CH376971A - Verfahren zur Unterdrückung von Peilfehlern bei Funkpeilern - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Unterdrückung von Peilfehlern bei Funkpeilern
Bei Peilverfahren, bei denen eine Modulation des empfangenen Trägers bewirkt wird, und bei denen die Phasenlage dieser Modulation gegenüber einer phasenstarren Vergleichsspannung das Richtungskriterium enthält, treten bekanntlich durch die nicht konstante Gruppenlaufzeit des Empfängers Phasenfehler auf, wenn der Empfänger aus seiner korrekten Abstimmung verstimmt wird. Es ist hierbei gleichgültig, ob die Modulation eine Amplitudenmodulation ist, die beispielsweise durch ein rotierendes Goniometer und anschliessendes Hinzufügen einer Hilfsantennenspannung erfolgt, oder eine Frequenzmodulation, die z. B. durch zyklisches Abtasten von Antennengruppen hervorgerufen wird.

   Man könnte durch Wahl einer genügend tiefen Modulationsfrequenz diese Fehler beliebig klein halten, es sind jedoch des öfteren andere Gesichtspunkte massgebend, die die Wahl einer tiefen Modulationsfrequenz nicht zulassen.



   Bei den mit Amplitudenmodulation arbeitenden Verfahren stört die Wahl einer tiefen Modulationsfrequenz den gleichzeitigen Empfang der Sprachmodulation. Diese Störung lässt sich nur dadurch vermeiden, dass die zur Erlangung der Peilinformation verwendete Modulationsfrequenz mindestens doppelt so hoch als die höchstvorkommende Sprachfrequenz gewählt wird. Dadurch lässt sich eine vollkommene Trennung von Sprache und Navigationsinhalt ermöglichen. Bei mit Frequenzmodulation arbeitenden Verfahren hingegen muss man eine genügend hohe Modulationsfrequenz verwenden, um einen mit normalen Frequenzdiskriminatoren auswertbaren Frequenzhub zu erreichen.



   Zur Vermeidung bzw. Verminderung der oben erwähnten abstimmungsabhängigen, durch die Gruppenlaufzeit des Empfängers hervorgerufenen Peilfehler sind bereits Verfahren bekannt und vorgeschlagen worden, bei denen durch   Aufmodulieren    der Peilinformation auf einen Hilfsträger dieser Nachteil vermieden wird. Dadurch, dass der Hilfsträger selbst mit einer tiefen Frequenz moduliert wird, bleibt dieser Fehler entsprechend klein. Dies ist beispielsweise für den Fall der Amplitudenmodulation in dem deutschen Patent Nr. 965138 und in einer anderen bekannten Anordnung für den Fall der Frequenzmodulation beschrieben. Dieses Verfahren beseitigt zwar den Fehler, der durch die Gruppenlaufzeit entsteht, bringt jedoch bei starker Verstimmung durch den Umwandler eine   180"-Zweideutigkeit    der Peilung.



   Es wird nachstehend ein Verfahren beschrieben, das noch mit geringerem apparativem Aufwand auskommt, und bei dem die eingangs beschriebenen Nachteile grundsätzlich vermieden werden.



   Bei diesem Verfahren zur Unterdrückung von Peilfehlern bei Funkpeilern, bei denen durch elektrische Rotation eines aus mehreren in einem Abstand angeordneten Einzelantennen bestehenden Antennensystems die zu peilende Hochfrequenzwelle entsprechend ihrem Azimutwinkel frequenz- oder amplitudenmoduliert und einem Demodulator zugeführt wird, dessen Ausgangswechselspannung durch Phasenvergleich mit einer örtlich erzeugten, mit der Rotation des Antennensystems phasenstarr verknüpften Bezugsfrequenz den Azimutwinkel der zu peilenden Hochfrequenz liefert, wird erfindungsgemäss eine der Bezugsfrequenz so dicht benachbarte Hilfsfrequenz (Pilotfrequenz) derart an den Empfänger geschaltet, dass an dessen Ausgang durch Vergleich zweier Grössen, die aus der in der Phase dem Azimutwinkel entsprechenden Modulationsfrequenz der empfangenen Hochfrequenzwelle,

   der Hilfsfrequenz und der Bezugsfrequenz gewonnen werden, eine durch Phasendrehungen im Empfänger weitgehend unbeeinflusste Peilanzeige ermöglicht wird.  



   Die Erfindung wird nun anhand von zwei Beispielen und Figuren für ein mit Amplitudenmodulation arbeitendes und für ein mit Frequenzmodulation arbeitendes Verfahren näher erläutert.



   Bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen geht man in der Weise vor, dass ausser der Frequenz, etwa 5 kHz, die durch Phasenvergleich mit einer phasenstarren Bezugsspannung gleicher Frequenz das Peilkriterium vermittelt, eine zweite, dieser bezüglich der Frequenz sehr benachbart liegende Modulationsfrequenz, etwa 5050 Hz, Pilotfrequenz oder Hilfsfrequenz genannt, übertragen wird, deren Phase unabhängig von den Navigationsdaten ist. Am Ausgang des Empfängers wird nun sowohl die Phase der die Modulationsdaten enthaltenden Frequenz mit der Bezugsspannung verglichen als auch die zweite, benachbart liegende Pilotfrequenz. Dadurch, dass die beiden Frequenzen fast gleich gewählt werden, erfahren sie im Empfänger und auch gegebenenfalls im Umwandler durch die Gruppenlaufzeit eine fast gleiche Phasendrehung.

   Durch Differenzbildung der beiden gemessenen Phasen ist nun eine Richtungsbestimmung mittels Phasenvergleich möglich, und zwar unabhängig von der genauen Abstimmung des Empfängers auf Bandmitte.



   Diese Differenzbildung kann durch verschiedene bekannte Methoden erfolgen. Entweder werden die beiden Tonfrequenz-Ausgangsspannungen des Empfängers miteinander so gemischt, dass ihre Differenzfrequenz entsteht, und es wird diese Differenzfrequenz mit einer Bezugs-Differenzfrequenz verglichen, die in ähnlicher Weise durch Differenzbildung aus den beiden Bezugsmodulationsfrequenzen eingangsseitig gebildet wird. Anderseits ist es aber auch möglich, die das Peilkriterium enthaltende Frequenz und die Pilotfrequenz getrennten Phasenmessern zuzuführen, und die Differenzbildung erst in der Anzeige der Phasen zu bewerkstelligen.

   Es wäre beispielsweise möglich, dass bei einem Zeiger-Phasenmesser die Navigationsfrequenz den Zeiger und die Pilotfrequenz die Skala in entgegengesetzter Richtung bewegen, oder dass die Zeiger von zwei Phasenmessern mittels eines Differen  tialgetiiebes    miteinander gekuppelt sind.



   Das zusätzliche Aufmodulieren der Pilotfrequenz am Eingang des Empfängers kann in verschiedener Weise erfolgen, je nachdem, ob es sich um ein amplituden- oder ein frequenzmodulierendes Verfahren handelt.



   Fig. 1 zeigt nun das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens, das die Richtungsbestimmung durch Frequenzmodulation beschreibt.



   Hierbei bedeutet 1 eine aus 12 am Umfang eines Kreises angeordneten Einzelantennen bestehende Antennengruppe, die durch Kabel mit einer Schalteinrichtung 2 verbunden ist. Diese Schalteinrichtung besteht aus zwölf Schaltdioden, die durch einen Impulsgenerator 3 nacheinander leitend gemacht werden, wodurch eine zyklische Anschaltung der Antennen mit einer Rotationsfrequenz von 5 kHz bewirkt wird.



  Mit 4 ist ein Generator bezeichnet, der eine Frequenz von 5050 Hz erzeugt, die auf eine Reaktanzröhre 9 wirkt. Durch diese Reaktanzröhre 9 wird einer der Mischoszillatoren 8 des Empfängers 6 frequenzmoduliert. Dadurch wird erreicht, dass die Empfangsspannung ausser ihrer Modulation durch die Abtastung der Antennen mit 5000 Hz - wobei diese Modulation gegenüber der Spannung aus dem Bezugsspannungsgenerator 3 von der Einfallsrichtung der Welle abhängt - noch mit der Frequenz von 5050 Hz frequenzmoduliert ist. Am Ausgang der Mischstufe des Empfängers erscheinen also die Frequenzen 5000 und 5050 Hz. In der beispielsweisen Ausführungsform der Fig. 1 wird in dem Gleichrichter 12 die Differenzfrequenz zwischen 5000 und 5050 Hz = 50 Hz gebildet.

   Ebenso werden die von den beiden Generatoren 3 und 4 herrührenden Spannungen miteinander gemischt, so dass auch hier eine Differenzfrequenz von 50 Hz entsteht. Diese beiden 50 Hz-Spannungen werden über Filter 7 bzw. 11 geführt und können nun in dem Phasenmesser 10 miteinander verglichen werden.



  Es wäre jedoch genau so möglich, wie schon erwähnt, die beiden Frequenzen von 5000 und 5050 Hz getrennten Phasenmessern zuzuführen und die Anzeigewerte voneinander zu subtrahieren.



   Ausser dem durch die Gruppenlaufzeit bedingten, abstimmungsabhängigen Phasenfehler wird noch ein zweiter vermieden, der dadurch entstehen kann, dass jede Umwandlerstufe ausser ihrer Hauptflanke noch zwei   Nebenflanken    besitzt, deren Neigungen das entgegengesetzte Vorzeichen gegenüber der Hauptflanke besitzen. Dadurch würde bei Verstimmung des Empfängers über die Hauptflanke des Umwandlers hinaus eine Fehlanzeige von   1800    entstehen. Dadurch, dass die Pilotfrequenz jedoch ebenso um   1800    gedreht wird, fällt dieser Fehler wegen der benachbarten Lage der Pilotfrequenz bei der Anzeige wieder heraus.



   Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein mit Amplitudenmodulation arbeitendes Verfahren. Die von zwei um 900 versetzten Paare 13 und 14 eines Adcock-Antennensystems gelieferten Hochfrequenzspannungen werden in bekannter Weise Gegentaktmodulatoren 15 und 16 zugeführt, die mit zwei um   90"    phasenverschobenen Spannungen eines Generators 17 mit einer Frequenz von beispielsweise 5000 Hz in bekannter Weise moduliert werden. Die Phasendrehung erfolgt in dem   90"    Phasenschieber 18. Nach Zusetzen einer von der Hilfsantenne 19 herrührenden, über einen   90"    Phasenschieber 20 gedrehten Spannung zu den aus den beiden Gegentaktmodulatoren kommenden Spannungen ergibt sich eine Amplitudenmodulation der einfallenden Hochfrequenz, wobei die Phasenlage dieser Modulation das Peilkriterium enthält.



   Es wird nun auch noch die Hilfsantennenspannung vor ihrer Zusammensetzung mit den modulierten Richtspannungen zusätzlich mit einer aus dem Generator 22 herrührenden Spannung einer Frequenz von beispielsweise 5050 Hz im Modulator 21 ampli  tudenmoduliert. Dadurch erscheint die im Empfänger 23 zu verstärkende Hochfrequenzspannung gleichzeitig mit 5000 und 5050 Hz moduliert. Die Phase der 5050 Hz bleibt in bezug auf den Bezugsspannungsgenerator 22 konstant, während die Phase der 5000 Hz Modulation in bezug auf den Bezugsspannungsgenerator 17 von der Einfallsrichtung der Welle abhängt.



   Die Auswertung wäre nun analog zur Fig. 1 möglich. Es ist hier jedoch das bereits erwähnte zweite Ausführungsbeispiel der Phasendifferenzmessung angezeigt. Die vom Empfänger gelieferten zwei Tonfrequenzspannungen werden zwei Phasenmessern 24 und 25 zugeführt, die ihre Bezugsspannungen aus dem Generator 17 oder 22 erhalten. In einer die Differenz bildenden Einrichtung 26, beispielsweise einem Differentialgetriebe, wird die Differenz der beiden Anzeigen gebildet und in der Anzeigeeinrichtung 27 angezeigt.



   In der Fig. 2 könnte die richtungsabhängige Amplitudenmodulation der Hochfrequenz auch mit Hilfe eines rotierenden Goniometers erzeugt werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Unterdrückung von Peilfehlern bei Funkpeilern, bei denen durch elektrische Rotation eines aus mehreren in einem Abstand angeordneten Einzelantennen bestehenden Antennensystems die zu peilende Hochfrequenzwelle entsprechend ihrem Azimutwinkel frequenz- oder amplitudenmoduliert und einem Demodulator zugeführt wird, dessen Ausgangswechselspannung durch Phasenvergleich mit einer örtlich erzeugten, mit der Rotation des Antennensystems phasenstarr verknüpften Bezugsfrequenz den Azimutwinkel der zu peilenden Hochfrequenz liefert, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Bezugsfrequenz so dicht benachbarte Hilfsfrequenz derart an den Empfänger geschaltet wird, dass an dessen Ausgang durch Vergleich zweier Grössen, die aus der in der Phase dem Azimutwinkel entsprechenden Modulationsfrequenz der empfangenen Hochfrequenzwelle,

   der Hilfsfrequenz und der Bezugsfrequenz gewonnen werden, eine durch Phasendrehungen im Empfänger weitgehend unbeeinflusste Peilanzeige ermöglicht wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, bei dem die Peilinformation aus einer Frequenzmodulation der Hochfrequenzwelle abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten beiden Grössen so gewonnen werden, dass man die Differenzfrequenz zwischen der genannten Modulationsfrequenz der Hochfrequenzwelle und der Hilfsfrequenz einerseits und zwischen der Bezugsfrequenz und der Hilfsfrequenz anderseits bildet, und dass man zur Ermittlung der Peilanzeige einen Phasenvergleich der genannten Differenzfrequenzen vornimmt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, bei dem die Peilinformation aus einer Amplitudenmodulation der Hochfrequenzwelle abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten beiden Grössen dadurch gewonnen werden, dass man die Phase zwischen der genannten Modulationsfrequenz und der Bezugsfrequenz einerseits und zwischen der über den Empfänger geleiteten Pilotfrequenz und der nicht über den Empfänger geleiteten Pilotfrequenz anderseits misst, und dass man zur Erzeugung der Peilanzeige die Differenz der so ermittelten Phasen bildet.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Generator erzeugte Hilfsfrequenz derart einem Modulator zur Frequenzmodulation des Mischoszillators des Empfängers zugeführt wird, dass an dessen Demodulator die Differenzschwingung aus der durch die elektrische Rotation des Antennensystems erzeugten Frequenzmodulationsschwingung der zu peilenden Hochfrequenzwelle und der durch die Frequenzmodulation des Oszillators erzeugten Frequenzmodulationsschwingung der zu peilenden Hochfrequenzwelle entsteht und zur Peilwertanzeige einer Phasenvergleichs- und Anzeigevorrichtung zugeführt wird, an welche anderseits die Differenzschwingung aus der die elektrische Rotation des Antennensystems bewirkenden, in einen Generator erzeugten Bezugsfrequenz und der im erstgenannten Generator erzeugten Hilfsfrequenz angeschaltet wird.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsfrequenzschwingung einem Modulator in der Verbindungsleitung der Hilfsantenne mit dem Empfänger zugeführt wird, dass weiter die durch die elektrische Rotation des Antennensystems am Ausgang des Empfängers erzeugte Amplitudenmodulationsschwingung der zu peilenden Hochfrequenzwelle und die die elektrische Rotation des Antennensystems bewirkende, in einem Generator erzeugte Bezugsfrequenz zur Peilwertanzeige einer Phasenvergleichs- und Anzeigevorrichtung zugeführt werden, welcher anderseits die durch die Amplitudenmodulation der Hilfsantennenspannung am Ausgang des Empfängers erzeugte Modulationsschwingung und die in einem Generator erzeugte Hilfsfrequenz zugeführt werden.