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Eichschaltung für Funkpeiler mit Kreuzrahmen und Hilfsantenne mit
eindeutiger optischer Richtungsanzeige Für die eindeutige Anzeige der Einfallsrichtung
elektromagnetischer Wellen, die mittels eines Kreuzrahmens und einer Hilfsantenne
empfangen werden, auf dem Schirm eines Kathodenstrahlrohres sind Schaltungen bekannt,
für deren Arbeitsweise es Voraussetzung ist, daß die empfangenen Spannungen durch
Phasendrehglieder in bestimmte Phasenbeziehung zueinander gebracht werden. Da die
von den Phasendrehgliedern erzeugte Phasendrehung im allgemeinen frequenzabhängig
ist, müssen diese Glieder bei einem Wechsel der Empfangsfrequenz neu eingestellt
werden. Erfindungsgemäß erfolgt dieser Abgleich unter Benutzung der vorhandenen
Anzeigeschaltung, die nur durch einen Umschalter mit einer Anzeigestellung und zwei
Eichstellungen ergänzt ist.
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Die Erfindung betrifft insbesondere Funkpeiler mit Kreuzrahmen und
Hilfsantenne, mit eindeutiger optischer Richtungsanzeige, bei denen in an sich bekannter
Weise die Hilfsantennenspannung und eine durch Summation der beiden durch ein 9O0-Phasendrehglied
gegeneinander in der Phase verschobenen Rahmenspannungen erhaltene Wechselspannung
einem Phasenmeßgerät zwecks Anzeige ihres der Peilrichtung entsprechenden Phasenunterschiedes
zugeführt werden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Peilanzeigeschaltung dieser Art,
bei der die Phasendrehung des 90°-Phasendrehglied zwecks Eichung der Peilanzeige
veränderbar ist, bei dem weiter in der Zuführung der Hilfsantennenspannung zum Meßgerät
ein zusätzliches, ebenfalls für Eichzwecke veränderbares Phasendrehglied angeordnet
ist und bei der ein Schalter vorgesehen ist, durch welchen entweder a) für die Peilanzeige
den beiden Eingängen der Schaltung für die Summenbildung die beiden Rahmenspannungen
angeschaltet werden oder b) zum Abgleich des zusätzlichen Phasendrehglieds die beiden
Rahmenausgänge abgeschaltet werden und derjenige Zweig der Schaltung für die Summenbildung,
der das 900-Phasendrehglied nicht enthält, mit an die Hilfsantenne angeschaltet
wird, derart, daß mit dem zusätzlichen Phasendrehglied die Nullage der Peilanzeige
einstellbar ist, oder c) zum Abgleich des 9(40-Phasendrehglieds die beiden Rahmenausgänge
abgeschaltet werden und derjenige Zweig der Schaltung für die Summenbildung, der
das 90°-Phasendrehglied enthält, mit an die Hilfsantenne angeschaltet wird, derart,
daß mit Hilfe der Anzeige des Phasenmeßgerätes die Phasendrehung des 900-Phasendrehglieds
auf seinen Sollwert einstellbar ist.
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Bei der Eichung wird demnach durch einen Wahlschalter erst die eine,
dann die andere der beiden normalerweise gleichzeitig mit dem Phasenmeßgerät verbundenen
Rahmenspannungen durch die Hilfsan-
tennenspannung ersetzt, wobei jedesmal die zweite
Rahmenspannung fortfällt. Der Abgleich der Phasendrehglieder wird in der Weise vorgenommen,
daß in den beiden Einstellungen b) und c) des Wahlschalters Anzeigen erhalten werden,
die in die Ebene der einen und der anderen Kreuzrahmenspule fallenden Welleneinfallsrichtungen
entsprechen.
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Die Anordnung eines Phasendrehgliedes im Kanal der Hilfsantenne ist
bei Kreuzrahmenpeilern an sich bekannt. Bei Funkpeilern mit Kreuzrahmen und Hilfsantenne
nach dem Zweikanalprinzip mit nicht unmittelbar eindeutiger Peilrichtungsanzeige
ist es bekannt, vor der Messung die beiden Verstärkerkanäle in bezug auf Betrag
und Phase zu prüfen und zu korrigieren und auch die Phase der zur Seitenbestimmung
dienenden Hilfsantennenspannung auf die Phasenlage der Rahmenspannung zu bringen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Abb. 1 die Richtlennlinien eines Kreuzrahmensystems, Abb. 2 ein Vektordiagramm der
Empfangsspannungen eines solchen Systems, Abb. 3 ein Gesamtschaltbild eines Kreuzrahmenpeilgerätes
mit eindeutiger Peilrichtungsanzeige auf dem Schirm eines Kathodenstrahlrohres mit
einer Einrichtung zur Eichung der Anzeigeschaltung nach der Erfindung.
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Zwecks besseren Verständnisses wird zunächst die Arbeitsweise eines
an sich bekannten Kreuzrahmenpeilsystems mit eindeutiger Anzeige erläutert und anschließend
die Anwendung der Erfindung bei diesem Gerät beschrieben.
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Jeder der beiden Rahmen 1, 2, in einem Kreuzrahmensystem hat nach
Abb. 1 ein aus zwei symmetrisch zur Rahmenebene liegenden Halbkreisen 3, 3 bzw.
4,4 bestehendes Richtdiagramm. Die dadurch angegebenen Empfangsspannungen für verschiedene
Welleneinfallsrichtungen haben einen Phasenunterschied von 180 für die beiden Halbkreise.
Für eine in der Richtung 6 unter dem Winkel a gegen die Nullrichtung 5 einfallende
Welle ergibt die Zeichnung die Rahmenempfangsspannungen ut und n2, deren Abhängigkeit
vom Einfallswinkel in den bei den folgenden Gleichungen ausgedrückt ist: = = a cos
a sin oj t u2 = a sin a sin co wo a eine Konstante ist und al die Kreisfrequenz
der einfallenden Welle bezeichnet.
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Die Spannung der nicht gezeichneten Hilfsantenne stimme in der Phase
mit der Empfangsspannung des Rahmens 1 für eine in der Null richtung einfallende
Welle überein. Ihr Ausdruck lautet daher «3 = b sin wt, wo b eine im allgemeinen
von a verschiedene Konstante bezeichnet.
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Die Empfangsspannung des zweiten Rahmens wird dann ohne Änderung
ihrer Amplitude um 900 phasenverschoben, z. B. mit Hilfe einer hierfür bekannten
Brückenschaltung aus Widerständen und veränderlichen Kondensatoren. Man erhält so
eine neue Spannung
Bildet man nach Abb. 2 die Vektorsumme von und ist', so ist die resultierende Spannung
= = U1 + U2 = a sin (w t - a).
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Ein Vergleich zeigt, daß der Phasenunterschied dieser Spannung gegen
die Spannung der Hilfsantenne dem Einfallswinkel a entspricht. Die Messung des Phasenunterschiedes
ermöglicht daher eine eindeutige Anzeige des Peilwinkels.
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Benutzt man Überlagerungsverstärker für uj 2 bzw. q{2' ?£r und U3',
so bleiben eingestellte Phasendifferenzen und Amplitudenverhältnisse unverändert
aufrechterhalten, wenn man dafür sorgt, daß die aus dem örtlichen Oszillator kommende
Hilfsschwingung in allen Verstärkern gleiche Phase und Amplitude hat.
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Die aufgewiesene Beziehung zwischen Einfallsrichtung und Phasenunterschied
von zl, und zu, gibt daher auch für eine durch Mischung einer Oszillatorfrequenz
mit der Empfangsfrequenz erhaltene Zwischenfrequenz.
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Für die Anzeige der Phasendifferenz kann an sich jede bekannte Anordnung
verwendet werden, die eine eindeutige Anzeige liefert. Besonders vorteilhaft ist
wegen der anschaulichen Form der Anzeige folgendes Verfahren: Die Empfangsspannung
der Hilfsantenne und eine daraus abgeleitete gleich große Wechselspannung mit 900
Phasenverschiebunfflg werden den Ablenkplattenpaaren eines Kathodenstrahlrohres
zugeführt, wodurch der normalerweise verdunkdte Leuchtpunkt auf einer Kreisbahn
umläuft. Die resultierende Spannung 24 wird durch Verstärkung und Begrenzung in
eine Rechteckspannung umgewandelt und differenziert, wonach von den entstehenden
Impulszacken, von denen für jede Periode zwei mit entgegengesetzten Vorzeichen erhalten
werden, durch Gleichrichtung nur die Impulse eines Vorzeichens ausgewählt und zur
Hellsteuerung des Leuchtpunktes benutzt werden. Dieses Verfahren wird in der Schaltung
nach Abb. 3 benutzt.
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In Abb. 3 sind die beiden gekreuzten Rahmen mit 1, 2 und die Hilfsantenne
mit 7 bezeichnet. Die Hilfsantennenspannung wird in einem Überlagerungsverstärker
8 mit zugehörigem Oszillator 21 verstärkt und mit einer verhältnismäßig kleinen
Wechselspannung von einigen hundert Hz, die aus einem Schwingungserzeuger 9 zugeführt
wird, moduliert, so daß ihre Amplitude in einem kleinen Bereich schwankt. Nach Durchlaufen
eines veränderlichen Phasendrehgliedes 10 wird die Hilfsantennenspannung in 11 in
zwei gleich große Komponenten mit 900 Phasenunterschied aufgespalten, die den Ablenkplattenpaaren
12 eines Kathodenstrahlrohres 13 zugeführt werden und den Elektronenstrahl auf einer
Kreisbahn 14 umlaufen lassen, deren Radius in gewissen Grenzen schnell veränderlich
ist.
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Der Schalter 15 hat drei mit I, II, III bezeichnete Stellungen, von
denen die erste bei der eigentlichen Peilrichtungsanzeige benutzt wird, während
die zweite und dritte Stellung der Eichung der Anzeigeschaltung dienen. Ehe auf
die Anwendung der Eichstellungen eingegangen werden kann, wird zunächst die Beschreibung
der Wirkungsweise der Schaltung bei der Schalterstellung I zu Ende geführt. In dieser
Stellung wird die Empfangsspannung des Rahmens 1 unmittelbar und die des Rahmens
2 über ein zur Anpassung an verschiedene Empfangsfrequenzen veränderbares 900-Phasendrehglied
16 einem Uberlagerungsverstärker 17, der auch mit dem Oszillator 21 betrieben wird,
gemeinsam, z. B. in Reihenschaltung, zugeführt. In 18 werden in der schon beschriebenen
Weise Impulse erzeugt, deren Häufigkeit in diesem Falle der Zwischenfrequenz entspricht
und die dem Steuergitter 19 des Kathodenstrahlrohres 13 zur Hellsteuerung des Leuchtfleckes
zugeführt werden. Diese Hellsteuerung erfolgt bei jedem Umlauf des Elektronenstrahles
einmal an einer bestimmten Stelle einer am Schirmumfang vorgesehenen kreisförmigen
Winkelskala. Entsprechend der durch die Modulation der Hilfsantennenspannung bewirkten
Größenschwankung des Radius des Kreises 14 hat die Anzeige die Form eines radialen
Striches 20.
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Jedesmal nach Einstellung eines neuen Senders ist zunächst ein Abgleich
der Schaltung für die betreffende Empfangsfrequenz vorzunehmen. Hierzu dienen die
Schalterstellungen II und III, bei denen beide Rahmenspannungen abgeschaltet sind.
Indem der Schalter 15 zunächst auf II gestellt wird, wird dem Verstärker 17 die
Hilfsantennenspannung unmittelbar zugeführt und eine Strichanzeige erzeugt. Durch
Einstellung des Phasendrehgliedes 10 wird dann dieser Strich mit dem Nullpunkt der
Winkelskala zur Dekkung gebracht. Der Schalter 15 wird hiernach auf III gestellt,
wodurch dem Verstärker 17 die Hilfsantennenspannung über das Phasendrehglied 16
zugeführt wird, welches so eingestellt wird, daß der Anzeigestrich auf der Winkelskala
bei 900 liegt. Werden jetzt mit Schalter 15 in Stellung I die beiden Rahmen angeschaltet,
so zeigt der Strich 20 die Peilung auf der Skala richtig und eindeutig an.
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Da die Verstärkung der beiden Rahmenspannungen erst nach der Vereinigung
der phasenverschobenen Spannungen erfolgt, ist nur ein einzelner Verstärker (17)
erforderlich und es entfällt der bei nach dem Zweikanalprinzip arbeitenden Peilgeräten
erforderliche Abgleich zweier Verstärker. Für die Verstärkung der Hilfsantennenspannung
wird zwar ein zweiter Verstärker benötigt, das Verhältnis der beiden Verstärkungen
ist jedoch ohne Bedeutung für die Genaiiigkeit der Richtungsanzeige. Es kommt nur
darauf an,
die drei von Rahmen und Hilfsantenne gelieferten Wechselspannungen
richtige Phasenbeziehung zueinander zu bringen, was durch die Justierung der Phasendrehglieder
10 und 16 in der beschriebenen Weise geschieht.
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Wie aus der gegebenen Darstellung leicht zu erkennen ist, unterliegt
es einer gewissen Willkür, ob man die Spannung u2 der Spannung u1 vor- oder nacheilen
läßt und ob man die resultierende Spannung Gr als Summe oder Differenz bildet. Das
Phasendrehglied 10 kann statt hinter dem Verstärker 8 auch hinter dem Verstärker
17 angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, die Phasenlage der Rahmenantennenspannungen
im Verhältnis zur Hilfsantennenspannung nachzuprüfen und gegebenenfalls die Einstellung
von 10 so zu korrigieren, daß, wenn nur eine der Rahmenspannungen dem Verstärker
17 unmittelbar zugeführt wird, je nach Einfallsrichtung der Wellen der Leuchtstrich
genau 0° oder 180l° anzeigt. Überhaupt sind noch zahlreiche weitere Abänderungen
der nur als Ausführungsbeispiel angegebenen Schaltung nach Abb. 3 möglich.