Doppler-Radionavigationsanlage Die vorliegende. Erfindung betrifft eine Radio- navigationsanlage, bei welcher eine kreisförmige Re lativbewegung einer Antenne bezüglich einer zwei ten Antenne simuliert wird. Ein Empfänger kann so- miro z. B. eine periodische Änderung der Übertra gungsweglänge feststellen.
Diese periodische Änderung bewirkt infolge des Doppler-Effektes eine Frequenzmodulation im Emp fänger, und solche. Anlagen werden daher oft Doppler- Navigationsanlagen genannt.
Die Erfindung ist z. B, anwendbar auf Baken oder Peiler in Doppler-Navigationsanlagen. Die An wendung der Erfindung auf Radiobaken betrifft ins besondere -solche Baken, bei welchen ein Paar Wel len so übertragen werden, dass der Eindruck ent steht, dass sie von Punkten ausgestrahlt werden, welche relativ zueinander sich kreisförmig bewegen. Bei der Anwendung auf Radio-Peiler betrifft die Erfindung insbesondere solche Feiler,
bei welchen eine einzelne empfangene Welle als von zwei ver- schiedenen Punkten empfangen erscheint, welche sich relativ zueinander kreisförmig bewegen.
Bei den meisten bestehenden Doppler-Anlagen wird eine Welle der Reihe nach von den Antennen einer kreisförmigen Antennengruppe abgestrahlt oder empfangen. Bei bestehenden Dopplerbaken wird die andere Welle von einer Einzelantenne abgestrahlt und weist einen festen Frequenzabstand von der ersten Welle auf.
Bei Doppler- Peilern wird die Welle gewöhnlich gleichzeitig von einer Einzelantenne auf genommen und in der Frequenz um einen festen Betrag geändert bevor sie dem verbleibenden Teil der Empfangsausrüstung zugeführt wird.
Bei solchen bestehenden Anlagen sollten die An tennen der Antennengruppe - unbekümmert darum ob sich die Antennengruppe in einer Bake oder in einem Peiler befindet - unter sich einen Abstand aufweisen welcher nicht grösser ist als ein Drittel der Betriebswellenlänge, um zu gewährleisten, dass die scheinbare Bewegung der Strahlungsstelle oder Empfangsstelle innerhalb vernünftiger Grenzen gleichförmig ist.
Diese praktische Beschränkung des Antennenab standes in der Antennengruppe bedeutet, dass die Antennengruppe hinsichtlich ihres Querschnittes nicht willkürlich vergrössert werden kann, ohne dass ent weder mehr Antennen verwendet werden, oder die Betriebswellenlänge vergrössert wird.
Falls die durch die Einzelantennen der Anten- nengruppe umschriebene Fläche genügend vergrössert werden könnte, könnten Fahrzeuge und insbesondere Flugzeuge durch Instrumenten Navigation zu Punk ten geleitet oder geführt werden, welche innerhalb der Antennengruppe liegen. Dies wäre besonders vorteilhaft für Flugzeuge, welche längs steiler oder vertikaler Gleitwege landen,
da solche Flugzeuge dann direkt zum Aufsetzpunkt innerhalb der Antennen gruppe geleitet werden könnten, und zwar selbst bei Nebel oder Dunkelheit, wobei, die Antennengruppe selbst dann ein geringeres Hindernis im Raum dar stellen würde.
Das Ziel der Erfindung besteht insbesondere in der Schaffung einer Doppler-Bake oder eines Dopp- ler-Peillers, mit einer Antennengruppe, deren Anten nen eine grössere Fläche umschreiben,
ohne dass notwendigerweise die Anzahl der Antennen oder die in bestehenden Anlagen der oben beschriebenen Art verwendete Wellenlänge geändert werden muss.
Die Erfindung siehst nun eine Doppler-Naviga- tionsanlage vor, welche eine Antennenanordnung aufweist und sich auszeichnet durch Mittel, um gleich- zehig zwei Antennen in sich wiederholenden Folgen mit einem ersten und zweiten Kanal der Anlage zu koppeln, wobei die Anordnung und:
die Kopplungs folge so gewählt sind, dass die dadurch simulierte Bewegung der mit dem ersten Kanal gekoppelten An tenne bezüglich der mit dem zweifiten Kanal gekop pelten Antenne auf einem Kreis erfolgt, dessen Durchmesser kleiner ist,
als der physikalische Durch- messer der Antennenordnung.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Die Fig. 1 eine Antennenanordnung wie sie heute üblicherweise in Doppler-Baken verwendet wird\, die - Fig. 2 eine erfindungsgemässe Antennenan ordnung in einer Doppler Bake, die Fig. 3 eine andere erfindungsgemässe Anten nenanordnung in einer Doppler-Bake, und die Fig.4 eine weitere Antennenanordnung in einem Peile < und das, Antennenkopplungssystem, wel ches zum Empfänger führt.
In der Fig. 1 sind elf Antennen 1 bis 11 darge stellt, von denen die Antennen 1 bis 10 mit unter sich gleichem Abstand auf einem Kreis 12 liegen,
wobei der gegenseitige Abstand der Antennen ein Drittel der Wellenlänge beträgt. Die Antenne 11 ist irgendwo in der Nähe aufgestellt. Der Kreis 12 hat einen Durchmesser von ungefähr einer Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz.
Obwohl die meisten bekannten Baken eine be deutend grössere Anzahl Antennen auf dem Anten nenring aufweisen, und zwar oft bis fünfzig, sind die Prinzipien die gleichen und ist die Erläuterung ein- fachen für nur zehn Antennen, die) in der Zeichnung dargestellt sind.
Die bekannte Antennenanordnung der Fig.1 wird in der Weise betrieben, dass man die Antennen 1 bis 10 einzeln der Reihe nach längs des Kreises < 12 er regt, und zwar mit Wellen einer ersten Frequenz, welche beispielweise mit f1 bezeichnet ist, und die Antenne 11 dauernd mit Wellen einer zweiten Fre- quenz f2 erregt.
Die Frequenzen f1 und f2 Blagen im gleichen VHF-Frequenzband und weissen gemäss internationalen Normen einen Frequenzabstand von 9960 Hz auf. Der Erregungszyklus, der Antennen 1 bis 10 wird ebenfalls gemäss festgelegter Norm mit einer Frequenz von 30 Hz wiederholt.
Die aufeinanderfolgende Erregung der Antennen 1 bis 10 führt zu der Simulierung einer Strahlungs quelle mit der Frequenz<B>f l,</B> welche sich mit einer Frequenz von 30 Hz auf dem Kreis 12 bewegt, des sen Durchmesser ungefähr eine Wellenlänge beträgt.
Die simulierte Bewegung führt dazu, dass an einer entfernten Empfangsstelle eine erste Welle mit der ersten Frequenz von 30 Hz in der Frequenz modu liert ist. An der Empfangsstelle fällt auch die zweite Welle mit der Frequenz f2 an.
Vom Empfänger aus gesehen bewegen sich die Wellenquellen relativ zueinander auf einem Kreis, dessen Durchmesser gleich einer Betriebswellenlänge ist, wobei f1 sehr nahe bei f2 liegt, obwohl in der Fig. 1 nur die Quelle der Wellen mit der Frequenz f 1 den Eindruck einer Bewegung hervorruft.
Ein auf einem Flugzeug vorhandener Empfänger, welcher für das Zusammenwirken mit der Bake aus gebildet ist, weist Mittel auf, um die beiden Wellen einander zu überlagern, so dass eine Schwebungs- oder Überlagerungswelle entsteht, deren Frequenz gleich der < Differenzfrequenz von 996<B>0</B> Hz ist. Die Schwebungswelle weist eine Frequenzmodulation mit der gleichen Wiederholungsfrequenz mit dem gleichen Hub auf wie die erste Welle infolge der .simulierten Bewegung.
Wenn, wie dies üblicherweise der Fall ist, die Antennenanordnung eine horizontale Lage aufweiset, ist die Phase der Frequenzmodulatlon von der Peil- richteng des Empfängers. von der Bake aus gesehen abhängig, und der Hub der Frequenzmodulation vom Elevationswinkel.
Der Hub isst gleich null, wenn sich das Flugzeug vertikal über dem Zentrum des Kreises 12 befindet.
Um die Peilung zu erhalten, muss der Erregungs- zyklus, der Antennen 1 bis 10 in jedem Zeitpunkt hinsichtlich der Phase an der Empfangsstelle be kannt sein, und diese Kenntnis wird von der Bake mit Hilfe einer Modulation übertragen,
welche in einer bestimmten Phasenbeziehung zu einem Erre gungszyklus, steht. Dabei wird eine Amplitudenmodu- laiton mit Hilfe einer der beiden Wellen übertragen. Die Amplitudenmodulation wird am Empfänger wie dergewonnen und in der Phase mit der zuvorerwähn ten Frequenzmodulation verglichen, um die Peilrich tung des, Empfängers, bezüglich der Bake zu vermit teln.
Der Elevationswinkel des Empfängers bezüglich der Bake wird durch die Auswertung des. Ausdruk- kes cos-1 (allao), <I>wo</I> a1 der an der Schwebungs- welle beobachtete Hub der Frequenzmodnlation und\ wo ao der Hub ist, welcher von der horizontalen Ebene, in welcher die Antennen 1 bis 10 liegen,
beobachtet würde. .Somit ist ao für eine gegebene Bake eine Konstante und abhängig vom Durchmesser des Kreiseis 12.
Die Kenntnis der Phase des, Erregungs zyklus der Antennen 1 bisse 10 ist für die Bestim mung der Elevation nicht erforderlich, und somit isst, wenn eine Bake nur für diesen Zweck verwendet wer den soll, keine von der Bake aufs zu senkende Am- plitudenmodfiula'aon oder eine andere Anzeige des Erregungszyklus:
nötig.
Um vertikal im Mittelpunkt des Kreises. 12 zu landen, braucht ein Flugzeug, welches mit einem der Bake zusammenarbeitenden Empfänger ausgerüstet ist, nur so geführt zu werden, dass der Hub gleich Null bleibt, da cos a1 Null ist.
Der Durchmesser des Kreises 12, welcher gleich einerRTI ID="0002.0220" WI="30"HE="4" LX="1200" LY="2549"> Betriebswellenlänge ist, beträgt bei einer typi- schen Betriebsfrequenz von 120 MHz ungefähr 3 m.
Obwohl in der Fig. 1 nur zehn Antennen dar gestellt sind, welche erregt werden, um eine längs eines Kreises bewegte Quellte zu simulieren, ist w bei Baken üblich, auf dem Kreis. 12 ungefähr 50 Antennen zu verwenden,
welche einen gegenseitigen Abstand von ungefähr einem Drittel einer Betriebs wellenlänge aufweisen, wobei der Durchmesser des Antennenkreises dann ungefähr fünf Wellenlängen beträgt.
Baken mit, Antennenanordnung gemäss der Erfin dung, wie sie z. B. in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, arbeiten auf die gleiche Art wie die Antennenanord- nungen der Fig. 1 insofern alle zwei Quellten relativ zueinander eine scheinbare Bewegung auf einem Kreis ausführen, dessen Durchmesser ungefähr gleich einer Betriebswellenlänge. ist.
Dabei sind aber die tatsäch lichen simulierten Bewegungen verschieden. Die mit der Bake zusammenarbeitenden Empfänger sind von gleicher Art und liefern Schwebungswellen mit einer Mittelfrequenz von 9960 Hz, welsche Frequenzmodu lationen aufweisen, welche von der scheinbaren rela tiven Bewegung der simulierten ,sich bewegenden Quelle abhängig sind. Beide .simulierten Wellenquel len befinden sich während des Betriebes:
der Anord nungen nach Fig. 2 und 3 in scheinbarer Bewegung, während in der Fig. 1 sich nur eine Wellenquelle scheinbar bewegt, während die andere fest steht.
Bei der Anordnung der Fig.2 sind wiederum zehn Antennen 1 bis, 10 dargestellt, von denen jede von ihren beiden Nachbarantennen einen Abstand aufweist, welcher gleich einer halben Betriebswellen- länge ist, und diese Antennen liegen auf einem Kreis, dessen Durchmesser ungefähr 11/2 Wellenlänge her trägt.
Beim Betrieb der Bake wird die erste "Welle mixt der Frequenz f i der Reihe nach den Antennen 1 bis 10 zugeführt, und' die zweite Welle mit der Fre quenz f2 wird in gleicher Weise der Reihe nach den Antennen zugeführt,
wobei aber in jedem Augenblick die durch die zweite Welle erregte Antenne immer eine der durch die ernste Welle erregte Antenne be nachbarte Antenne ist. Wie für die Fig.1 wird der Erregungszyklus der ersten Welle mit 30 Hz wieder holt, und schreitet längs des Kreises 12 fort.
Der Erregungszyklus der zweiten Welle folgt oder geht demjenigen der ersten Wellte um eine halbe Wellen länge voran, das beisst um den Abstand der benach barten Antennen.
Somit sind zwei simulierte sich längs eines, Krei ses bewegende Wellen vorhanden, wobei die schein bare Bewegung jeder Quelle auf dem Kreis 12 er folgt, dessen Durchmesser 11/2 Wellenhänge beträgt. Die scheinbare relative Bewegung zwischen den Quel len ist jedoch eine kreisförmige Bewegung auf einem Kreis mit einem Durchdmesser von einer Wellen länge.
Daher weist die Frequenzmodulation der im Empfänger durch den Empfang der ersten und der zweiten Welle erzeugten Schwebungswelle den glei chen Hub und die gleiche Wiederholungsfrequenz auf, wie wenn. der Empfänger mit einer Bake zusammen- arbeiten würde, welche eine Antennenanordnung ge mäss Fig.1 aufweist.
Der Vorteil der Antennenanordnung nach Fig. 2 besteht bei ihrer Verwendung in der beschriebenen Art darin, dass der Durchmesser 50 % grösser ist als derjenige der Antennenanordnung nach Fig.1. Falls an Stelle der zehn dargestellten Antennen eine grö ssere Anzahl Antennen verwendet wird, nimmt der erwähnte Vorteil entsprechend zu.
Für 50 Antennen mit einem Abstand von 21/2.1 weist die Anordnung einen Durchmesser von ungefähr 40 Wellenlängen oder 120 m auf und ist damit besser geeignet, um einem Flugzeug die Landung innerhalb der Anord nung zu gestatten.
Dabei isst die relative kreisförmige Bewegung der beiden simulierten Quellen für einen Schalenschritt immer noch ungefähr gleich A/3 wie in der Fig.1.
Die Fig.3 zeigt eine weitere Anordnung, bei welcher die zehn Antennen 1 bis 10 noch weiter aus- einand;erliegen und im: fünf Gruppen von zwei zu sammengefasst sind.
Die Antennen 1, 3, 5, 7, 9 wes sen auf einem Kreis: 12 grösseren Durchmessers unter :sich dien gleichen Abstand auf und bezüglich der Antennen 2, 4, 6 8 beziehungsweise 10 je einen Abstand, welcher gleich einer halben Wellenlänge der Betriebsfrequenz ist, und zwar längs, Linien,
welche bezüglich der Tangenten am Kreis 12 an den Stel len der Antennen 1, 3, 7 beziehungsweise 9 einen Winkel a bilden.
Im Betrieb werden die .erste, und die zweite Welle mit den Frequenzen f i beziehungsweise f2, deren Ab- stand 9960 Hz beträgt, den Antennen 1 bis: 10 zu wiederholten Malen mit einer Frequenz von 30 Hz gemäss dem nachfolgenden Schema zugeführt:
EMI0003.0184
1. <SEP> Welle <SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> 3 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> 4 <SEP> 9 <SEP> 6
<tb> 2. <SEP> Welle <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> 4 <SEP> 9 <SEP> 6 <SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> 3 <SEP> 10 <SEP> 5 Somit werden die erste und die, zweite Welle in jedem Zeitpunkt zwei benachbarten Antennen zuge führt, deren Abstand wie schon erwähnt, eine halbe Wellenlänge beträgt.
Dadurch wird eia Paar sich bewegender Quellen simuliert. Obwohl die simulierte Bewegung jeder Quelle komplibeft ist, ist die schein bare Bewegung zwischen den zwei Wellen wiederum kreisförmig,
und zwar auf einem Kreis mit einem Durchmesser von einer Betriebswellenlänge. Somit ergibt sich in einem mit der Antennenanordnung zu- sammenarbeitenden Empfänger wiederum eine Schwebungswelle, welche die gleiche kennzeichnende Frequenzmodülation aufweist,
wie sie beim Zusam menwirken mit der Bake in Verbindung mit Fig. 1 beobachtet worden ist.
Der Kreis 12 kann. so gross gemacht werden, als dies aus praktischen Erwägungen möglich ist, und zwar unter Berücksichtigung der Länge der Speise kabel, der Bodenbeschaffenheit usw.
Es muss jedoch zwischen den Antennen jeder Zweiergruppe von An- tennen ein Abstand vorhanden sein, welcher gleich einer halben Wellenlänge isst, und die Verbindungs linie der beiden Antennen jeder Gruppe mass mit der Kreis-Tangente den gleichen Winkel a bilden, um in Empfängern, welche für das Zusammenarbei ten mit Baken bekannter Art, wie sie anhand der Fig.1 beschrieben worden sind, ausgebildet sind, die gleiche Wirkung zu erzeugen.
Der tatsächliche Durchmesser des Kreises 12 und der Winkel a sind in der Fig. 3 ohne Bedeutung. Die Fig.2 ist lediglich ein besonderer Fall der Anord nung der Fig. 3, für welche der Winkel a. gleich Null ist und die,- Durchmesser des Kreises 12 so gewählt ist, dass die Antennen unter sich einen gleichen<B>Ab-</B> stand von einer halben Wellenlänge aufweisen.
Es isst hervorzuheben, dass obwohl zur Vereinfa- chung der Erläuterungen nur zehn Antennen darge- stellt sind, welche der Reihe nach erregt werden, um die Quellenbewegung zu simulieren, im allgemeinen die Baken bedeutend mehr Antennen aufweisen. Es ist ebenfalls hervorzuheben,
dass obwohl die relative Bewegung der zwei Quellen in diesen Ausführungs- beispielen gleich A13 längs des Bodens des Kreises der relativen Bewegung für jeden Schaltschritt ist,, diese relative Bewegung kleiner ass .1; 3 sein, könnte. Falls dieser Wert überschritten wird, wird die Diskont;
,- nuität beim Schaltvorgang so gross, dass es wahr scheinlich kaum mehr möglich ist, die Frequenzmodu- lation in einem üblichen Empfänger auszuwerten.
Eine bevorzugte Anzahl von Antennen ist 50, und ein Kopplungsschema für diese 50 in 25 Zweier gruppen in gleicher Art wie in Fig. 3 angeordneten Antennen ist in der nachfolgenden Tabelle zusam mengestellt.
EMI0004.0069
Kopplungsschritt <SEP> erste <SEP> Welle <SEP> zweite <SEP> Welle <SEP> Kopplungsschritt <SEP> erste <SEP> Welle <SEP> zweite <SEP> Welle
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 26 <SEP> 2 <SEP> 1
<tb> 2 <SEP> 28 <SEP> 27 <SEP> 27 <SEP> 27 <SEP> 28
<tb> 3 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 28 <SEP> 4 <SEP> 3
<tb> 4 <SEP> 30 <SEP> 29 <SEP> 29 <SEP> 29 <SEP> 30
<tb> 5 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 30 <SEP> 6 <SEP> 5
<tb> 6 <SEP> 32 <SEP> 31 <SEP> 31 <SEP> 31 <SEP> 32
<tb> 7 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 32 <SEP> 8 <SEP> 7
<tb> 8 <SEP> 34 <SEP> 33 <SEP> 33 <SEP> 33 <SEP> 34
<tb> 9 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 34 <SEP> 10 <SEP> 9
<tb> 10 <SEP> 36 <SEP> 35 <SEP> 35 <SEP> 35 <SEP> 36
<tb> 11 <SEP> 11 <SEP> 12 <SEP> 36 <SEP> 12 <SEP> 11
<tb> 12 <SEP> 38 <SEP> 37 <SEP> 37 <SEP> 37 <SEP> 38
<tb> 13 <SEP> 13 <SEP> 14 <SEP> 38 <SEP> 14 <SEP> 13
<tb> 14.
<SEP> 40 <SEP> 39 <SEP> 39 <SEP> 39 <SEP> 40
<tb> 15 <SEP> 15 <SEP> 16 <SEP> 40 <SEP> 16 <SEP> 15
<tb> 16 <SEP> 42 <SEP> 41 <SEP> 41 <SEP> 41 <SEP> 42
<tb> 17 <SEP> 17 <SEP> 18 <SEP> 42 <SEP> 18 <SEP> 17
<tb> 18 <SEP> 44 <SEP> 43 <SEP> 43 <SEP> 43 <SEP> 44
<tb> 19 <SEP> 19 <SEP> 20 <SEP> 44 <SEP> 20 <SEP> 19
<tb> 20 <SEP> 46 <SEP> 45 <SEP> 45 <SEP> 45.
<SEP> 46
<tb> 21 <SEP> 21 <SEP> 22 <SEP> 46 <SEP> 22 <SEP> 21
<tb> 22 <SEP> 48 <SEP> 47 <SEP> 47 <SEP> 47 <SEP> 48
<tb> 23 <SEP> 23 <SEP> 24 <SEP> 48 <SEP> 24 <SEP> 23
<tb> 24 <SEP> 50 <SEP> 49 <SEP> 49 <SEP> 49 <SEP> 50 <SEP> .
<tb> 25 <SEP> 25 <SEP> 26 <SEP> 50 <SEP> 26 <SEP> 25 Obwohl die Bedeutung der Kompatibilität mit be- stehenden Empfängern '.in den vorstehenden Ausfüh rungen unterstrichen worden ist,
lässt sich die be- schriebene Anlage auch auf Baken anwenden, welche nicht für eine solche Kompatibilität ausgebildet sind, Mit solchen Baken zusammenarbeitende Empfänger müssen dann für diesen Zweck eigens entworfen wer den, aber ihre Ausbildung beruht auf keinem neuen Prinzip, das heisst es genügt irgendeine Einrichtung,
welche für die Gewinnung von Schwebungswellen aus der ersten und zweiten einfallenden Welle und für die Auswertung der Frequenzmodulation der Schwe bungswelle geeignet isst.
Aus diesem Grunde ist es nicht nötig, dass die Erregungszyklen mit 30 Hz zu wiederholen sind, und ebensowenig, dass die erste und die zweite Welle einen Frequenzabstand von 9960 Hz aufweisen, aber diese Werte entsprechen den ICAO-Normen, welche in bestehenden Flugnavigationsanlagen angewendet sind.
Es .ist vorgesehen, dass die Navigationsanlage für Baken angewendet wird, um irgendein Flugzeug zum Aufsetzpunkt zu führen, aber das Erfindungs prinzip ist von besonderem Vorteil, wenn es sich bei solchen. Flugzeugen um vertikal landende Flugzeuge handelt, da -diese innerhalb der Antennenanordnung einen kleineren Raum beanspruchen und ;
sie so ge steuert werden können, dass der Frequenzhub auf dem Wert Null. gehalten werden kann. Solche Baken können auch für andere Zwecke als für die Landung von Flugzeugen verwendet werden, und zwar für irgendeine der Verwendungsmöglichkeiten, für welche die Bake, welche in Verbindung der Fig. 1 beschrieben wurde geeignet ist, wie die Führung von Flugzeugen während des Fluges, die Führung von Landfahrzeugen, Schiffen usw.
Die Fig. 4 A zeigt ein, Antennensystem und einen Doppel-Kommutator zur Aufnahme einer Welle und zur Erzeugung von zwei Ausgangsgrössen. Die Fig. 4 B zeigt die wesentlichen Elemente in, einer Peilemp- fangseinrichtung zur Auswertung der genannten zwei Ausgangsgrössen.
In der Fig. 4 A sind sieben rund strahlende Antennen 1 bis 7 mit gleichem gegen seitigem Abstand auf einem horizontalen Kreis 12 angeordnet, und jede dieser Antennen isst mit einem entsprechenden Paar von 14 feststehenden kapazi- tiven Segmenten verbunden, welche auf einem Kreis 13 liegen. Ein weiteres.
Paar beweglicher kapazitiver Segmente 14 und 15 sind so angeordnet, dass sie im Uhrzeigersinn nahe an den feststehenden Segmenten vorbeilaufen, wodurch sich getrennte kapazitive Kopplungen von einander diametral gegenüberliegen den feststehenden Segmenten zu getrennten Eingangs- kanälen der Fig. 4 B ergeben.
Die Reihenfolge der Kopplung der Antennen mit den Segmenten 14 und 15 mit Hilfe des Kommuta tors ist ausgehend von der in der Fig. 4 A gezeigten Stellung die folgende:
EMI0005.0057
Segment <SEP> 14 <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 4 <SEP> 7
<tb> Segment <SEP> 15 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 4 <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> 3 <SEP> 1 Somit sind in jedem Zeitpunkt benachbarte An- tennen angekoppelt,
und die gekoppelten Antennen verbindende Linie dreht im Uhrzeigersinn um den gleichen Winkel, das heisst um zwei n/14 zwischen aufeinanderfolgenden Kopplungsschritten.
Wenn bei- spielsweise die ersten Kopplungsschritte der vorste henden Tabelle betrachtet werden, erkannt man,
dass die Verbindungslinie zwischen den Antennen 5 und 4 und den Antennen 1 und 2 miteinander einen Win kel von 2 c/14 bilden. Ein Umgang der Segmente 14 und 15 längs des Kreises 13 dauert 1/3o Sekunde und hat zur Folge,
dass jede Antenne zweimal mit jedem der Segmente 14 und 15 gekoppelt wird. Die beiden Ausgangsgrössen der Antennen-Kopplungsanordnung der Fig. 4 A, welche -durch die beweglichen Segmente 14 und 15 von den Antennen abgenommen werden, gelangen über Schleifringe zu getrennten Eingangs kanälen der in der Fig. 4 B gezeigten Empfangsein richtung. Die Einrichtung besteht aus einem Schwe bungsdetektor 16, welcher direkt mit den beiden.
Kanälen gekoppelt ist, von denen einer einen mit dem Segment 14 gekoppelten 9960 Hz-Frequenzumsetzer 17 aufweist. Eine Schwebungswelle von 9960 Hz, welche vom Detektor 16 herrührt und infolge der Kommutation der Empfangsantenne eine Frequenz# modulation vom.
30 Hz trägt, gelangt an einem FM- Diskriminator 18, von welchem das detektierte FM- Signal einer Phasenvergleichsvorrichtung 19 zuge führt wird, welcher ausserdem über die Leitung 20 ein die Kommutationsphase kennzeichnendes Signal von 30 Hz zugeführt wird. Der Phasenvergleich lie- fert eine Anzeige. über die Peilrichtung des:
Senders, und die Grösse des. detektierten FM-Signals zeigt den Cosimus, des Elevationswinkels, des Senders, bezüglich des: Peilers an.
Der Frequenzumsetzer 17 ist vom Einseitenband- Typ, und der Detektor 16 enthält tatsächlich eine Heterodyn-Schaltung, so dass die Defektion der Schwebung auf einer Zwischenfrequenz erfolgt.
Der Abstand zwischen benachbarten Antennen auf dem Kreis 12 der Fig. 4 A beträgt ungefähr 2/3 einer Wellenlänge, um zu gewährleisten,
dass der Ort der mit einem Empfängerkanal gekoppelten Antenne be- züglich der mit dem andern Empfängerkanal gekop pelten Antenne ein. Kreis mit einem Durchmesser von 4 R/3 ist,
und d'ass für jeden Kopplungsschnitt die relative Bewegung längst dieses Kreises. 4 9/3, n/14 oder ungefähr .l/3 isst.
Der Durchmesser des Kreises 12 beträgt ungefähr 3 A/2, das heisst er ist grösser als der Durchmesser des Kreises der relativen Bewegung 4 9/3 gemäss dem Prinzip der vorliegenden Erfindung.
Es wird, nochmals. darauf hingewiesen, dass die maximale Progression von A/3 längs, des Kreises der relativen Bewegung in einem Kopplungsschritt mit Rücksicht auf praktische Erwägungen der gegenwär tig in Doppler-Navigationsanlagen verwendeten Emp- fängertypen gewählt wird. Falls die Progression ge genüber dem <RTI
ID="0005.0178"> genannten Wert vergrössert wird', würde die Diskontinuntät oder der übergang auf jedem Kopplungsschritt zu gross, für bestehende Empfangs- einrichtungen. Unbekümmert um die maximale, längs des Kreises relative Bewegung gewählte Progres:
sion hat- jedoch die nachfolgende Einstellung auf die Abmessungen der hier beschriebenen Ausführungs- beispielen (ob Baken oder Peiler) keinen Einfluss auf das Prinzip der Erfindung.
Das. Kopplungssystem gemäss Fig. 1 A könnte auf eine Bake angewendet werden, indem man dafür sorgt, dass die bewegten Segmente 14 und 15 mit getrennten Senderausgangskanälen verschiedener Fre quenz verbunden sind. Der Frequenzäbstand braucht nicht 9960 Hz zu betragen, aber er sollte verglichen mit der Kommutations- oder Umschaltfrequenz gross und bezüglich der Betriebsfrequenz (welche gewöhn lich im VHF-Band liegt) klein sein.
Das. Kopplungssystem gemäss Fig. 4 A kann, auf irgendeine ungerade Anzahl von Antennen in einer Kreisgruppe angewendet werden, obwohl im Falle wo die Anzahl kleiner als. sieben ist;
der Durchmes ser der Ringgruppe kleiner ist als, der relative Bewe gungskreis, so dass das System den erfindungsgemässen Vorteil nicht aufweisen würde. Wenn.' die Anzahl der Antennen zunimmt, nimmt dieser räumliche Vorteil zu.
Wenn man beispielsweise 25 äquidistanten An tennen 1, 2, 3<B>...</B> 25 verwendet und diese der Reihe nach gemäss dem folgenden Schema
EMI0006.0034
1 <SEP> 15 <SEP> 2 <SEP> 16 <SEP> 3 <SEP> 17
<tb> 2 <SEP> 14 <SEP> 3 <SEP> 15 <SEP> 4 <SEP> 16 mit zwei Kanälen einer Einrichtung koppelt, würde der Durchmesser der Kreisgruppe 22.1 betragen, wäh rend derjenige des Kreises:
der relativen Bewegung nur ungefähr 5 Z. betragen würde, und zwar unter der Annahme, dass die Progression A/3 pro Kopplungs- stufe um den Kreis, der relativen Bewegung herum erhalten wird.
Falls die Antennenanordnung gemäss Fig. 4 A eine ungerade Anzahl von (2n + 1) äquidistanten Antennen aufweist, ergibt sich die folgende Kopp- lungsfolge: 1, (n + 3), 2, (n + 4), 3,... (2n + 1), . . . (n + 2) 2, (n + 2), 3, (n + 3), 4, .. . usw, worauf für den ersten Kanal die Ankopplung der Antenne (n-+ 1) erfolgt und die Folge .in gleicher Weise weiter schreitet.
Somit werden (4n + 2) Abtastwerte gewonnen, und die Peilung der mit dem ersten Kanal gekop pelten Antenne bezüglich der mit dem zweiten Kanal gekoppelten Antenne ändert und 2 n/(4n + 2) im gleichen Sinn, (Uhrzeiger oder Gegenuhrzeiger in. Abhängigkeit davon, ob die Antennen im, Uhrzeiger- sinn oder im Gegenuhrzeigersinn numeriert sind) mit jedem Kopplungsschritt.
Alle hier beschriebenen und gezeigten Kopplungs systeme haben das gemeinsame wesentliche Merk mal mit leim bekannten System der Fig. 1, dass die relative Bewegung zwischen den Antennen, die mit dem ersten und dem zweiten Kanal der elektroni schen Ausrüstung gekoppelt sind auf einem Kreis erfolgt, dessen Durchmesser kleiner isst; als der Durchmesser der rostsächlichen Antennenkreissgruppe.
Weiter ist bei allen die Progression pro Kopplungs- schritt längs des Kreises der relativen Bewegung gleich 7/3. Diese Progression kann willkürlich ver kleinert aber nicht vergrössert werden, solange die Empfangseinrichtung nicht imstande ist, die ent sprechenden transienten Übergänge bei jedem Schalt schritt zu verarbeiten oder zu bewältigen.
Die grossen Antennengruppen, die durch Anwen dung der Erfindung in Doppler-Navigationsanlagen zulässig sind, vermitteln den zusätzlichen Vorteil des Empfangens oder Sendens mit einer grossen Basis. Es ist jedoch zu vermuten, dass die meisten Doppler- Stationen einen genügend guten Vordergrund auf weisen, !so, dass nicht grosse Basen erforderlich sind, nur um Mehrweg Interferenzen minimal zu halten.
Ahle hier beschriebenen Systeme können in Dopp- ler-Baken - oder Peilen verwendet werden, aber in Baken sollte die, rotierende Kopplung imstande sein, die nötige Leistung zu bewältigen.
Selbstverständlich können alle Systeme so gestal tat sein, dass die Kopplung der Antennen allgemein im Gegenuhrzeigersinn stattfindet und nicht im Uhr zeigersinn, wie dies bei den dargestellten Ausfüh rungsbeispielen der Fall ist.
In einigen Ausführungsbeispielen sind alle An- tennen auf einem Kreis 12 angeordnet. Dieser Kreis ist nicht der gleiche wie, der Kreis der relativen Be wegung zwischen den gekoppelten Antennen gemäss der Erfindung, sondern der Kreis 12 hat einen grö sseren Durchmesser, als derjenige der relativen Be wegung.
Es ist hervorzuheben, dass keine der Antennen des Systems tatsächlich bewegt wird, aber die auf einanderfolgende Ankopplung simuliert die Bewegun gen von zwei Einzelantennen, welche mit dem ersten Kanal und dem,
zweiten Kanal gekoppelt sind. Die relative Bewegung zwischen diesen beiden simulier- ten Bewegungen ist in jedem Fall kreisförmig.
Es sind auch kompliziertere Antennen-Kopplungs- anordnungen denkbar, bei denen die Quellen sich relativ zueinander auf einem Kreis bewegen.