Peilantennenanordnung.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Peilantennenanordnung, welche ein oder mehrere Paare von auseinanderliegenden Antennen aufweist, wobei die Antennen eines Paares mit Übertragungsleitungen von gleicher Länge und gleichen Charakteristiken mit dem Empfänger zur Erzielung der gewünschten Anzeige verbunden sind und wobei ferner eine ungerichtete Antenne ebenfalls mittels einer Ubertragungsleitung mit dem genannten Empfänger gekoppelt ist.
Es ist in derartigen Anlagen wichtig, dass die Signalwellen an den Ausgängen derÜbertragungsleitungen am Empfänger immer eine konstante Phasenbeziehung aufweisen. Wenn die Betriebsfrequenz jedoch geändert wird, so wird die Phasenbeziehung der Signalwellen an den Ausgängen der Übertragungsleitungen geändert, und zwar wegen der frequenzabhängigen elektrischen Längendifferenz der über tragungsleitungen, welche mit den Antennen der Paare bzw. mit der ungerichteten, zur Seitenbestimmung dienenden Antenne gekoppelt sind.
Ein Zweck der vorliegenden Erfinduiig ist, eine Peilantennenanordnung der erwähnten Art für Breitbandbetrieb zu schaffen.
Die erfindungsgemässe Peilantennenanordnung, bestehend aus mindestens einem Paar mit Abstand voneinander angeordneten Antennen, die über Ubertragungsleitungen gleicher Länge mit einem Empfänger verbunden sind, und einer in der Mitte zwischen den Antennen angeordneten ungerichteten Iiilfsantenne, die ebenfalls über eine Übertragungsleitung mit dem Empfänger verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der tSbertragungs- leitungen für die mit Abstand angeordneten Antennen eine Kreuzung aufweist und dass Mittel vorgesehen sind,
um zwischen dem Differeuzvektor der beiden Einzelantennenspannungen und der Spannung der Hilfsantenne eine über das Arbeitsfrequenzband annähernd konstante Phase aufrechtzuerhal- ten.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs- gegenstandes ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 in schematischer Weise eine Peil antennenanlage der beschriebenen Art,
Fig. 2 einen Grundriss der Anlage von Fig. 1,
Fig. 3 ein Vektordiagramm zur Erläute- rung,
Fig. 4 in scllematiseher Weise einen Empfänger, welchem die Signalwellen aus der Antennenanlage zugeführt werden,
Fig. 5 und 6 geeignete Formen von Netzwerken zur Bewirkung einer Phasennacheilung bzw. Phasenvoreilung und
Fig. 7 verschiedene Kurven zur Erläuterang.
Die Fig. 1 zeigt eine bekannte Antennenanordnung für einen Peiler. Diese weist zwei Dipolpaare 1, 2 und 3, 4, welche in den Endpunkten der Diagonalen eines Quadrates angeordnet sind nnd beispielsweise 28 % der Betriebswellenlänge nicht überschreiten, und ferner eine im Mittelpunkt der Anlage angeordnete ungerichtete Antenne 5 auf. Die Dipole jedes Paares sind durch je zwei Viertelwellenlängen-Überfragimgsleitnngeu 6, 6' und 7, 7' miteinander verbunden, wobei 6 und 7 an einem Ende gekreuzt sind. Die fünfte Antenne 5 wird in an sieh bekannter Weise für die Seitenbestimmung verwendet, wobei die Signal-Amplitude und Phase der Antenne 5 von der Einfallsrichtung des Signals unabhängig sind, vorausgesetzt, dass die Einfallsrichtung in einer horizontalen Ebene liegt.
Die Dipolpaare ergeben einen Ausgang, der von der Einfallsrichtung des Signals abhängig ist. Die Phasenbeziehungen der Signalausgänge der Antennen sind aus Fig. 3 ersichtlich. In dieser Figur stellt der Vektor E5 die in der Antenne 5 induzierte EMK dar, welche eine Spannung V3 erzeugt. Der Vektor ES ist die EMK in der Antenne 1, welche für die in Fig. 2 durch den Pfeil 8 gezeigte Signalrichtung der EMK E voreilt. Die EMK E in der Antenne 2 eilt gegenüber E um denselben Betrag nach.
Der Differenzvektor zwischen E1 und E3, das heisst der Summenvektor zwischen E1 und dem umgekehrten Vektor E12, steht immer senkrecht zu E5 und wird am Empfänger durch die Viertelwellenlängen-Leitungen 6, 6' in Phase gebracht und dem Vektor E3. V1 ist die Spannung von der Antenne 1 im Punkt 9 der Leitung 6'; sie eilt gegenüber E1 infolge der Viertelwellenlänge der Leitung 6' um 900 nach. E2 ist der Vektor der EMK in der Antenne 2; er ist infolge der Kreuzung in der Leitung 6 in E1 umgekehrt und erscheint nach einer Verzögernng von 900 in der Lei tnng 6 als V an der Stelle 9.
Die Resultierende von V1 und V2 ist VR, und diese ist in Phase mit V5. Man erkennt, dass die Resultierende VR sich in Grösse und Riehtungssinn mit der Ankunftsriehtung des Signals ändert.
In dem in Fig. 4 schematisch dargestellten und in der englischen Patentschrift Nur. 490940 ausführlich beschriebenen Peiler werden die Ausgänge bei 9 und 10 den abgeglichenen Modulatoren 11 und 12 zugeführt, die verschiedene Modulationsfrequenzen, beispielsweise 5 kHz bzw. 6 kHz, aufweisen, so dass in den Ausgängen der Modulatoren Seitenbänder f0 + 5 kllz und f0 t 6 kllz erzeugt werden. Das Signal von der mittleren Antenne, welches die Frequenz f0 aufweist, wird dem Verstärker 13 zugeführt.
Die drei Ausgänge werden dann an der Stelle 14 kombiniert und einem weiteren Apparat R und eventuell einem Anzeigegerät, beispielsweise einem Kathodenstrahl-Oszilloskop, zugeführt, um eine direkte Anzeige der Peilung zu erhalten. Es ist wichtig, dass die Eingänge der Modulatoren 11 und 12 in Phase oder in Gegenphase mit demjenigen des Verstärkers 13, der von der mittleren Antenne herrührt, sind.
Wenn ein breites Frequenzband verwendet wird, ist es nicht mehr möglich, dass die Leitungen 6, 6' und 7, 7' zwischen den Antennen und ihren Mittelpunkten bei allen Frequenzen eine Länge von einer Viertelwellenlänge aufweisen, und die resultierenden Spannungen von den Antennenpaaren und die Spannung der mittleren Antenne werden nicht mehr in Phase sein.
Es ist bekannt, dass ein Übertragngs- leitungsabsehnitt durch das in der Fig. 5 gezeigte #-Netzwerk 15 nachgebildet werden kann, wobei 0 die elektrische Länge der Lei tung in Graden bedeutet und 3600 gleich einer Wellenlänge 2 sind. Dieses Netzwerk oder diese Kunstleitung ist so bemessen, dass es eine Phasennacheilung von #0 zwischen der Ausgangs- und Eingangsspannung bewirkt, und diese Phasennachellimg ist mit grosser Annäherung proportional der angelegten Frequenz, vorausgesetzt, dass die Phasennacheilung kleiner als ungefähr 1200 für jede der betrachteten Frequenzen ist. Dies ist in der Fig. 7 durch die Kurve CL dargestellt.
In dieser Figur ist die Phasenänderung im Netzwerk in Funktion der Frequenz aufgetragen.
Die Reiheninduktanz hat den Wert jZo. sin 0" und die Querkapazitanzen haben je den Wert -jZo cotg 0-12, wobei Zo der Wellen- widerstand der Leitung ist. Die in einer na tür eichen Übertragungsleitung auftretende Phasennacheilung ist durch die Kurve (b) dargestellt.
Ein ähnliches #-Netzwerk, in welchem die Induktanz durch eine Kapazitanz des gleichen Absolutwertes und die Kapazitanzen durch Induktanzen des gleichen Abslutwertes ersetzt werden, ist in der Fig. 6 mit 16 bezeichnet; dieses Netzwerk stellt eine Umkehrung des Netzwerkes 15 dar, wobei die Ausgangsspannung eine Phase aufweist, die gegenüber der Phase der Ein gangsspannung voreilt und wobei sich zudem der Voreilungswinkel #, das heisst die elek tische Länge des Netzwerkes, umgekehrt zur angelegten Frequenz ändert, wie dies durch die Kurve c der Fig. 7 dargestellt ist.
Es wird nun ein Netzwerk von der Art, wie es in Fig. 6 nlit 16 bezeichnet ist, in Serie mit der mittleren Antenne gesehaltet, und zwar beispielsweise in den Eingang des Verstärkers 17 (Fig.1), welcher normalerweise bei der mittleren Antenne vorhanden ist.
Dadurch wird die 90 -Phasenverschiebung zwischen dem 1-)ifferenzvektor der Antennenspannun- gen 1, 2 und 3, 4 und der Spannung der initt leren Antenne 5, welche normalerweise durch die Viertelwellenlänge der Leitungen 6, 6' und 7, 7'kompensiert wird, nun durch die Leitungen 6, 6' und 7, 7' und das Netzwerk 16 kompensiert, welches die abweichungen von 6, 6'. 7, 7' von der #/4-Länge kompensiert.
Das Signal der mittleren Antenne wird auf diese Weise über ein Band von Frequenzen in einer praktisch konstanten Phasenbeziehung mit den kombinierten Signalen von den entsprechenden Antennenpaaren gehalten. Dies wird an Hand eines Beispiels näher erläutert.
Es sei angenommen, dass die Venvendung eines Frequenzbandes von 30 bis 100 MHz erforderlich ist.
Die Übertragungsleitungen 6, 6' und 7, 7', zwischen den Antennen und den Punkten 9 und 10 gemessen, erhalten eine Länge von 67 elektrischen Graden bei 100 MHz. Wie aus der Fig. 7 hervorgeht, ist dann bei 30 MHz die Länge 20 Grad. Das Netzwerk 16 der Fig. 6, welches in Serie mit der mittleren Antenne zu schalten ist, wird so bemessen, dass es bei 100 1Hz 19 elektrische Grade und bei 30 MHz 72 elektrische Grade aufweist (siehe Kurve c der Fig. 7). Die totale, durch die Leitungen und das Netzwerk 16 in der mittleren Antenne verursachte Phasenverschie bmig beträgt dann annähernd 900 über das gesamte Frequenzband, wie dies durch die Kurve d der Fig. 7 dargestellt ist.
Während die einfachste und praktischste Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, sind selbstverständlich kompliziertere Ausführungsformen möglich. So könnte beispielsweise eine Phasenkompensation ebensogut durch Verwendung eines Phasenverzögerungsnetzwerkes in der Leitung von der ungerichteten Antenne und von Phasenvoreilungsnetzwerken in den Leitungen von den Dipolpaaren erhalten werden.