Radioelektrische Richtungsanzeigeanlage.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine radioelektrische Richtungsanzeigeanlage. Die. selbe ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch mindestens ein Paar von Sendern, welche über ihre mit Abstand voneinander angeordneten Antennen Impulse gleicher Impulsfrequenz aussenden, und durch mindestens einen Empfänger, der mit einem Indikator ausgerüstet ist, der die Differenz der Ankunftszeiten der genannten Impulse anzeigt, wobei diese Differenz ein Mass für die unbekannte Richtung ist.
Es kann sich dabei um eine Bakenanlage handeln, bei der die Sender die Bake bilden und der Empfänger beweglich ist, so dass die Richtung von Empfänger zur Bake zu bestimmen ist. Es kann sich aber auch um eine Anlage zur Anzeige der Richtung nach einem Radiowellen reflektierenden fernen STegen- stande handeln.
An Hand der Figuren werden in folgendem Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Fig. 1 ist das Schema einer Bakenanlage;
Fig. 2 stellt das Bild dar, welches auf dem Schirm eines gemäss Fig. 3 vorgesehenen Kathodenstrahloszillographen erscheint;
Fig. 3 stellt einen Empfänger mit Indikator dar;
Fig. 4 stellt das Blockschema einer Bake dar;
Fig. 5 zeigt Einzelheiten zu Fig. 4;
Fig. 6 und 7 zeigen die verschiedenen Stufen der Impulserzeugung;
Fig. 8 zeigt eine Detailvariante zu Fig. 4;
Fig. 9 und 10 zeigen die verschiedenen Stufen der Impulserzeugung entsprechend Fig. 8;
Fig. 11. zeigt schematisch eine Anlage zur Anzeige der Richtung nach einem reflektierenden Gegenstande;
Fig. 12 zeigt die entsprechende Anzeige beim Empfang;
Fig. 13 zeigt schematisch eine Zielanlage.
In Fig. 1 stellt die Ziffer 1 einen ersten Impulssender und die Ziffer 2 einen zweiten Impulssender dar, deren Antennen z. B. 600 m voneinander entfernt sind. Diese Sender senden Impulse gleicher Impulsfrequenz aus, und zwar jeweils gleichzeitig.
In der Ebene 3 4 senkrecht zur Linie 1-2, welche die Sender verbindet und welche durch die Mitte 0 dieser Linie geht, wird ein Empfänger die von den Sendern 1., 2 ausgesanden Impulse gleichzeitig empfangen.
Wenn sich der Empfänger in dem Quadranten 2-0-3 befindet, wird er die Impulse vom Sender 2 vor denen vom Sender 1 empfangen. Dasselbe gilt für den Quadranten 2-04. Wenn der Empfänger sich jedoch in einem der Quadranten 1-0-3 oder 1-0-4 befindet, wird er die Impulse vom Sender 1 vor denen vom Sender 2 empfangen.
Um zu bestimmen, ob der Empfänger sich in den Quadranten 2-0-3 und 2-0- oder in den Quadranten 1-0-3 und 1-04 befindet, können die Impulse durch geeignete Mittel unterschiedlich gemacht werden, z. B. durch die Verwendlmg von zwei Impulsen unterschiedlicher Dauer. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, sendet der Sender 1 kürzere Impulse aus als der Sender 2.
Der Empfänger erhält somit in den Qua dranten 1-0-3 und 104 4 einen kurzen Impuls, dem ein langer Impuls folgt, und in den Quadranten 2-0-3 und 2-041 einen langen Impuls, dem ein kurzer Impuls folgt.
Es können verschiedene Vorrichtungen verwendet werden, um die empfangenen Impulse zu beobachten. Gemäss einer vorgezogenen Ausführlmgsform werden diese Impulse auf einem Xathodenstrahloszillographen beobachtet, dessen Strahl in Synchronismus mit der Frequenz der Impulse abgelenkt wird, so dass die Differenz zwischen den Ankunftszeiten der Impulse angezeigt wird. Die in Fig. 1 gezeigten skizzenartigen Anzeigen werden in den verschiedenen Quadranten um die Alitennenbasis erhalten. Es ist klar, dass der Ort der Punkte, für welche der Abstand zwischen den zwei Impulsen konstant ist, eine IIyperbel ist; denn der geometrische Ort aller Punkte, für welche die Differenz der Entfernungen von den Sendern 1 und 2 konstant ist, ist eine Hyperbel.
In Fig. 1 sind vier Hyperbeläste gezeigt. Es ist ersichtlich, dass, wenn die Entfernung zwischen den zwei Sendern 1 und 2 kurz im Vergleich mit der Entfernung zwischen dem Empfänger und dem Sender ist, die Hyperbeln praktisch gerade Linien sind. Wenn der Empfänger genügend weit weg ist, stimmen die Hyperbeln praktisch mit ihren Asymptoten überein, welche alle durch den Mittelpunkt 0 der die Sender verbindenden Linie gehen. Wenn sich der Empfänger z. B. auf einem Flugzeug hefindet, wird der Pilot so seine Richtung in bezug auf die Bake erkennen können. Er kann diese Bake aus jeder Richtung direkt aufliegen, indem er den Abstand zwischen den Impulsen konstant hält, statt wie bei Baken anderer Art einem bestimmten Leitstrahle folgen zu müssen.
Es ist nicht notwendig, dass die durch die zwei Antennen ausgesandten Impulse gleichzeitig ausgesendet werden. Eine Zeitverschiebung dieser Impulse verursacht eine Änderung der Linie gleichzeitigen Empfanges von 3 > , z. B. nach 3'W'. Mit einer Vorriehtlmg zur Einstellung der gegenseitigen Phase der Impulse kann man somit diese Linie verändern, ohne dass es notwendig ist, die Einstellung oder Anordnung der Antennen zu verändern.
Der Empfänger kann mit einer zusätz- liehen Einrichtung versehen sein, die dem Piloten gestattet, seine Entfernung zu den Sendern zu bestimmen, z. B. mit einer Feldstärkemessvorrichtung. Eine angenäherte Anzeige der Entfernung erhält man ohne dies durch die Amplituden der Impulse auf dem Oszillographenschirm. Für die oszillographisehe Aufzeichnung der Impulse wird zweckmässigerweise eine kreisförmige Zeitgrundlinie verwendet, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Für die Synchronisation der Zeitgrundlinie können die breiten Impulse oder die schmalen Impulse als Bezugsimpulse verwendet werden.
Es ist möglich, direkt auf dem Kreis- schirm des Oszillographen die Anzeige der Winkellage zu erhalten. Dazu ist es einerseits nötig, die Frequenz der Impulse gemäss der Entfernung der Sender 1-2 voneinander so zu wählen, dass die maximale Differenz zwischen den Laufzeiten der Impulse (mit andern Worten die Dauer der Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen für eine Entfernung gleich der Entfernung 1-2 der Sender voneinander) gleich der Hälfte der Sendeperiode der Impulse ist und anderseits eine Ablenkfreqnenz zu verwenden, welche gleich der halben Impulsfrequenz ist.
Wenn bei diesen Bedingungen sich der Empfänger auf der Achse 1-2 befindet, wird der Abstand zwischen den zwei Impulsen gleich einem Viertel des Umfanges des Oszillographenschirmes sein, mft andern Worten, 900 zeigt genau die Richtung des Radiobakensenders an.
Wenn die Synehronisation mit den langen (breiten) Impulsen vorgenommen wird, wer den diese auf dem Schirm des Oszillographen immer an einem festen Punkt auftreten, z. B. bei 16 auf Fig. 2. Der Leuehtfleek, der einem kurzen (schmalen) Impuls entspricht, wird auf dem obern Quadranten links oder rechts auftreten (z. B. Lage 17), abhängig davon, ob man sich rechts oder links von der Bakenachse 3-4 (Fig. 1) befindet.
Es ist möglich, auf aem Schirm des Oszillographen eine direkte Ablesmlg der Winkellage zu erhalten, das heisst über 360", indem nach Bestimmung, ob man sieh vor oder hinter der Achse 1-2 befindet, die Ablenkplatten des Kathodenstrahloszillographen umgesehaltet werden, wonach sieh die Impulsbilder von der Lage 1.6 und 17 nach den Lagen 18 und 19 verändern. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel solch eines Empfängers.
Die Antenne 21 ist mit einem Empfänger verbunden, welcher z. B. einen llochfrequenz teil 22 und einen Mittelfrequenzteil 23 einschliesst, dem ein Detektor 24 folgt.
Der Block 25 ist ein Breitenselektor, welcher die Elimination von einem der zwei Signale erlaubt, entweder des kurzen Signals oder des langen Signals. Am Ausgang dieses Selektors tritt nur ein Impuls auf, welcher für die Sgnchronisation des Ablenkkreises 26 für eine kreisförmige Ablenkung des Kathodenstrahloszillographen 27 dient.
Die durch den Empfänger empfangenen Signale, welche aus den langen und kurzen Impulsen bestehen, werden an eine Röhre 28 angelegt, welche z. B. verwendet wird, um der Anode 29 der Kathodenstrahlröhre eine Modulation aufzudrücken. Der übrige Steuerkreis der Kathodenstrahlröhre ist nicht dargestellt.
Die radiale Modulation, die sich durch das Anlegen der Impulse an die Anode 29 ergibt, lässt ein einerseits festes Bild erscheinen, welches mit dem Impuls übereinstimmt, auf welchen die Ablenkung des Oszillographen synchronisiert ist, iind anderseits ein Bild, dessen Lage sieh mit dem Winkelabstand des Empfängers zur Achse der Sender verändert.
In Fig. 2 ist das feste Bild bei 16 gezeigt, welches zu dem langen Impuls gehört, und das Bild 17 zeigt den kurzen Impuls, der zur Messung des Vinkeis verwendet wird.
Wenn sich der Empfänger auf der Achse 3 < befindet, überlagern sieh die zwei Impulse, und es wird das bei 20 dargestellte Bild erhalten.
Wenn der T ; mpfänger keine Begrenzereinrichtung anfweist, kann die Amplitude der Impulsbilder verwendet werden, nm die Feldintensität und somit die Entfernung zwischen Empfänger nnd Bake angenähert zu messen; demzufolge ist es möglich, eine Skala zu zeichnen, die die Form konzentrischer Kreise hat, wobei natürlich ein bestimmtes Verstärkungs- grad der Verstärker angenommen wird.
Wie schon ausgeführt, ist das auf dem Schirm erscheinende Bild dasselbe, ob man sich vor oder hinter dem Sender befindet.
Diese Zweideutigkeit kann durch eine grobe Pfeilung beseitigt werden. Anderseits weiss der Pilot meist, auf welcher Seite er sieh befindet, und er kana das Bild auf dem Oszillographenschirm entsprechend seiner geo- graphisehen Lage einstellen. Zu diesem Zweck genügt es, die Richtung der Ablciikung und den Urspruiig einzustellen, was durch eine Taste 30 geschehen kann, welche die Verbindungen eines Plattenpaares des Oszillographen umkehrt.
Fig. 4 stellt ein Ausführungsbeispiel der Sendeanordnung dar. 31 stellt den Generator einer Trägerfrequenz von z. B. 50 MlIz dar. 32 ist ein Impulsgenerator, welcher kurze Impulse von etwa 10-U sec Dauer mit regelmässigem Abstand erzeugt, deren Frequenz in bezug auf den Abstand zwischen den Antennen gewählt ist, z. B. 250 kHz für einen Antennenabstand von 600 Metern. 33 ist eine Vorrichtung, welche die Veränderung der Länge der Impulse erlaubt, die durch den Generator erzeugt werden, so dass sie naeheinander von kurzer und langer Dauer sein werden.
34 ist eine Impulsweiehe, um die kurzen und langen Impulse auf zwei versehiedene Wege zu leiten. In dieser Impulsweiche wird ausserdem eine Modulation des Trägerstromes in solcher Weise erzeugt, dass im Ausgangskreis der Weiche lange und kurze Impulse hoher Frequenz erhalten werden.
Diese Impulse werden an Leistungsverstärker 35 und 36 angelegt, welche die die zwei Antennen 37 und 38 speisenden Sender darstellen. Eine Verzögerungsleitung 39 wird eventuell verwendet, lun die gleichzeitige Aussendung der Impulse über die zwei Antennen zn sichern.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Impulslängenmodulators 33 und der Impulsweiche 34. Die Vorrichtung 33 schliesst zwei Röhren 41 und 42 ein, welche als Kippgenerator geschaltet sind. Die kurzen, vom Generator 32 mit. einer Frequenz von 250 kIIz kommenden Impulse werden an das Gitter 44 der Röhre 41 angelegt. Wenn diese Impulse negativ sind, machen sie den Anodenstrom der Röhre 41 zu Nnll und erhöhen dadurch plötzlich das Gitterpotential der Röhre 42 und deren Anodenstrom.
Der Kondensator 45, welcher nun geladen ist, entlädt sich über den Widerstand 46, bis ein plötzliches : Kippen auftritt und der An- odenstrom seinen anfänglichen Wert wieder erhält.
Wenn eine sinusförmige Eilfsspannung von der halben Frequenz J125 gHz) derjenigen der Impulse von (250 gHz) dem Gitter der Röhre 42 überlagert wird, wird ein Kippvorgang von zweien beschleunigt und der andere in solcher Weise verzögert, dass abwechselnd kurze und lange Impulse erhalten werden.
Diese Hilfsspannung, welche vom Impulsgenerator 32 in bekannter Weise abgeleitet wird, wird an einen Transformator 47 angelegt.
Die von der Röhre 42 kommenden negativen Signale werden durch die Röhre 43 umgekehrt und verstärkt.
Die verschiedenen Stufen der Impulserzeugung sind in Fig. 6 und 7 dargestellt.
Auf der linken Seite sind die Eingangsimpulse dargestellt, in der Mitte die modulierten Impulse im Ausgang der Röhre 42, welche als Auslösekreis wirkt, und rechts sind die Ausgangsimpulse dargestellt.
Diese Ausgangsimpulse werden einer Impulsweiche 34 zugeführt, welche rechts in Fig. 5 gezeigt ist und zwei Röhren 48 und 49 einschliesst, an deren Schirmgitter die Impulse angelegt werden. An das Steuergitter dieser Röhre wird der Trägerstrom von der HE'-Generatorklemme CC angelegt und an das gewöhnlich als Fanggitter benützte Gitter über den Transformator T eine Frequenz von 125 ldiz, welche einen der zwei Impulse unterdrückt, z. B. den langen Impuls in der Röhre 48 und den kurzen Impuls in der Röhre 49.
Dies bewirkt, dass man auf den Leitungen 50 und 51, welche zu den Leistungsverstär- kern gehen, die in Fig. 7 dargestellten Impulse erhält.
Fig. 8 stellt eine Detailvariante dar, bei welchem anstatt eines langen und eines kurzen Impulses zwei kurze Impulse verwendet werden, von denen einer in seiner zeitlichen Lage moduliert ist, um dem Beobachter den Eindruck eines breiten Impulses auf dem Kathodenstrahlröhrenschirm zu geben.
Diese Vorrichtung schliesst eine Impulsweiche ähnlich der nach Fig. 5 ein.
Die Wirkungsweise der Röhren 52 und 53 ist dieselbe wie die der Röhren 41 und 42 (Fig. 5) und der Kondensator 54 und der Widerstand 56 haben dieselbe Funktion wie der Kondensator 45 und der Widerstand 46.
Der Regelwiderstand 55 wird verwendet, um den Moment des Kippens einzustellen, der ausserdem noch dauernd wie folgt verändert wird:
An den Transformator 59 wird eine sinusförmige Frequenz angelegt, von z. B. 1000 Hz; dadurch wird der Moment, in dem das Kippen stattfindet, dauernd verschoben. In Fig. 9 sind mit 60 die Eingangsimpulse gezeigt und mit 61 die Impulse im Ausgang des Kippkreises.
Der Anfang derselben bleibt in einer festen Lage, und das Ende variiert in der Zeit mit einer Frequenz von 1000 llz. Mittels des Kondensators 57 und des Widerstan des 58 von geeignetem Wert ; werden die Im- pulse 62 abgeleitet, und man erhält zwei Impulse von entgegengesetztem Vorzeichen; einer ist negativ und stimmt mit dem Anfang des Impulses 61 überein, welcher festliegt, und einer ist positiv und in der Zeit mit der Frequenz 1000 moduliert. Der Beobachter wird den letzteren auf dem Kathodenstrahlschirm als Impuls langer Dauer sehen, weil die Aussendungen der Antennen nicht mehr genau gleichzeitig erfolgen, was sich auf der Kathodenstrahlröhre als kleine Verschiebungen der angezeigten Richtung auswirkt, die wegen des Nachleuchteffektes einen breiten Impuls erscheinen lassen.
Das Intervall zwi schen dem festen Impuls und der Mittellage des variablen Impulses kann z. B. durch den Widerstand 55 eingefitellt werden.
Die Impulsweiche ist rechts von Fig. 8 dargestellt und schliesst eine Pufferröhre ein, von deren Anoden- und Wathodenkreis Impulse 62 mit umgekehrter Polarität erhalten werden, wie sie mit 63 für den Anodenkreis und mit 64 für den Kathodenkreis dargestellt sind.
Diese Signale entgegellgesetzten Vorzeichens werden an zwei Verstärkerröhren 66 und 67 mit Schwellwertanordnungen angelegt, durch welche man im Ausgang Signale erhält, deren Form in Fig. 10 mit 68 und 69 dargestellt ist. JI. O. HF ist die Anschluss- klemme des Trägeroszillators.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 zeigt eine Anlage zur Anzeige der Richtung nach einem fernen, reflektierenden Gegenstand. In dieser Figur sind wieder die zwei Sender 70 und 71. gezeigt, 72 zeigt den Gegenstand, dessen Lage zu bestimmen ist, z. B. ein Flugzeug, und 73 ist ein Empfänger der jetzt zwischen den zwei Sendern 70 und 71 angeordnet ist. Dieser Empfänger ist in sol cher Weise aufgestellt, dass er sowohl die vom Flugzeug 72 reflektierten Impulse als auch die direkten, von den Sendern 70 und 71 ausgesandten Impulse aufnimmt.
Wie bekannt ist, kann beim Empfang die Ablenkfrequenz des Elektronenstrahls einer Kathodenstrahlröhre mit der Frequenz der ausgesandten Impulse, welche durch den direkten Empfang zwischen Sender und Empfänger erhalten werden, synchronisiert werden. Die reflektierten Impulse werden auf dem Kathodenstrahloszillographen mit einer gewissen Distanz von dem direkt erhaltenen Impuls erscheinen, welche von der Länge der Zeit abhängt, die diese Impulse brauchen, um zum Objekt und zurück zu gehen. So kann gemäss bekannter Mittel der Schirm des Oszillographen in Entfernungen geeicht werden, indem man z. B. eine geradlinige Ablenkung verwendet.
Die reflektierten Impulse sind doppelt und schliessen den Impuls ein, welcher mit dem kurzen Impuls von Sender 70 übereinstimmt und den Impuls, welcher dem langen Impuls vom Sender 71 entspricht. Die Zeitdifferenz zwischen diesen nvei Echoimpulsen wird wiederum zur Messung der Winkellage des Flugzeuges 72 zur Achse 74 bis 75 benutzt. Dabei könnten die vorherbeschriebenen Älittel angewendet werden, um die direkte Ablesung der Winkellage des Flugzeuges auf dem Oszillographen zu er- halten.
Wenn die Ablenkung geradlinig ist, werden auf dem Schirm des Oszillographen der direkte Impuls 76, vom Sender 70 beispielsweise, und die zwei reflektierten Impulse 77 und 78 erscheinen. Der Abstand zwischen diesen zwei reflektierten Impulsen gibt die Winkelriehtung; der Abstand zwischen dem Bezugsimpuls 76 und der Seite der zwei Impulse 77 und 78, welche sehr nahe beieinander sind, gibt die Entfernung.
ITm die Messungen zu erleichtern, ist es nützlich, zwei Ablesevorrichtungen zu verwenden: eine mit geradliniger Ablenkung, z. B. für die Entiernungsmessung durch Mes sung der Zeit zwischen einem der ausgesand ten Impulse und dem Echo (Fig. 12 links), und die andere mit kreisförmiger Ablenkung die den Winkel direkt zwischen dem reflektierten kurzen und dem reflektierten langen Impuls anzeigt, gemäss den oben beschriebenen Mitteln (Fig. 12 rechts).
Die gerade beschriebene Anzeigeanlage kann verwendet werden, um feste oder be wegliche Gegenstände zu suchen, um sie ent- weder zu vermeiden oder im Gegenteil, um sie zu vernichten (Zielanlage).
Zu letzterem Zweeke ist gemäss Fig. 13 ein Flugzeug, mit zwei Senderpaaren zum Aussenden von Impulsen versehen. Zwei Sender speisen die zwei vertikalen Antennen El und E2 und weitere zwei Sender die zwei Antennen E3 und E4, die horizontal liegen.
Die zwei Systeme senden abwechselnd Impulse derselben Trägerfrequenz aus, oder senden gleichzeitig mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen. Diese Impulse werden durch den Metallkörper M des zu suchenden Flugzeuges reflektiert und kommen als Echos zum Beobachter zurück.
Einer oder zwei Empfänger, je nachdem, ob die ausgesandten Impulse dieselbe oder nicht dieselbe Trägerfrequenz haben, sind auf dem Flugzeug angeordnet, um die ausgesandten Impulse und die Echos zu empfangen; diese werden an zwei Kathodenstrahloszillographen angelegt, mit welchen das Azimut und der Höhenwinkel gefunden werden können. Bei Verwendung einer kreisförmigen Zeitlenkung ist es möglich, die Richtung und den Erhebungswinkel mit nur einem Oszillographen zu finden.
Wenn das gesuchte Flugzeug geortet worden ist, ist es möglich, gegen dasselbe zu fliegen, indem man so fliegt, dass die beiden Echoimpulse auf dem Kathodenstrahloszillo- graph zusammenfallen, und zwar sowohl in der Horizontal- wie in der Vertikalrichtung, entsprechend der Seiten- und Höhenpeilung.
Radio-electric direction indicator system.
The present invention relates to a radio-electric direction indicator system. The. The same is characterized according to the invention by at least one pair of transmitters, which transmit pulses of the same pulse frequency via their spaced antennas, and by at least one receiver which is equipped with an indicator that shows the difference in arrival times of the said pulses, this difference is a measure of the unknown direction.
It can be a beacon system in which the transmitters form the beacon and the receiver is movable so that the direction from receiver to beacon can be determined. However, it can also be a system for displaying the direction towards a distant object reflecting radio waves.
The following exemplary embodiments of the invention are explained with reference to the figures.
Fig. 1 is a schematic of a beacon system;
FIG. 2 shows the image which appears on the screen of a cathode ray oscilloscope provided according to FIG. 3;
Figure 3 illustrates a receiver with indicator;
4 shows the block diagram of a beacon;
Figure 5 shows details of Figure 4;
Figures 6 and 7 show the various stages of pulse generation;
FIG. 8 shows a detailed variant of FIG. 4;
Figures 9 and 10 show the various stages of pulse generation corresponding to Figure 8;
Fig. 11 shows schematically a system for indicating the direction towards a reflective object;
Fig. 12 shows the corresponding display during reception;
13 shows schematically a target system.
In Fig. 1, the number 1 represents a first pulse transmitter and the number 2 represents a second pulse transmitter whose antennas are e.g. B. 600 m apart. These transmitters send out pulses of the same pulse frequency, each time at the same time.
In the plane 3 4 perpendicular to the line 1-2, which connects the transmitters and which goes through the center 0 of this line, a receiver will receive the pulses sent out by the transmitters 1, 2 at the same time.
If the receiver is in quadrant 2-0-3, it will receive the pulses from transmitter 2 before those from transmitter 1. The same is true for quadrant 2-04. However, if the receiver is in one of the quadrants 1-0-3 or 1-0-4, it will receive the pulses from transmitter 1 before those from transmitter 2.
To determine whether the receiver is in quadrants 2-0-3 and 2-0- or in quadrants 1-0-3 and 1-04, the pulses can be made different by suitable means, e.g. B. by using two pulses of different duration. As shown in the drawing, the transmitter 1 sends out shorter pulses than the transmitter 2.
The receiver thus receives a short pulse in quadrants 1-0-3 and 104 4 followed by a long pulse, and in quadrants 2-0-3 and 2-041 a long pulse followed by a short pulse.
Various devices can be used to observe the received pulses. According to a preferred embodiment, these pulses are observed on a cathode-ray oscillograph, the beam of which is deflected in synchronism with the frequency of the pulses, so that the difference between the arrival times of the pulses is displayed. The sketch-like indications shown in Figure 1 are obtained in the various quadrants around the Alitennen base. It is clear that the location of the points for which the distance between the two pulses is constant is a hyperbola; because the geometric location of all points for which the difference in the distances from transmitters 1 and 2 is constant is a hyperbola.
In Fig. 1 four hyperbolic branches are shown. It can be seen that when the distance between the two transmitters 1 and 2 is short compared to the distance between the receiver and the transmitter, the hyperbolas are practically straight lines. If the receiver is far enough away, the hyperbolas practically coincide with their asymptotes, which all go through the center 0 of the line connecting the transmitters. If the recipient is z. B. on an airplane, the pilot will be able to recognize his direction with respect to the beacon. It can rest directly on this beacon from any direction by keeping the distance between the pulses constant, instead of having to follow a certain guide beam as with other types of beacon.
It is not necessary for the pulses transmitted by the two antennas to be transmitted simultaneously. A time shift of these pulses causes a change in the line of simultaneous reception of 3>, e.g. B. after 3'W '. With a provision for adjusting the mutual phase of the pulses, this line can thus be changed without having to change the setting or arrangement of the antennas.
The receiver can be provided with an additional device that allows the pilot to determine his distance to the transmitters, e.g. B. with a field strength measuring device. An approximate display of the distance can be obtained without this through the amplitudes of the pulses on the oscilloscope screen. For the oscillographic recording of the pulses, a circular time base line, as shown in FIG. 2, is expediently used. The wide pulses or the narrow pulses can be used as reference pulses to synchronize the time baseline.
It is possible to display the angular position directly on the circular screen of the oscilloscope. To do this, it is necessary, on the one hand, to select the frequency of the pulses according to the distance between the transmitters 1-2 so that the maximum difference between the transit times of the pulses (in other words, the duration of the propagation of the electromagnetic waves for a distance equal to the distance 1 -2 the transmitter from each other) is equal to half of the transmission period of the pulses and, on the other hand, a deflection frequency must be used which is equal to half the pulse frequency.
If under these conditions the receiver is on axis 1-2, the distance between the two pulses will be equal to a quarter of the scope of the oscilloscope screen, in other words, 900 shows exactly the direction of the radio beacon.
If the synchronization with the long (wide) pulses is made, whoever these appear on the screen of the oscilloscope at a fixed point, e.g. B. at 16 in Fig. 2. The Leuehtfleek, which corresponds to a short (narrow) pulse, will appear on the upper quadrant on the left or right (e.g. position 17), depending on whether you are to the right or left of the Beacon axis 3-4 (Fig. 1) is located.
It is possible to get a direct reading of the angular position on the oscilloscope screen, that is to say over 360 ", by turning over the deflection plates of the cathode ray oscilloscope after determining whether one is in front of or behind the axis 1-2 Change pulse patterns from positions 1.6 and 17 to positions 18 and 19. Fig. 3 shows an embodiment of such a receiver.
The antenna 21 is connected to a receiver which, for. B. includes a hole frequency part 22 and a medium frequency part 23, which is followed by a detector 24.
The block 25 is a width selector which allows the elimination of one of the two signals, either the short signal or the long signal. Only one pulse occurs at the output of this selector, which is used to synchronize the deflection circuit 26 for a circular deflection of the cathode ray oscilloscope 27.
The signals received by the receiver, consisting of the long and short pulses, are applied to a tube 28 which, for. B. is used to impose modulation on the anode 29 of the cathode ray tube. The rest of the control circuit of the cathode ray tube is not shown.
The radial modulation which results from the application of the impulses to the anode 29, on the one hand, allows a fixed image to appear, which corresponds to the impulse to which the deflection of the oscilloscope is synchronized, and, on the other hand, an image whose position can be seen with the angular distance of the receiver changed to the axis of the transmitter.
In Fig. 2 the fixed image is shown at 16 which corresponds to the long pulse and the image 17 shows the short pulse which is used to measure the angle.
When the receiver is on the 3 <axis, see the two pulses superimposed and the image shown at 20 is obtained.
If the T; If the receiver does not instruct a limiter device, the amplitude of the pulse patterns can be used to approximate the field intensity and thus the distance between receiver and beacon; consequently it is possible to draw a scale in the form of concentric circles, assuming of course a certain degree of amplification of the amplifiers.
As already stated, the image that appears on the screen is the same whether you are in front of or behind the transmitter.
This ambiguity can be removed with a rough arrow. On the other hand, the pilot usually knows which side he is looking at and he can adjust the image on the oscilloscope screen according to his geographical position. For this purpose it is sufficient to set the direction of the scan and the origin, which can be done by means of a key 30 which reverses the connections of a pair of plates of the oscilloscope.
Fig. 4 shows an embodiment of the transmission arrangement. 31 shows the generator of a carrier frequency of e.g. B. 50 MlIz. 32 is a pulse generator which generates short pulses of about 10-U sec duration at regular intervals, the frequency of which is selected in relation to the distance between the antennas, z. B. 250 kHz for an antenna distance of 600 meters. 33 is a device which allows the length of the pulses generated by the generator to be varied so that they will be of short and long duration in close proximity.
34 is an impulse wave to direct the short and long impulses in two different ways. In this pulse switch, a modulation of the carrier current is also generated in such a way that long and short pulses of high frequency are obtained in the output circuit of the switch.
These pulses are applied to power amplifiers 35 and 36 which represent the transmitters feeding the two antennas 37 and 38. A delay line 39 may be used to ensure the simultaneous transmission of the pulses via the two antennas.
Fig. 5 shows an example of the pulse length modulator 33 and the pulse switch 34. The device 33 includes two tubes 41 and 42, which are connected as a tilt generator. The short ones from generator 32 with. Pulses coming at a frequency of 250 kHz are applied to the grid 44 of the tube 41. When these pulses are negative, they make the anode current of the tube 41 NnII and thereby suddenly increase the grid potential of the tube 42 and its anode current.
The capacitor 45, which is now charged, discharges through the resistor 46 until a sudden: tilting occurs and the anode current regains its initial value.
If a sinusoidal auxiliary voltage of half the frequency (J125 GHz) of that of the pulses of (250 GHz) is superimposed on the grid of the tube 42, one tilting process of two is accelerated and the other is delayed in such a way that alternating short and long pulses are obtained.
This auxiliary voltage, which is derived from the pulse generator 32 in a known manner, is applied to a transformer 47.
The negative signals coming from the tube 42 are reversed and amplified by the tube 43.
The various stages of pulse generation are shown in FIGS. 6 and 7.
The input pulses are shown on the left, the modulated pulses at the output of the tube 42, which acts as a trigger circuit, in the middle, and the output pulses are shown on the right.
These output pulses are fed to a pulse switch 34, which is shown on the right in FIG. 5 and includes two tubes 48 and 49, to whose screen grid the pulses are applied. The carrier current from the HE 'generator terminal CC is applied to the control grid of this tube and a frequency of 125 idiz is applied to the grid, which is usually used as a safety grid, via the transformer T, which suppresses one of the two pulses, e.g. The long pulse in tube 48 and the short pulse in tube 49.
This has the effect that the pulses shown in FIG. 7 are received on lines 50 and 51, which go to the power amplifiers.
8 shows a detailed variant in which, instead of one long and one short pulse, two short pulses are used, one of which is modulated in its time position in order to give the observer the impression of a broad pulse on the cathode ray tube screen.
This device includes a pulse switch similar to that of FIG.
The operation of the tubes 52 and 53 is the same as that of the tubes 41 and 42 (FIG. 5), and the capacitor 54 and resistor 56 have the same function as the capacitor 45 and resistor 46.
The control resistor 55 is used to set the moment of tilting, which is also continuously changed as follows:
A sinusoidal frequency is applied to the transformer 59, e.g. B. 1000 Hz; as a result, the moment in which the tilting takes place is permanently shifted. In Fig. 9, the input pulses are shown with 60 and the pulses in the output of the trigger circuit with 61.
The beginning of this remains in a fixed position and the end varies in time with a frequency of 1000 llz. By means of the capacitor 57 and the resistor 58 of suitable value; the pulses 62 are derived, and two pulses of opposite signs are obtained; one is negative and coincides with the beginning of pulse 61, which is fixed, and one is positive and modulated in time at frequency 1000. The observer will see the latter on the cathode ray screen as a long-lasting pulse because the antennas are no longer emitting exactly at the same time, which affects the cathode ray tube as small shifts in the direction indicated which, due to the afterglow effect, make a broad pulse appear.
The interval between tween the fixed pulse and the central position of the variable pulse can, for. B. be set by the resistor 55.
The pulse switch is shown to the right of FIG. 8 and includes a buffer tube, from the anode and wathode circuits of which pulses 62 are obtained with reversed polarity, as shown at 63 for the anode circuit and at 64 for the cathode circuit.
These signals of opposite signs are applied to two amplifier tubes 66 and 67 with threshold value arrangements by means of which signals are obtained at the output, the form of which is shown in FIG. 10 with 68 and 69. JI. O. HF is the connection terminal of the carrier oscillator.
The embodiment of Fig. 11 shows a system for indicating the direction towards a distant, reflective object. In this figure the two transmitters 70 and 71 are shown again. 72 shows the object whose position is to be determined, e.g. B. an airplane, and 73 is a receiver which is now arranged between the two transmitters 70 and 71. This receiver is set up in such a way that it receives both the pulses reflected by the aircraft 72 and the direct pulses transmitted by the transmitters 70 and 71.
As is known, the deflection frequency of the electron beam of a cathode ray tube can be synchronized with the frequency of the transmitted pulses, which are obtained by the direct reception between the transmitter and the receiver. The reflected pulses will appear on the cathode ray oscilloscope a certain distance from the directly received pulse, which depends on the length of the time it takes for these pulses to go to the object and back. Thus, according to known means, the screen of the oscilloscope can be calibrated in distances by z. B. used a straight line deflection.
The reflected pulses are double and include the pulse that corresponds to the short pulse from transmitter 70 and the pulse that corresponds to the long pulse from transmitter 71. The time difference between these echo pulses is in turn used to measure the angular position of the aircraft 72 to the axis 74 to 75. The afore-described means could be used to obtain a direct reading of the angular position of the aircraft on the oscilloscope.
If the deflection is straight, the direct pulse 76, for example from the transmitter 70, and the two reflected pulses 77 and 78 will appear on the oscilloscope screen. The distance between these two reflected pulses gives the angular direction; the distance between the reference pulse 76 and the side of the two pulses 77 and 78 which are very close together gives the distance.
In order to facilitate measurements, it is useful to use two reading devices: one with rectilinear deflection, e.g. B. for Entiernungsprüfung by Mes solution of the time between one of the emitted th pulses and the echo (Fig. 12 left), and the other with circular deflection which indicates the angle directly between the reflected short and the reflected long pulse, according to the above described means (Fig. 12 right).
The display system just described can be used to search for fixed or movable objects, either to avoid them or, on the contrary, to destroy them (target system).
For the latter purpose, according to FIG. 13, an aircraft is provided with two pairs of transmitters for transmitting pulses. Two transmitters feed the two vertical antennas El and E2 and another two transmitters feed the two antennas E3 and E4, which are horizontal.
The two systems alternately send out pulses of the same carrier frequency, or send out simultaneously with different carrier frequencies. These impulses are reflected by the metal body M of the aircraft to be searched for and come back to the observer as echoes.
One or two receivers, depending on whether the transmitted pulses have the same or not the same carrier frequency, are arranged on the aircraft to receive the transmitted pulses and the echoes; these are applied to two cathode ray oscillographs, with which the azimuth and the elevation angle can be found. When using circular timing it is possible to find the direction and elevation angle with just one oscilloscope.
When the aircraft you are looking for has been located, it is possible to fly against it by flying so that the two echo pulses coincide on the cathode ray oscilloscope, both in the horizontal and in the vertical direction, corresponding to the side and side Altitude bearing.