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Feldstärkevergleichspeiler Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur genauen Winkelmessung mittels höchstfrequenter magnetischer Wellen, um eine
Richtung in bezug auf einen Punkt und eine durch den letzteren gehende Achse zu
bestimmen.
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Das Prinzip des Feldstärkevergleichspeilers mit Diagrammumtastung
und selbsttätiger Verstärkun gsregelung mittels der Gleichstromkomponente der Empfangsfeldstärke
ist bekannt. Ein Hauptvorteil derartiger Anordnungen liegt darin, daß bei ihnen
die Anzeige zum Peilwinkel proportional gemacht werden kann und von der Entfernung
sowie den Ausbreitungsbedingungen unabhängig ist.
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Die bekannten Einrichtungen arbeiten bei nicht allzu hohen Anforderungen
an die Genauigkeit der Winkelmessung zufriedenstellend. Will man aber die Genauigkeit
sehr hoch treiben, z. B. auf etwa 1 ozon was nur durch Anwendung von Höchstfrequenzen
gelingt, so treten gewisse Schwierigkeiten auf. Insbesondere wird die Messung durch
Schwankungserscheinungen beeinflußt.
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Rauschen, äußere Störer usw. bewirken unkontrollierbare Änderungen
der Ausgangsspannungen und damit eine Beeinträchtigung der Winkelmeßgenauigkeit.
Derartige Störungen lassen sich bekanntlich verringern, wenn die Bandbreite der
zu übertragenden Signale möglichst eingeengt wird. Dies wird erfindungsgemäß durch
senderseitige Anwendung einer niederfrequenten Hilfsmodulation ermöglicht, wobei
die mit dieser Frequenz modulierte Spannung auf der Empfänger seite von der Umtastfrequenz
abgetrennt, für sich verstärkt und gleichgerichtet als Regelspannung für den Hauptverstärker
verwendet wird.
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Demgemäß ist der erfindungsgemäße Feldstärkenvergleichspeiler mit
Diagrammumtastung und selbsttätiger Verstärkungsregelung mittels einer der Empfangsfeldstärke
proportionalen Größe derart, daß die Anzeige zum Peilwinkel proportional und von
der Entfernung sowie den Ausbreitungsbedingungen unabhängig ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sender mit einer Frequenz moduliert ist, die viel tiefer als die Umtastfrequenz
ist, und daß der Empfänger einen Eingangsverstärker enthält, der zwei parallel geschaltete
Kanäle speist, deren erster ein auf die Umtastfrequenz abgestimmtes Filter und einen
regelbaren Verstärker enthält, während der zweite Kanal aus einem auf die Modulationsfrequenz
des Senders abgestimmten Filter, einem Verstärker und einem Gleichrichter besteht,
dessen Ausgangsspannung den Verstärkungsgrad des ersten, die Anzeigeeinrichtung
speisenden Kanals steuert. Infolge der in den beiden Kanälen vorhandenen Filter
wirken die Störspannungen nur über eine wesentlich eingeengte Bandbreite, so daß
ihr Einfluß stark reduziert wird.
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Die Ausgangsspannung des Gleichrichters im zweiten Empfangskanal
kann nach einer Ausbildungsform der Erfindung wahlweise zur Regelung des Verstärkungs-
grades
des Eingangsverstärkers oder beider Verstärker herangezogen werden. Einzelheiten
der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand
der Zeichnung. Hierin zeigt Fig. 1 das grundsätzliche Diagramm des bekannten Doppelkeulenverfahrens,
Fig. 2 den Verlauf des bei Bestimmung einer einen gewissen Winkel mit der Bezugsachse
einschließenden Richtung empfangenen Stromes, Fig. 3 eine gemäß dem bekannten Doppelkeulenverfahren
erhaltene Kurve zur Lieferung der Werte von a, Fig. 4 eine linearisierte Kurve und
Fig. 5 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Das Doppelkeulenverfahren ist an sich bekannt. Infolgedessen erübrigt
sich eine Einzelbeschreibung, wie die Keulen erzeugt und geschwenkt werden, und
eine alIgemeine Erörterung der praktischen Ausführung des Doppelkeulenverfahrens.
Es sei hier nur erwähnt, daß die Bestimmung einer Richtung in bezug auf einen Punkt
und eine durch denselben gehende Achse mittels Ultrahochfrequenz gemäß dem Doppelkeulenverfahren
darin besteht, abwechselnd zwei mit einer gewissen Periode wiederkehrende Strahlungsdiagramme
zu erzeugen, die sich längs einer Geraden oder Bezugsachse überschneiden.
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Gemäß dem bekannten Verfahren sind die Amplituden der beiden Keulen
identisch und konstant, wie schematisch in Fig. t dargestellt, worin die Keulen
zur Verdeutlichung auseinandergezogen sind und wo L1 die erste Keule und L2 die
zweite Keule ist, während die Gerade o-x die Bezugsachse darstellt. Mit x(al) und
x(a2) sind die Hauptachsen der Keulen bezeichnet.
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Um eine Richtung x(a) zu bestimmen, werden die Signale e1und e2,
die sich auf die beiden Keulen L1 und L2 beziehen, miteinander verglichen. Für die
Bezugsrichtung o-x sind diese Feldstärken einander gleich.
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Ferner ist bekannt, daß dieses Verfahren durch Umschaltung entweder
der am Sender oder der am Empfänger gebildeten Keulen verwendet werden kann.
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Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Amplitude der Signale es
und e2.
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Die ausgezogene Kurve in Fig. 3 zeigt die Änderung von I als Funktion
des Winkels a. Wie man sieht, ist die Änderung von I als Funktion des Winkels a
in der Umgebung von a = 0 im wesentlichen linear, weicht aber für größere Werte
von a (-a', +a') von der geraden Linie ab. Es ist darum erforderlich, das Meßgerät
entsprechend zu eichen, wenn die gesamte Länge der Kurve ausgenutzt werden soll.
Die Gestalt dieser Kurve schwankt aber auch mit der Leistung des Senders und der
Entfernung zwischen Sender und Empfänger.
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Durch selbsttätige Verstärkungsregelung mittels einer delEmpfangsfeldstärkeproportionalen
Größe läßt sich eine Kurve erhalten, die auf ihrer gesamten Länge vollkommen linear
und sowohl von der Leistung des Empfängers als auch von der Entfernung zwischen
dem letzteren und dem Punkt, dessen Lage bestimmt werden soll, unabhängig ist.
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Dieses Verfahren läuft bekanntlich darauf hinaus, daß man für die
Kurve I = / (a) eine Kurve A = f (a) 1(a) setzt, wobei A =Io ist. Hierbei stellt
1o die der Empfangsfeldstärke proportionale Größe, z. B. die Gleichstromkomponente
des empfangenen Signals, dar. Die so erhaltene Kurve ist praktisch linear (Fig.
4).
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In dem bei sehr hohen Frequenzen häufigsten Fall, wo die beiden Strahlungsquellen
sich in der Brennebene eines rotationssymmetrischen Parabolspiegels symmetrisch
zu dessen Brennpunkt befinden, zeigt die Rechnung, daß die Amplitude des Verhältnisses
A eine lineare Funktion von a ist. Hierbei fällt die Symmetrieachse der beiden Strahlungsdiagramme
mit der Achse des Paraboloids zusammen. Ein einfache Rechnung zeigt, daß man in
genügender Entfernung von der Strahlungsquelle schreiben kann: I a A = - = - cos
-- t.
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Io a T Hierbei ist a' der Winkel zwischen der Hauptachse der Keulen
und der Bezugsachse o-x, wenn die Keulen L und L2 symmetrisch sind. T bedeutet die
Keulenumschaltperiode.
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Gemäß der Erfindung wird zwecks Bildung der Größe A die ausgesandte
Welle mit ein er Frequenz% der Amplitude nachmoduliert; diese Frequenz ist sehr
klein im Vergleich zur Keulenumschaltfrequenz T. Beispielsweise kann Gleich 10 bis
50 Hz und 1 gleich 3000 Hz sein, Das empfangene Signal ist nach einer ersten Demodulation
der Trägerwelle gleich: E=scos o wo e das in Fig. 2 darstellte Signal ist. Dieses
zusammen-
gesetzte Signal ist pseudoperiodisch in bezug auf T und T,.
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Mit Hilfe von Filtern wird der Strom Io vom Strom I getrennt, Io
wird gleichgerichtet, und das Verhältnis A wird festgestellt.
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Ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung ist
in Fig. 5 gezeigt. Das empfangene Signal E wird von einem Breitbandverstärker 1
verstärkt und den Filtern 2 und 3 zugeführt. Das Filter 2 liefert den Strom 1, der
zu einem regelbaren, auf die Frequenz 1 sowie auf die Frequenz T1 T abgestimmtenVerstärker4
geführt wird.
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Dieser Verstärker, dessen Bauart an sich bekannt ist, hat einen zur
Änderung einer Gleichspannung umgekehrt proportionalen Verstärkungsfaktor.
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Diese Änderung wird mit Hilfe des Stromes 10 bewirkt, der vom Filter
3 geliefert und vom Gleichrichter 5 gleichgerichtet wird. Der Ausgangsstrom des
Verstärkers 4 wird durch ein Meßinstrument 6 gemessen. Dieses liefert das Verhältnis
A und damit denWinkela.
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In der Praxis ist es erforderlichl-einen auf die Frequenz T abgestimmten
Verstärker 7. zwischen Filter 3 und Gleichrichter 5 einzuschalten. D -Strom 1o kann
nach einer Ausbildungsform der Erfindung wahlweise dem Verstärker 1 zugeführt werden,
der in diesem Fall ein regelbarer Verstärker sein muß.Diese- Verbindung ist in Fig.
5 durch eine gestrichelte Linie 8 angedeutet. Es ist auch möglich, den Strom 1o
zu verwenden, um die Verstärkung beider Verstärker 1 und 4 zu regeln.