzeige auf einer der genannten Linien.
Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei ? piele näher erläutert. Fig. 1 der Zeichnung gibt eine teilweise schematische Schaltskizze einer vollständigen Ausführungsform der Anordnung gemäss der Erfindung. Fig. 2a, 2b und 2c sowie Fig. 3d, 3e und 3f stellen zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Anordnung dienende Diagramme dar. Fig. 4 zeigt eine Ergänzungsvorrichtung zur Über tragung der durch die Anordnung gemäss Fig. l gelieferten Anzeige auf eine geogra phische Karte. Fig. 5 ist eine teilweise sche- matische.
Schaltskizze einer ändern Ausführungsform der Anordnung gemϯ der Erfindung, und Fig. 6g bis 6t stellen zur Erläu- terung der Arbeitsweise der Anordnung gemϯ Fig. 5 dienende Diagramme dar.
Die Anordnung gemäB Fig. 1 enthält zunächst Mittel zum periodischen Abtasten eines bestimmten Raumes mit einem Strahl, welcher sich mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit um eine vertikale Achse dreht und zumindest in die diese vertikale Achse enthaltenden Ebene scharf konzentriert ist. Vorzugsweise soll der Strahl in dieser Ebene annähernd fächerförmig sein. Dies hat den Vorteil, dass etwaige Schaukel-und Rollbewegungen eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Flugzeuges oder eines Schiffes, auf welchem die Anord- nung angebracht sein ka. nn, die Anzeige nicht beeinflussen.
Die genannten Mittel umfassen eine Sendeantennengruppe 10, welche dazu geeignet ist, einen bestimmten Raum mit einem Strahl abzutasten, dessen Abtastbewegung in Übereinstimmung mit der sich in einem bestimmten Frequenzbereich ändernden Frequenz der ausgestrahlten Träger- wellen erfolgt. Um dies zu erreichen, ist ein Impulsgenerator 11 vorgesehen, der Impulse erzeugt, deren Frequenz das Doppelte der Radienabtas, tfrequenz ist, das heisst der Frequenz, mit der aufainanderfolgende radiale Richtungen vom Strahl abgetastet werden.
Der Ausgangskreis dieses Generators ist mit dem Synchronisierkreis eines sägezahnformige Schwingungenerzeugenden Quadrantenabtastfrequenzgenerators 12 verbunden ; die Qua drantenabtastfrequenz ist gleich dem n-ten Teil der Radiusabtastfrequenz, wenn n die Zahl der im abgetasteten Quadranten vorgesehenen Abtastrichtungen ist. Die sägezahnför- migen Schwingungen des Generators 12 werden dem Eingangskreis eines Frequenzmodulators 13 zugeführt, welcher mit dem fre- quenzbestimmenden Teil eines in der Einheit 14 enthaltenen Trengerwellengerators verbunden ist.
Die Einheit 14 enthält überdies einen ein-oder mehrstufigen Hochfrequenz- verstärker, über den Schwingungen des Trä gerwellengenerators der Antennengruppe 10 zugeführt werden.
Es sei angenommen, dass mit Hilfe der Anordnung gemäss Fig. I der Ort eines beweglichen Gegenstandes, beispielsweise eines Flugzeuges P, festgestellt werden soll, und dass der Beobachter das Flugzeug zwar nicht sehen kann, aber doch weiss, dass es sich in einer gewissen Richtung vom Beobachtungs- platz in einer kleinen Höhe über dem Horizont befindet.
Beispielsweise erstrecke sich der abzusuchende Raum über einen vom Horizont-aus gemessenen Vertikalwinkel von 60 und über einen Horizontalwinkel von 90 . Zwecks Abtastens dieses Raumes besteht die Antennengruppe aus einer Anzahl von vertikalen Dipolantennen 15 bis 18, welche in einer Vertikalebene in gleicher Hoche und in gleichen Abständen voneinan- der angeordnet sind. In der Zeichnung sind diese Antennen nur schematisch dargestellt, und ihre vertikale Lage ist nicht angezeigt.
Die Antenne 15 ist unmittelbar an den Aus gangskreis der Einheit 14 angeschlossen, während die Antennen 16, 17 und 18 über Verzögerungsnetzwerke 19, 20 und 21 mit diesem Ausgangskreis verbunden sind, deren Verzögerungsfaktor in der genannten Reihenfolge ansteigt. Hinter jeder der Dipolantennen ist je ein Reflektor 22 angeordnet, um die Energiestrahlung in der gewünschten Richtung zu vergrössern und Nebenstrahlun- gen zu vermindern.
Natürlich können noch weitere, den Dipolantennen 15 bis 18 entsprechende und mit Verzögerungsnetzwerken und Reflektoren verbundene verbikale Dipolantennen oberhalb oder unterhalb der Antennen 15 bis 18 und in der gleichen Vertikalebene mit ihnen vorgesehen werden. Bei Anwendung einer einzigen Gruppe von Dipolantennen 15 bis 18 wird ein Abtaststrahl erzeugt, der in der Horizontalrichtung quer zur Strahlungsrichtung am dünnsten, also in eine Vertikalebene konzentriert ist. In der Vertikalebene ist der Abtaststrahl fächerförmig. Durch die Verwendung einer zusätzlichen Gruppe von Dipolantennen oberhalb oder unberhalb der Antennen 15 bis 18 könnte der fächerförmige Strahl auch in horizontaler Richtung konzentriert werden.
Die Anordnung enthält weiterhin Mittel zur Steuerung der Abtastmittel in der Weise, dass der Abtaststrahl nur im Takte periodischer Impulse ausgestrahlt wird, wobei jeder Impuls einem gewissen Abtast. winLel des Strahls entspricht und die Dauer jedes Impulses vorzugsweise nur einen Bruchteil der Periodendauer der Impule ausmacht.
Diese Mittel umfassen einen Sperrmodulator 23. dessen Einga. ngskreis mit dem Ausgangskreis des Generators 11 verbunden ist, ferner einen sägezahnförmige Schwingungen erzeugenden Radiusabtastfrequenzgenerator 24, dessen Synchronisierkreis mit dem Ausgangskreis der Einheit. 11 gekoppelt ist, sowie einen Ra dhisabtastfrequenz-Impulsgenerator 25, des sen Eingangskreis mit dem Ausgangskreis des (Generators 24 verbunden und dessen Ausgangskreis an einen zweiten Eingangkreis hzw. Steuerkreis des Sperrmodulators 23 an geschlossen ist.
Der Ausgangskreis des Sperr nmdulators 23 ist mit dem Eingangskreis des Amplitudenmodulators 26 verbunden, dessen Ausgangskreis an den Eingangskreis der Einheit 14 angeschlossen ist, um die Amplitude der hier erzeugten Trägerwelle zu mo dulieren.
Überdies enthält die Anordnung eine als Anzeigegerät dienende Kathodenstrahlröhre 27 und Mittel zum synchron mit der Bewegung des Abtaststrahls erfolgenden periodischen Abtasten des Bildfeldes dieser Röhre entlang von aus einem gemeinsamen Ursprungspunkt ausgehenden radialen Linien, dt-ren jede einem bestimmten Abtastwinkel des Abtaststrahls entspricht. Diese Radien werden : infolge einer mit konstanter Winkel- geschwindigkeit immer wieder in demselben Sinn erfolgenden Drehung der Sehwingungsebene des Kathodenstrahls nacheinander ab- getastet.
Die Mittel, welche diese Ablenkung des Eathodenstrahls bewirken, umfassen zunÏchst zwei aufeinander senkrecht stehende Paare von Ablenkelektroden 28 und 29 sowie einen ausgeglichenen Modulator 30 mit zwei Eingangskreisen, von welchen der eine mit dem Ausgangskreis des Radienabtastfre- quenzgenerators 24 und der andere mit dem Ausgangskreis des Quadra, ntenabtastfrequenz- enerators 12 verbunden ist. Der Ausgangs- kreis des Modulators 30 ist an das Ablenkelektrodenpaar 29 angeschlossen.
Ferner gehort zu den genannten Mitteln ein Quadran- tenabtastfrequenzgenerator 31, der Schwingungen von später näher erläuterber und komplementäre genannter Wellenform erzeugt, und dessen Eingangskreis mit dem
Ausgangskreis des sägezahnförmige Schwingungen erzeugenden Quadrantenabtastfre- quenzgenerators 12 und dessen Ausgangs- kreis mit dem einen Eingangskreis des aus geglichenen Modulators 12 verbunden ist.
Der zweite Eingangskreis des Modulators 32 ist an den Ausgangskreis des sägezahnförmige Schwingungen erzeugenden Radius abtastfrequenzgenerators 24 angeschlossen, während der Ausgangskreis des Modulators s 39 mit dem Ablenkelektrodenpaar 28 der Rohre 27 verbunden ist. Der Schwingungen komplementÏrer Wellenform erzeugende Quadrantenabtastfrequenzgenerator 31 kann ge gebenenfalls ein Integralnetzwerk zum Integrieren der sägezahnförmigen Schwingungen des Quadrantenabtastfrequenzgenerators 12 enthalten. Die versehiedenen Elektroden der Kathodenstrahlröhre 27 werden in nicht dargestellter üblicher Weise gespeist, und die Rohre enthält einen Leuchtsehirm 33, auf welchem die radialen Abtastlinien erscheinen.
Ferner enthält die Anordnung Mittel, die bewirken,dass die auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre erscheinenden, von einem gemeinsamen Ursprungspunkt ausgehenden radialen Linien immer in einem Zeitpunkt beginnen, in welchem der Abtast- strahl von der Antennengruppe 10 unter dem der betreffenden Linie entsprechenden Winkel ausgestrahlt wird. Hierzu dient ein Schwingungen rechteckiger Wellenform erzeugender Radienabtastfrequenzgenerator 34. dessen Eingangskreis mit dem Ausgangskreis des sägezahnförmige Schwingungen er zeugenden Radiusabtastfrequenzgenerators 24 verbunden ist und dessen Ausgangskreis mit einer die Intensität des Kathodenstrahls beeinflussenden Elektrode 35 der Kathodenstrahlr¯hre 27 in Verbindung steht.
Des weiteren enthÏlt die Anordnung Mittel zum Empfang der von dem gesuchten Gegenstand reflektierten Energie. Diese umfassen eine Antennengruppe 36, einen Trägerwellenemp fänger 37 und einen Frequenzmodulator 38, dessen Eingangskreis mit dem Ausgangskreis des sägezahnformige. Schwingungen erzeugenden Quadrantenabtastfrequenzgenerators 12 verbunden ist und dessen Ausgangskreis mit einem frequenzbestimmenden Ereis des Empfängers 37 in Verbindung steht. Durch diesen Ereis wird die Abstimmung des Emp fängers 37 synchron mit derjenigen des Trägerwellengenerators der Einheit 14 iiber den Frequenzbereich des Generators hinweg ge- ändert.
Die Antennengruppe 36 gleicht in jeder Beziehung der Antennengruppe 10 und enthÏlt eine Anzahl von vertikalen Dipolantennen 39 bis. 42, welche nur schematisch dargestellt sind. Die Dipolantenne 39 ist unmittelbar an den Eingangskreis des Empfän- gers 37 angeschlossen, wÏhrend die Dipolantennen 40, 41 und 42 über den Verzöge rungsnetzwerken 19, 20 und 21 der Antennengruppe 10 in jeder Hinsicht gleiche Verzogerungsnetzwerke 43, 44 und 45 mit dem Eingangskreis des Empfängers 37 verbunden sind. Hinter jeder der Dipolantennen 39 bis 42 ist je ein Reflektor 46 vorgesehen.
Schliesslich enthält die Anordnung von der Empfangsenergie gesteuerte Mittel zur Anzeige der Winkelrichtung und der Entfer- nung des gesuchten Gegenstandes P auf einer der radialen Abtastlinien des Leuchtschirmes 33 der Röhre 27. Hierzu dient die die Inten sität des Kathodenstrahls der Robre 27 be einflussende Elektrode 35, welche an den Ausgangskreis des Empfängers 37 angeschlossen ist.
Die Wirkungweise der Anordnung ist folgende :
Der Impulsgenerator 11 erzeugt periodi se-lie Spannungsimpulse rechteckiger Form, die in der Fig. 2a dargestellt sind. In dieser Figur gibt die horizontale Achse die Zeit und die. vertikale Achse die Grosse der Impulsspannung e an, Diese periodische Spannung wird dem Synchronisierkreis des Radiusabtastfrequenzgenerators 24 zugeführt, welcher Schwingungen von der in der Fig. 2 dargestellten Sägezahnform erzeugt. Die Frequenz dieser Schwingungen ist gleich der Hälfte der Frequenz der vom Generator 11 erzeugten Impulse, indem der Generator 24 durch jeden zweiten Impuls des Generators 11 zu einer Schwingung angeregt wird.
Die Schwingungen des Generators 24 sind mit einem kleineren Zeitmassstab auch in Fig. 3 (1 dargestellt. Die vom Generator 11 erzeugte Impulsspannung wird überdies auch dem Synchronsierkreis des Quadrantenabtastfrequenzgenerators 13 zugefiihrt. Falls der Abtaststrahl der Antennengruppe 10 den Raum innerhalb eines Winkels von 90 abtasten soll, erstreckt sich das von den auf dem Leuchtschirm 33 der Kathodenstrahlröhre 27 beschriebenen radialen Abtastlinien gebildete Muster ebenfalls über einen Winkel von 20 . da jede dieser Abtastlinien einem bestimmten Abtastwinkel des Abtaststrahls entspre- chen soll.
In diesem Fall ist also sowohl der vom Abtaststrahl abgestastete Raumabschnitt als auch der vom Muster der Abtastlinien auf dem Leuchtschirm bedeckte Teil dieses Schirmes je ein Kreisquadrant. Die Anzahl der Abtastlinien auf dem Leuchtschirm wird man zweckmässig gleich der Gradzahl des abgetasteten Raumwinkels oder gleich einem Vielfachen dieser Zahl wählen, aber es sei hier der Einfachheit halber angenommen, dass die Zahl dieser Linien 50 sei. Dann wird der Quadrantenabtastfrequenzgenerator 12 durch jeden hundertsten Impuls des Generators 11 angeregt und erzeugt eine sägezahn förmige Sehwingung, wie sie in Fig. 3e durch die ausgezogen gezeichnete Kurve dargestellt ist.
Diese sägezahnförmige Schwingung wird dem Eingangskreis des Quadrantenabtastfre- quenzgenerators 31 zugefiihrt, welcher eine der ausgezogen gezeichneten Kurve der Fig. 3f entsprechende periodische Spannung von komplementärer Wellenform erzeugt.
Wenn man den Ablenkelektroden 28 und 29 der Kathodenstrahlrohre 27 nur die säge- zahnförmigen Schwingungen des Generators 12 und die komplementären Schwingungen des Generators 31 zuführenr würde, kurde der Kathodenstrahl der Röhre offenbar über einen Bogen von 90 periodisch abgelenkt werden.
Dass dem so ist, wird klar, wenn man bedenkt, dass der Teil x-x einer jeden sägezahnförmigen Schwingung annähernd einem Teil einer in Fig. 3e gestrichelt an gedeuteten Sinusschwingung entspricht, wäh- rend jeder Teil y-y der dargestellten kom plementären Schwingung einem gleichen Teil einer in Fig. 3f gestrichelt angedeuteten Cosinussehwingung entspricht. Die Schwin gungen des Generators 31 werden ¸komple mentäri genannt, weil sie die Schwingungen des Generators 12 so ergänzen, dass beide Schwingungen beim alleinigen Zusammenwirken den Kathodenstrahl auf einem Kreisbogen führen würden.
Nun werden aber den Eingangskreisen der abgeglichenen Modula tores 30 und 32 auch die in der Fig. 3d darg sägezahnförmigen Schwingungen von Radiusabtastfrequenz zugef hrt. Diese Schwingungen modulieren daher die vom Generator 12 herrührenden sägezahnförmigen Schwingungen und die vom Generator 31 herrührenden komplementären Schwingun- gen so, dass der Kathodenstrahl durch die Ablenkelektroden in zwei aufeinander senk rechte Riehtungen derart, abgelenkt wird, dass er durch einen gemeinsamen Ursprungspunkt o gehende Radiallinien beschreibt, welche einen obern und einen untern Qua dranten des Leuchtschirmes bedecken.
Da der in den untern Quadranten fallende, gestriehelt gezeichnete Teil der Linien für die Feststellung des Ortes des gesuchten Gegenstands nicht benotigt wird, wird er dadurch beseitigt, dass an die die Intensität des Ka thodenstrahls beeinflussende Elektrode 35 der Rohre 37 eine durch den Radiusabtast- frequenzgenerator 34 erzeugte periodische Spannung von rechteckiger Wellenform, wie sie in Fig. 2c dargestellt ist, angelegt wird.
Diese Spannung hat dieselbe Frequenz wie die sägezahnförmigen Schwingungen des Generators 24 und hat eine solche Phase im Verhältnis zu diesen Schwingungen, dass der Kathodenstrahl während einer jeden halben Periode der Schwingung des Generators 24 ausgelöscht wird. Auf dem Leuchtschirm SS entsteht dann das aus den ausgezogenen Linien bestehende Muster, wobei bemerkt wird, dass in der Zeichnung nur ein Teil der Linien dargestellt ist.
Die sägezahnförmigen Schwingungen des Generators 12 werden auch dem Eingangskreis des Frequenzmodulators 13 zugeführt, um die Frequenz der vom Trägerwellengenerator der Einheit 14 erzeugten Trägerwelle über einen bestimmten Frequenzbereich zu ändern. Bei Zuführung dieser Trägerwelle veränderlicher Frequenz zur Antennengruppe 10 wird die ausgestrahlte Energie zu einem in einer Vertikalebene fächerförmigen Strahl konzentriert. Da nun die Frequenz der zugeführten Trägerwelle sich innerhalb eines gewissen Frequenzbereiches ständig ändert, dreht sich der Strahl um eine vertikale Achse und tastet dadurch den vorbestimmten Raum ab. Die Mittelfrequenz der Trägerwelle wird so gewählt, dass der Strahl bei dieser Frequenz zur Ebene der Antennengruppe normal steht.
Die Änderung der Frequenz der von der Einheit 14 erzeugten Trä gerwelle erfolgt im Hinblick auf den linearen Verlauf der in Fig. 3e ausgezogen gezeichneten sägezahnförmigen Schwingung, welche dem Frequenzmodulator 13 zugeführt wird, linear mit der Zeit. Infolgedessen dreht sich der Strahl mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit perio disch um die vertikale Achse.
Die vom Radiusabtastfrequenzgenerator 24 erzeugten sägezahnförmigen Schwingungen werden dem Radiusabtastfrequenzimpulsgenerator 25 zugeführt, welcher eine periodische Spannung von rechteckiger Wellen- form erzeugt, deren Frequenz gleich der Hälfte derjenigen der vom Generator 11 erzeugten periodischen Spannung ist. Die periodischen Spannungen der Generatoren 11 und 25 werden je einem Eingangskreis des Sperrmodulators 23 zugeführt, wobei die vom Generator 25 herrührende Spannung den Modulator zur Unterdrückung jedes zweiten Impulses der Spannung des Generators 11 veranlasst, so dass nur jeder zweite Impuls zum Amplitudenmodulator 26 gelangt.
Dieser Modulator moduliert die von der Einheit 14 erzeugte und verstärkte Trägerwelle in der Weise, dass der Antennengruppe 10 nur Trägerwellenimpulse zugeführt werden, deren Dauer einem geringen Bruchteil der Periodendauer ihrer Wiederholung entspricht. Da nun die Frequenz der von der Einheit 14 der Antennengruppe zugeführten Trägerwelle zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen um je einen konstanten Betrag anwächst, ist es offenbar, da. jeder Impuls der ausgestrahlten Trägerwelle einem bestimm- ten Abtastwinkel des Strahls entspricht.
Der durch die Antennengruppe 10 ausgestrahlte Strahl wird, sobald er das. Flugzeug P trifft, von diesem zur Empfangsantennen- gruppe 36 reflektiert. Die von dieser Antennengruppe empfangene Energie gelangt in den Eingangskreis des Empfängers 37. Die Abstimmung dieses Empfängers ändert sich synchron mit derjenigen des Generators der Einheit 14 über den bestimmten Frequenz- bereich hinweg, und infolgedessen ist dieser Empfänger immer auf die e jeweilige Frequenz des Trägerstrahls abgestimmt.
In diesem Zu sammenhang sei erwähnt, dass die Quadran tenabtastgeschwindigkeit des Strahls nicht so gro¯ ist, dass die Zeitspanne, die der Strahl zum Zurücklegen des Weges von der Antennengruppe 10 zum Flugzeug P und zurück zur Antennengruppe 36 braucht, hinsichtlich der Abstimmung des Empfängers 35 eine Rolle spielen könate. Die Abstimmung des Empfängers mag sich zwar während dieser Zeitspanne etwas Ïndern, aber seine Resonanzcharakteristik ist ungeachtet ihrer für die Vermeidung des Empfangens uner- wünschter Störimpulse ausreichenden Schärfe doch so breit,
dass der Empfänger selbst im Falle der grössten Entfernung desl Flugzeu- ges von den Antennengruppen 10 und 36 noch praktisch maximal empfindlich für den Strahl ist.
Die empfangene Trägerwelle wird im Empfänger-37 verstärkt, und ein mit dem Verstärker vereinigter Demodulator nimmt die den dem Amplitudenmodulator 26 zugeführten Impulse entsprechende Amplituden- modulation von der Trägerwelle ab und führt sie in Form von Spannungsimpulsen der Steuerelektrode 35 der Kathodenstrahlröhre 27 zu.
Es ist offenbar, dass jedes ; mal, wenn der Abtaststrahl das Flugzeug P trifft, der Steuerelektrode 35 ein Spannungsimpuls zugeführt wird und dieser durch Erhöhung der Intensität des Kathodenstrahls einen stärker leuchtenden Punkt P'an einer Stelle der jenigen der auf dem Leuchtschirm 33 erscheinenden radialen Linien erzeugt, welche dem Abtastwinkel entspricht, unter welchem der Strahl ausgestrahlt wurde, als er das s Flugzeug traf. Die Anzeige gibt also die Richtung des Flugzeuges P in bezug auf die Antennengruppe 10 an.
Da nun die nicht ausgelöschten radialen Linien vom Ursprungspunkt o ausgehend mit einer konstanten radialen Geschwindigkeit gezeichnet werden. ist der Abstand des Punktes P'vom Ur sprungspunkt o proportional der Zeit, welche der ausgesendete Impuls, zum Zurücklegen des Weges von der Antennengruppe 10 zum Flugzeug P und zurüek zur Antennengruppe 36 benotigte und somit proportional der Ent fernung des Flugzeuges von der ganzen Anordnung. Die Anordnung gibt daher die Winkelrichtung oder das Azimuth und die Entfernung des Flugzeuges in einem FlÏ ohenbild an.
Die bevorzugte Frequenz des Generators 11 von doppelter Radiusabtastfrequenz und des Quadrantenabtastfrequenzgenerators 12 wird im Einzelfall in folgender Weise bestimmt :
Es sei angenommen, dass die Reichweite der Anordnung 150km s, ein soll. Es ist bekannt, dass die Trägerwelle für einen Weg von 300m eine Mikrosekunde braucht. Da nun die Trägerwelle die Entfernung hin und zurück zurücklegen mu¯, ist ihr längster Weg 300 km. Jede radiale Linie auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre muss daher in jener Zeit gezeichnet werden, welche der Strahl braucht, um 300 km zurück- zulegen. Da die Hälfte jeder radialen Linie ausgelöscht und nur-die andere Hälfte ver wendet wird, ist die Radiusabtastperiode 2 Milisekunden lang.
Infolgedessen m ssen die vom Radiusabtastfrequenzgenerator 24 erzeugten sägezahnformigen Schwingungen einer Frequenz von 500 Hz haben, woraus sieh die Frequenz der periodischen Spannung des Generators 11 zu 1000 Hz ergibt. Wenn auf dein Leuchtschirm 50 Linien erscheinen sollen,wieweiter oben angenommen wurde, muss die Frequenz der vom Quadrantenabtastfrequenzgenerator 12 erzeugten sÏge zahnformigen Schwingungen 10 Hz sein.
Die Antennengruppe 10 war bisher als fest betrachtet worden. Sie k¯nnte aber ge uni lls um eine zur Ebene der Dipol Antennen 15 bis 18 normale horizontale Achse verdreht werden, damit die Abtastung auch um eine Horizontalachse erfolgen kann (statt nur um eine Vertikalachse). Diese Horizon- talachse steht dann senkrecht auf dererst- genannten horizontalen Achse. In diesem Fall gibt die Anzeige auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlrohre den Hohenwinkel des Flugzeuges P ber dem Horizon und sfineEntfernungvonderAnordnungan.
Dabei soll vorzugsweise auch die AnzeigeflÏche der Kathodenstrahlr¯hre um 90 um eine Horizontalachse gedreht werden, damit deutlicher wird, dass die auf dem Leuclit- -'chirm gezeichneten radialen Linien dem Höhenwinkel des Abtaststrahls. entsprechen.
Obzwar es wegen der groBen Richt. wir kung der beschriebenen Antennengruppe vor- teilhaft ist, eine solche Antennengruppe zu benutzen, kann es doch in dem Falle, dass eine erhebliche Anderung der Polarisation der Tragerwelle eintritt, zweckmässig sein. gekreuzte Dipolantennen zu verwenden.
Fig. 4 zeigt eine zweckmässige Vorrich tung zur Ergänzung der bisher beschriebenen Anordnung, um die auf dem Leucht- schirm erhaltene Anzeige auf eine Karce M des abgetasteten Gebietes zu übertragen.
Die ¯bertragung erfolgt mit Hilfe eines teil- durchlässigen Spiegels 47, welcher mit der Ache der Kathodenstrahlröhre 27 und mit der Ebene der Karte M je einen Winkel von 15¯ einschlie¯t. Ein in der Pfeilrichtung auf den Leuchtschirm 33 der Rohre blickender Beobachter sieht dann die Anzeige auf dem Leuchtschirm in Deekung mit dem Spiegelbild der Karte il1. An die Ablenkelektroden 28 und 29 der Rohre können feste Gleichspannungen angelegt werden, um den Ur sprungspunkt o der radialen Linien auf der Karte mit dem Aufstellungsort der Anord- nung in Deckung zu bringen, und die Amplitude der Schwingungen der Generatoren 24.
12 und 31 kann so eingestellt werden, da¯ der durch die Länge der radialen Linien ge1 gebene Entfernungsma¯stab dem Massstab der Karte entspricht. An Stelle der Verwen- dung des Spiegels 47 gemϯ Fig. 4 kann die Karte auf den Leuchtschirm der Rohre 27 selbst projiziert werden, oder es kann einfach eine durchsichtige Karte auf den Leuchtschirm gelegt werden.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung.
Diese gleicht im wesentlichen der Anordnung gemäss Fig. 1, und identische Teile derselben sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Der Unterschied gegenüber der Anordnung gemäss Fig. 1 besteht darin, da¯ die Abtastung bei der Anordnung gemäss Fig. 5 sich ber, den vollen Azimuthkreis erstreckt, das hei¯t es werden nicht nur 90 , sondern 360 abgetastet. Zu diesem Zwecke besteht die Antennenanordnung 48 aus vier Antennengruppen 10, 10', 10"und 10"', deren jede der Antennengruppe 10 gemäss Fig. l ent- spricht.
An diese Antennengruppen sind Trägerwellengeneratoren, Hochfrequenzver- stärker und Frequenzmodulatoren 13-14, 13'-14', 13"-14" und 13"'14"'ange- schlossen, und mit einem Amplitudenmodula- tionskreis jeder dieser Einheiten ist je ein Amplitudenmodulator 26, 26', 26"und 26'" verbunden. Jeder dieer Modulatoren enthält einen Eingangskreis, dem die vom Sperrmodulator 23 kommenden periodischen Gleichspannungsimpulse zugeführt werden, und einen zweiten Eingangskreis, welcher mit dem Ausgangskreis eines rechteckige Schwingungen erzeugenden Generators 49 und eines ebensolche Schwingungen erzeu genden Generators 50 verbunden ist.
Der Generator 49 wird im folgenden als Cosinusgenerators und der Generator 50 als Sinus- generators bezeichnet, um anzudeuten, dass I3 die Ausgangsströme dieser Generatoren mit Bezug auf die Zeitachse symmetrisch, jedoch gegeneinander um 90 phasenverschoben sind, wie dies weiter unten näher erläutert wird
Der Eingangskreis des Cosinusgenerators 49 ist mit dem Ausgangskreis, eines Kreis abtastfrequenz-Cosinusgenerators 51 verbunden, während der Eingangskreis des Sinus generators 50 an den Ausgangskreis eines : reisabtastfrequenz-Sinusgeneratotrs 52 angeschlossen ist.
Der Eingangskreis des Generators 52 schliesst sich an den Ausgangskreis des sägezahnförmige Schwingungen erzeugenden QuadrantenabtastfrequenzgeneratoTs 12 an, und ein Ausgangskreis des Generators s 52 ist mit dem Eingangskreis des Generators 51 verbunden. Weitere Ausgangskreise der Generatoren 52 und 51 sind an entsprechende Eingangskreise von ausgeglichenen Modulatoren 32 und 30 angeschlossen, deren weitere Eingangskreise entsprechend der Anordnung gemäss Fig. l mit dem Ausgangskreis des sägezahnförmige Schwingungen erzeugenden Radiusabtastfrequenzgenerators 24 verbunden sind.
Der Eingangskreis des Trägerwellen- empfängers 38 ist an eine ungerichtete Antenne 36'angeschlossen.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist im wesentlichen gleich derjenigen der Anordnung gemäss Fig. 1, da jede Gruppe der Antennenanordnung samt den mit ihr verbundenen Generatoren und Modulatoren der Anordnung gemϯ Fig. 1 entspricht. Der Un terschied besteht im wesentlichen darin, dass die Antennengruppen 10, 10', 10"und 10"' aneinanderanschliessendeQuadrantendesum die vertikale Achse der Antennenanordnung beschriebenen grises nacheinander abtasten, indem jede der Sendeeinheiten 13-14, 13'-14', 13"14"und 13"'14"'während eines Viertels derjenigen Zeit wirksam ist, welche der Abtaststrahl zum Abtasten des ganzen greises braucht.
Vor Betrachtung der Art und Weise, in welcher die genannten Sendereinheiten nach- eitander zur Wirksamkeit gebracht werden, soll beschrieben werden, wie der Eathodenstrahl der Robre 27 das für diese Ausführungsform der Erfindung benötigte Muster von radialen Linien auf dem Leuchtschirm erzeugt. Der Kreisabtastfrequenz-Sinusgene- rator 52 erzeugt Sinusschwingungen, welche in synchronisiertem Phasenverhältnis zu den sägezahnförmigen Schwingungen des Quadrantenabtastfrequenzgenerators 12 stehen.
Der Ereisabtastfrequenz-Cosinusgenerator 51 leitet, beispielsweise durch Integration, aus den Sinusschwingungen des Generators 52 ebenfalls sinusförmige, jedoch in ihrer Phase um 90 verschobene Schwingungen ab, welche im folgenden der Einfachheit halber als Cosinusschwingungenx bezeichnet werden.
Die von den Gene, ratoren 51 und 52 erzeugten Schwingungen werden den Eingangskreisen der ausgeglichenen Modulatoren 32 und 30 zugeführt und gelangen über diese zu den Ablenkelektrodenpaaren 28 und 29 der Rohre 27. Wenn man zunächst von der Wirkung der vom Generator 24 erzeugten und ebenfalls den Eingangskreisen der Modulatoren 32 und 30 zugeführten sägezahnförmigen Schwingungen absieht, haben die den Ab lenkelektroden von den Modulatoren 32 und 30 zugeführten Spannungen beide sinusför- migen Verlauf, sind jedoch gegeneinander um 90 phasenverschoben und suchen daher dem Eathodenstrahl der Robre eine Kreisbewegung zu erteilen.
Diese Bewegung wird jedoch durch die sägezahnförmige Schwingung des Radiusabtastfrequenzgenerators 24 so verändert, dass der Kathodenstrahl durch einen gemeinsamen Ursprungspunkt gehende radiale Linien aufzeichnet. Entsprechend der Anordnung der Fig. 1 wird die eine Halfte dieser Linien durch die der Steuerelektrode 35 zugeführten rechteckigen Impulse des Radiusabtastfrequenzgenerators 34 ausgelöscht.
Es werden also nacheinander in vier Quadranten des Leuchtschirmes vom Ursprungspunkt ausgehende radiale Linien aufgezeich- net, welche zusammen die ganze Ereisfläohe bedecken.
Die vom Generator 51 erzeugten Cosinus Schwingungen, deren Verlauf in Fig. 6g, dar- ist, ist, werden dem Eingangskreis des Cosinusgenerators 49 zugeführt, und im Aus gangskreis des Generators erscheinen Schwing von angenähert rechteekigem Verlauf, wie sie die Fig. 6k zeigt.
Die vom Generato 52 erzeugten Sinusschwingungen, deren Verlauf in Fig. 6h dargestellt ist, gelangen in den Eingangskreis des Sinusgenerators 50, und im Ausgangskreis dieses Generators erscheinen ebenfalls Schwingungen von angenähert rechteckigem Verlauf, wie nsie die Fig.
6m zeigt. Die rechteckigen Cosi- nusschwingungen¯ des Generators 49 werden den Eingangskreisen der Modulatoren 26 und 96"'mit positiver Polarität und den Eingangskreisen der Modulatoren 26'und 26" mit negativer Polarität zugeführt, während die rechteckigen mSinusschwingungen des Generators 50 den Eingangskreisen der Mo dulatoren 26 und 26'mit positiver Polarität und den Eingangskreisen der Modulatoren 26" und 26'" mit negativer PolaritÏt zugeführt werden.
Infolgedessen ergeben sieh in den Eingangskreisen der Modulatoren 26, 26', 26" und 26'" rechteckige Schwingungen, wie sie in den Fig. 6tri,, 6r, 6s und 6t dargestellt sind. Während derjenigen Zeit, während welcher im Eingangskreis des Modulators eine positive Spannung herrscht, überträgt. dieser Modulator die periodischen Impulse vom Sperrmodulator 23 zu der mit ihm verbundenen Sendereinheit 13-14, 13'-14' usw. Diese letztgenannten Einheiten geben nur wtthrend derjenigen Zeit eine Ausgangs- leistung ab, während welcher ihnen Span nungsimpulse zugeführt werden.
Im Ein- gangskreis jedes Modulators herrscht nun eine positive Spannung nur während eines Viertels derjenigen Zeit, welche dazu erfor- derlich ist, um alle Modulatoren nacheinan- der zur Wirksamkeit zu bringen. WÏhrend dieser Viertelzeit ändert sich die Frequenz der durch die zugehörige Sendeeinheit 13-14,13'-14'usw.erzeugtenTrägerwelle unter dem Einflul3 der vom Quadranten abtastfrequenzgenerator 12 dem Frequenzmodulator der betreffenden Sendeeinheit zugeführten sägezahnformigen Schwingungen. so da. die Antennengruppen 10, 10'usw. nacheinander je einen Quadranten des vollen Kreises abtasten.
Der vom Flugzeug P'reflektierte Strahl wird von der Empfangsantenne 36'dem Ein gangskreis des Empfängers 37, 38 zugeführt.
Die Ausgangsspannung dieses Empfängers ruft mit Hilfe der Steuerelektrode 35 der Kathodenstrahlrohre 27 einen hellen Punkt auf einer der radialen Linien des Schirmes 33 hervor, welcher das Azimuth und die Entfernung des Flugzeuges angibt.
Die beschriebenen Anordnungen haben den Vorteil, da¯ der Ort eines oder mehrerer Gegenstände im Raume, welche den Signalstrahl reflektieren, also zum Beispiel der Ort von sich im abgetasteten Raume befindlichen Flugzeugen oder Schiffen, in Form eines Flächenbildes angegeben wird. Diese Art der Angabe ist erheblich günstiger als die von den bekannten Anordnungen dieser Art gelieferte Angabe in Form eines photographi schen-oder zeichnerischen Bildes. Da der Abtaststrahl in der Vertikalebene fächerförmig ist, wird überdies die Anzeige dureh geringe Verlagerungen der vertikalen Abtastachse, wie sie zum Beispiel durch das Schaukeln oder Rollen eines mit der Anordnung versehenen Schiffes oder Flugzeuges verursacht werden, nicht merklich beeinflusst.
Die Stärke der empfangenen Trägerwel- lenenergie kann dadurch erheblich gesteigert werden, dass der gesuchte Gegenstand mit Reflektoren zum verstärkten Reflektieren der abtastenden Trägerwellen oder mit Sendern versehen wird, die automatisch die empfangenen Trägerwellen verstärkt zurücksenden, was im vorliegenden Zusammenhange auch als ¸Reflektieren¯ bezeichnet wird.
Wenn die Anordnung beispielsweise zum Auffinden feindlicher Flugzeuge und zum Hinleiten abwehrender eigener Flugzeuge benutzt wird, werden die eigenen Flugzeuge zweckmϯig mit solchen automatischen Rück- sendern ausgerastet. In diesem Falle wird die von eigenen Flugzeugen empfangene Trä gerwellenenergie viel stärker sein, als die von den feindlichen Flugzeugen reflektierte Energie, und infolgedessen werden die eigenen Flugzeuge auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre durch hellere Punkte angezeigt als die feindlichen, so dass sie leicht von diesen unterschieden werden können.
Obzwar bei den beschriebenen Ausfüh- rungsbeispielen der Erfindung elektrische Mittel zur Herbeiführung der Abtastbewe- gung des Abtaststrahls verwendet wurden, ist es offenbar, da. die Abtastbewegung auch durch mechanische Bewegung der Abtastmittel, beispielsweise durch eine peri- odische Drehung der Antennengruppen 10 und 36 um die gewiinsehte Abtastachse, erzielt ; werden kann. In diesem Fall würden die von den Generatoren 12, 31 und 24 gelieferten Abtastspannungen mit der Bewegung der mechanischen Abtastmittel zu synchronisieren sein, oder sie müssen unmittelbar von diesen abgeleitet werden.
Im übrigen braucht auch der Abtaststrahl nicht unbedingt aus elektromagnetischen Schwingungen zu bestehen, sondern kann beispielsweise auch durch Ultraschallwellen gebildet werden, insbesondere, wenn es sich um das Aufsuchen von Unterseebooten handelt.