DE1039108B - Empfaenger zum Bestimmen der Empfangs-richtung hochfrequenter Schwingungen nach dem Amplitudenvergleichsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger zum Bestimmen der Empfangsrichtung hochfrequenter Schwingungen gegenüber einer empfangsseitig festgelegten Leitebene nach dem Amplitudenvergleichsverfahren, welcher mit zwei Richtantennen, die teilweise sich überlappende Richtcharakteristiken aufweisen, und mit einer von Anzeigespannungen gesteuerten Anzeigeeinrichtung für die Abweichung der Empfangsrichtung in bezug auf die Leitebene versehen ist und der zwei getrennte Verstärkerkanäle enthält und bei dem zwischen die Antennen und die getrennten Verstärkerkanäle ein Summen- und Differenzerzeuger geschaltet ist, dessen beide Eingänge je mit einer der beiden Antennen gekoppelt sind und dessen Summenspannungsausgang bzw. Differenz-Spannungsausgang mit dem Eingang eines der beiden getrennten Verstärkerkanäle verbunden ist.

Derartige Peilempfänger sind bekannt z. B. aus der deutschen Patentschrift 879 404.

Die Erfindung bezweckt, einen Peilempfänger zu schaffen, der gemäß einem in der Praxis bestehenden Wunsch Anzeigespannungen liefert, welche dem einen bzw. dem anderen der mit den beiden Richtantennen empfangenen Signale proportional sind, ohne daß die Antennendiagramme umzuschalten sind.

Gemäß der Erfindung wird dies bei Empfängern der eingangs erwähnten Art dadurch erzielt, daß die in den getrennten Verstärkerkanälen verstärkten Summen- und Differenzspannungen zur Erzielung zweier zu dem einen bzw. dem anderen der mit den beiden Richtantennen empfangenen Signale proportionaler Anzeigespannungen einer Vorrichtung zum abwechselnd gleichphasigen und gegenphasigen Kombinieren dieser Summen- und Differenzspannungen und die sich so wechselweise am Ausgang der Vorrichtung ergebenden Anzeigespannungen über einen Verstärker der Anzeigeeinrichtung zugeführt sind.

Durch die besondere Ausbildung der Schaltung und die Wiedergewinnung der Einzelempfangsspannungen der beiden Antennen für die Anzeige ist der neue Peilempfänger nicht mehr als gewöhnlicher Summe-Differenz-Peiler anzusehen, sondern als Feldstärkevergleichspeiler. Dieser läßt sich bekanntlich mit jenem hinsichtlich der technischen Fortscrmttlichkeit nicht ohne weiteres in Vergleich setzen. Bei FeIdstärkevergleichspeilern ist es bekannt, die Einzelspannungen eines umgeschalteten Antennensystems als getrennte Leuchtstriche auf dem Schirm einer Braunschen Röhre abzubilden. Da nur ein einziger Empfänger Verwendung findet, ist an sich auch hier keine Verfälschung der Anzeige der Nullrichtung zu erwarten. Es ist jedoch vorteilhaft, zur Bildung einer üblichen Feldstärkevergleichsanzeige die bekannte Empfänger zum Bestimmen der Empfangsrichtung hochfrequenter Schwingungen nach dem Amplitudenvergleichsverfahren

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 23. Februar 1955

Frederik Johan van Hütten

und Jacob van Nieuwkoop, Hilversum (Niederlande), sind als Erfinder genannt worden

Summen-Differenz-Bildung der Antennenspannungen anzuwenden und mit der vorgeschlagenen Anordnung die Rückgewinnung der einzelnen Empfangsspannungen zu bewerkstelligen, da auf diese Weise die nachteilige Anordnung eines Hochfrequenzumschalters im Antennenkreis bzw. eines zweiten Umschalters im Anzeigekreis vermieden ist.

Die Fehlerfreiheit der Nullanzeige bleibt auch bei dem Peilempfänger nach der Erfindung erhalten, denn eine Änderung des Verstärkungsgrades und/oder der Phasendrehung in einem der Verstärkerkanäle kann keine Fehlanzeige herbeiführen, weil bei Amplitudengleichheit der Antennensignale e_x und e₂ die Differenzspannung (e_t — e₂) den Wert Null hat und eine Änderung des Verstärkungsgrades und/oder der Phasendrehung in den getrennten Verstärkerkanälen dies nicht beeinflussen kann.

Außerdem sind bei einer festen Verbindung zwischen Antenne und HF-Eingangsstufe die Rauschverhältnisse wesentlich leichter optimal zu gestalten

S09 658/301

als bei ständig wechselnder HF-Eingangsbelastung, wie dies bei der Umschaltung von Antennendiagrammen unvermeidlich ist.

Der Summen- und Differenzerzeuger kann auf verschiedentliche, an sich bekanunte Weisen ausgebildet sein. Beispielsweise können die empfangenen Signale e_x und e₂ je an einen Transformator mit zwei Ausgangswicklungen angelegt werden, welche Ausgangswicklungen paarweise derart in Reihe geschaltet sind, daß die sich ergebenden Ausgangsspannungen der Summenspannung (V₁ + e.₂) bzw. der Differenzspannung (^₁-^₂) proportional sind.

Für hohe Frequenzen, beispielsweise Meterwellen, kann ein hochfrequenter Brückenkreis Verwendung finden, der mit aus parallelen Leitern bestehenden Zweigen von der Länge einer Viertelwellenlänge versehen ist, wobei einer der Zweige eine Kreuzung der Leiter aufweist. Beim Zuführen der Spannungen e_x und e₂ an einander diagonalweise gegenüberliegende Eckpunkte der Brückenschaltung ergibt sich an den anderen sich diagonalweise gegenüberliegenden Eckpunkten die Summenspannung (^₁ + ^₂) bzw. die Differenzspannung (e_t — e₂).

Bei Peilempfängern für Zentimeterwellen besteht der Summen- und Differenzerzeuger vorzugsweise aus vier Wellenleitern, die zusammen ein magisches T bilden, wie dies an sich für nach dem Amplitudenvergleichsverfahren arbeitende Peilempfänger bekannt ist, wobei der Anzeiger für die Abweichung der Empfangsrichtung in bezug auf die Leitebene von Anzeigespannungen gesteuert wird, die der Summenspannung (e₁ + e₂) bzw. der Differenzspannung (e_t — e₂) von mittels zweier Richtantennen mit teilweise sich überlappenden Richtcharakteristiken empfangenen Spannungen e_x bzw. e₂ proportional sind.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform eines Peilempfängers nach der Erfindung für Zentimeterwellen, die unter anderem zum Bestimmen der Empfangseinrichtung von Impulsen Anwendung finden kann, während

Fig. 2 eine beim Empfänger nach Fig. 1 zu verwendende Schaltvorrichtung im Detailschaltbild zeigt.

Fig. 1 zeigt einen Peilempfänger für z. B. impulsförmige Zentimeterwellen. Hierbei findet eine halbkäseförmige Antenne 1 mit parabolischer Hinterwand Verwendung. Auf beiden Seiten der Brennebene dieser Antennne sind Wellenleiter 2 und 3 angeordnet, die auf der der parabolischen Hinterwand zugewendeten Seite offen sind. Bei einer derartigen Antenne ergeben sich, wie an sich bekannt, überlappende Richtcharakteristiken. Die Wellenleiter 2 und 3 sind durch Verbindungsleiter 4, 5 an einander gegenüberliegende Ausgänge eines aus Wellenleiterstücken zusammengesetzten magischen T angeschlossen. Die Ausgänge 6 und 7 dieses magischen T führen zu zwei Kristalldetektoren, die bei 8 und 9 schematisch dargestellt sind. Diese Kristalldetektoren sind als Mischstufen wirksam und einen örtlichen Oszillator 10 angeschlossen. Die den erwähnten Mischstufen entnommenen Zwischenfrequenzimpulse werden über Zwischenfrequenzverstärker 11, 12 einer an einen Schaltspannungsgenerator 13 angeschlossenen Schaltvorrichtung 14 zugeführt, durch die sie, wechselweise gleichphasig und gegenphasig kombiniert, einem weiteren Zwischenfrequenzverstärker 15 und einem Detektor 16 zugeführt werden. Die Anwendung der Schaltvorrichtung 14 an dieser Stelle in der Apparatur ist infolge der verhältnismäßig niedrigen Frequenz und des hohen Pegels der Eingangssignale praktisch nicht beschwerlich und erübrigt eine Verdoppelung der nachfolgenden Signalkaskade.

Beim Empfang von Schwingungen aus der Richtung der Leitebene weisen die den Antennen 2 und 3 entnommenen Spannungen e_t und c₂ die gleiche Amplitude und Phase auf. Die aus ihnen erzielte Differenzspannnung (^₁-(J₂), die dem Zwischenfrequenzverstärker 12 zugeführt wird, weist dann den Wert

ίο Null auf. Die dem Summen- und Differenzerzeuger 6 entnommene Summenspannung ^e₁ +e₂) ist bei Identität der empfangenen ■ Spannungen e_t und e₂ gleich 2(^₁). Diese Spannung wird dem Zwischenfrequenzverstärker 11 zugeführt. Ungleichheit der Verstärkungsgrade und Phasendrehungen in den Zwischenfrequenzverstärkern können nunmehr keine Fehlanzeige der Leitebenenrichtung herbeiführen, weil die Differenzspannung, wie erwähnt, den Wert Null aufweist.

Beim Empfang von Schwingungen aus einer derartigen Richtung gegenüber der Leitebene, daß die Ausgangsspannung der Antenne 2 die Ausgangsspannung der Antenne 3 übersteigt, weist die Differenzspannung (e_x — e₂) einen von Null verschiedenen Wert auf, dessen Phase der Phase der Summenspannung (t?j + i?₂) entspricht. Ungleichheit der Zwischenfrequenzverstärker kann jetzt eine gewisse Fehlanzeige herbeiführen, jedoch nur in bezug auf das Maß der Abweichung aus der Leitebenenrichtung und nicht in bezug auf die Anzeige der Leitebenenrichtung selbst.

Beim Empfänger nach Fig. 1 findet als Anzeigeeinrichtung eine Kathodenstrahlröhre 17 Anwendung, die mit vertikalen Ablenkplatten 18,19 und horizontalen Ablenkplatten 20,21 versehen ist. Die Ablenkplatten 19 und 21 sind miteinander und mit Erde verbunden. Die vertikale Ablenkplatte 18 liegt am Ausgang des Detektors 16, während die horizontale Ablenkplatte 20 an einem Zeitbasisgenerator 22 liegt.

Die in den Zwischenfrequenzverstärkern 11 und 12 verstärkten Spannungen sind somit gleichfalls der erwähnten Summen- bzw. der Differenzspannung proportional. Durch die Schaltvorrichtung 14, von der ein Ausführungsbeispiel an Hand der Fig. 2 nachstehend näher erläutert wird, werden die zwischenfrequenten Eingangsspannungen wechselweise gleichphasig und gegenphasig kombiniert. Infolgedessen ist die Ausgangsspannung der Schaltvorrichtung 14 wechselweise der empfangenen Spannung e_t bzw. e₂ proportional, welche Spannungen über den Zwischenfrequenzverstärker 15 und den Detektor 16 die vertikale Ablenkung der Kathodenstrahlröhre 17 steuern. Bei passender gegenseitiger Synchronisierung des Schaltspannungsgenerators 13 und des Zeitbasisgenerators 22 werden beim Empfang von Hochfrequenzschwingungen wechselweise Impulse mit einer der Spannung C₁ proportionalen Amplitude und einer der Spannung e_t proportionalen Amplitude wiedergegeben. Dadurch, daß die Zeitachsen für die Impulsspannungen e_t und e₂ gegeneinander verschoben werden, sind, wie dies an sich bekannt ist. bei Synchronisierung des Schaltspannungsgenerators mit den empfangenen Impulsen, wie dies durch die gestrichelte Linie 23 angegeben ist, auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 17 nebeneinander auftretende Bilder der empfangenen Hochfrequenzschwingungen erzielbar, die bei 24 und 25 beispielsweise angegeben sind.

Beim Empfang von Hochfrequenzschwingungen aus der Leitebenenrichtung weisen die auf dem Bild-

schirm des Anzeigers wiedergegehenen Impulse die gleiche Amplitude auf. Wenn die Empfangsrichtung von der Leitebenenrichtung nach links oder nach rechts abweicht, weist der links bzw. der rechts auf dem Bildschirm wiedergegebene Impuls die größte Amplitude auf. Wie dies vorstehend erläutert wurde, führen relative Änderungen der Verstärkungsgrade und Phasendrehungen in den getrennten Verstärkerkanälen 11 und 12 und den vorangehenden Mischstufen 8 und 9 keine Fehlanzeige herbei beim Empfang von Impulsen aus der Leitebenenrichtung. Solche Änderungen haben nur eine Verschlechterung der Anzeigeempfindlichkeit zur Folge. Hinsichtlich einer relativen Phasenverschiebung der getrennten Verstärkerkanäle ist eine einfache Korrektion dadurch möglich, daß in eine der Verbindungsleitungen zwischen den örtlichen Oszillator 10 und die Mischstufen 7, 8 ein einstellbares Phasenkorrekturglied 26 eingefügt wird, das beispielsweise aus einem Wellenleiterstück einstellbarer Länge bestehen kann.

Fig. 2 zeigt im Detail eine Ausführungsform der Schaltvorrichtung 14 nach Fig. 1, die sich in der Praxis als günstig erwiesen hat. Diese Schaltvorrichtung enthält zwei Pentoden 27 und 28, deren Steuergitter in Gegentakt an die Sekundärseite eines Zwischenfrequenzeingangstransformators 29 angeschlossen sind. Die Primärseite dieses Zwischenf requenztransformators ist über Anschlußklemmen 30 mit dem Ausgang des DifferenzspannungsVerstärkers 12 nach Fig. 1 verbunden.

Es ist eine dritte Pentode 31 vorgesehen, deren Steuergitter über einen Zwischenfrequenztransformator 32 mit Eingangsklemmen 33 an den Summenspannungsverstärker 11 nach Fig. 1 angeschlossen ist.

Die erwähnten drei Pentoden 27, 28 und 31 haben eine gemeinsame Ausgangsimpedanz, die aus einem Zwischenfrequenztransformator 34 besteht, dessen Ausgangsseite über Klemmen 35 an dem Zwischenfrequenzverstärker 15 der Fig. 1 liegt.

Um die über die Eingangsklemmen 33 und 30 zugeführten Summenspannung und Differenzspannung wechselweise gleichphasig und gegenphasig zu kombinieren, werden die in Gegentakt geschalteten Pentoden 27 und 28 wechselweise von dem Schaltspannungsgenerator 13 gesperrt. Dieser Generator liefert eine rechteckige Wechselspannung, die den Fanggittern der Pentoden 27 und 28 in Gegentakt zugeführt wird und somit wechselweise die Pentode 27 und die Pentode 28 sperrt. Je nachdem die Pentode 28 oder die Pentode 27 gesperrt ist, ergibt sich an den Ausgangsklemmen 35 eine der Impulsspannung e_x oder der Impulsspannung e₂ proportionale Ausgangsspannung.

An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß die in Fig. 2 dargestellte elektronische Schaltvorrichtung den grundsätzlich selbstverständlich gleichfalls verwendungsfähigen mechanischen Schaltvo-rrichtungen vorzuziehen ist, denn insbesondere beim Peilen der Empfangsrichtung impulsförmig auftretender, sehr hochfrequenter Schwingungen hat es sich als erwünscht erwiesen, eine Schaltfrequenz von einigen tausend Hz zu verwenden, um eine störende Wirkung verhältnismäßig niederfrequenter Schwunderscheinungen auf die erzielte Anzeige zu verhüten. Bei zufälliger Gleichheit der Schaltfrequenz und der Schwundfrequenz treten Fehlanzeigen auf, die, wie Versuche gezeigt haben, bei der erwähnten hohen Schaltfrequenz nur in für die Praxis nicht bedenklichem Maße auftreten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Empfänger zum Bestimmen der Empfangsrichtung hochfrequenter Schwingungen nach dem Amplitudenvergleichsverfahren gegenüber einer empfangsseitig festgelegten Leitebene, welcher mit zwei Richtantennen, die teilweise sich überlappende Richtcharakteristiken aufweisen, und mit einer von Anzeigespannungen gesteuerten Anzeigeeinrichtung für die Abweichung der Empfangsrichtung in bezug auf die Leitebene versehen ist und der zwei getrennte Verstärkerkanäle enthält und bei dem zwischen die Antennen und die getrennten Verstärkerkanäle ein Summen- und Differenzerzeuger geschaltet ist, dessen beide Eingänge je mit einer der beiden Antennen gekoppelt sind und dessen Summenspannungsausgang bzw. Differenzspannungsausgang mit dem Eingang eines der beiden getrennten Verstärkerkanäle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in den getrennten Verstärkerkanälen verstärkten Summen- und Differenzspannungen zur Erzielung zweier zu dem einen bzw. dem anderen der mit den beiden Richtantennen empfangenen Signale proportionaler Anzeigespannungen einer Vorrichtung zum abwechselnd gleichphasigen und gegenphasigen Kombinieren dieser Summen- und Differenzspannungen und die sich so wechselweise am Ausgang der Vorrichtung ergebenden Anzeigespannungen über einen Verstärker der Anzeigeeinrichtung zugeführt sind.

2. Peilempfänger nach Anspruch 1 für sehr hochfrequente Schwingungen, beispielsweise Zentimeterwellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Summen- und Differenzerzeuger aus vier Wellenleitern besteht, die zusammen ein magisches T bilden.

3. Peilempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summenspannungs- und DifFerenzspannungsausgänge des Summen- und Differenzerzeugers über mit einem gemeinsamen örtlichen Oszillator verbundene Mischstufen mit den Eingängen der als Zwischenfrequenzverstärker ausgebildeten getrennten Verstärkerkanäle verbunden sind und in mindestens eine der Verbindungsleitungen zwischen dem örtlichen Oszillator und einer Mischstufe ein einstellbares Phasenkorrekturglied eingefügt ist.

4. Peilempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum gleichphasigen und gegenphasigen Kombinieren der Summen- und Differenzspannungen aus einer Schaltvorrichtung besteht, durch die unter der Steuerung einer von einem Schaltspannungsgenerator erzeugten Schaltspannung die Eingangsspannungen wechselweise gleichphasig und gegenphasig kombiniert werden.

5. Peilempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung aus einer Kathodenstrahlröhre besteht, die in bekannter Weise mit Mitteln zum Ablenken des Kathodenstrahls in zwei zueinander senkrechten Richtungen versehen ist, bei der die Ausgangsspannungen der Schaltvorrichtung die Ablenkung in der einen Richtung steuern, während die Ablenkung in der anderen Richtung von einer Zeitbasisspannung gesteuert wird, die einem mit dem Schaltspannungsgenerator synchronisierten Zeitbasisgenerator entnommen ist.

6. Peilempfänger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung

zwei sowohl vom Ausgang des Verstärkerkanals für die Differenzspannung als auch vom Schaltspannungsgenerator in Gegentakt gesteuerte Verstärkerröhren und eine dritte an den Ausgang des Verstärkerkanals für die Summenspannung angeschlossene Verstärkerröhre enthält, welche drei

Verstärkerröhren einen gemeinsamen Ausgangskreis aufweisen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 636 058. 723 816. 404.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 809 638/301 9. 5g