DE1059981B - System zur nachteffektfreien Funkeigenpeilung - Google Patents

Description

Funkeigenpeilungen werden heute häufig mit Hilfe von Sendeanlagen vorgenommen, die eigens dazu eingerichtet sind, auf der Empfangsseite eine Funkeigenpeilung zu ermöglichen. Alle diese Systeme beruhen auf der physikalischen Gegebenheit, daß Wellen, die von räumlich getrennten Antennen ausgehen, infolge der von der Empfangsrichtung abhängigen Längenunterschiede ihrer bis zum Empfänger zurückgelegten Wege in einer Empfangsantenne Schwingungen auslösen, deren Phasendifferenzen Funktionen der Empfangsrichtung sind, so daß sie zur Bestimmung der Empfangsrichtung geeignet sind. Bei gleicher Frequenz der verschiedenen Wellen wirkt sich die Phasendifferenz auf die Amplitude der resultierenden Schwingungen aus. Es kommen so Richtdiagramme der Sendeantennenkombinationen zustande, die auf verschiedene Art bei den verschiedenen angewendeten Systemen zur Peilung ausgenutzt werden. Auch direkte Messung der Phasendifferenzen am Empfangsort wird angewendet.

Alle diese bekannten Systeme sind in ihrer Anwendung an die Bedingung gebunden, daß am Empfangsort die Bodenwellen wesentlich stärker sind als die Raumwelien, weil die genannten Wegunterschiede, auf denen diese Systeme beruhen, für die Raumwellen anders als für die Bodenwellen sind.

Ist z. B. der Erhebungswinkel der Raumwellen 20°, so ist bei Vernachlässigung der Erdkrümmung und unter der Annahme, daß der Empfängerabstand von den Sendeantennen groß gegen den gegenseitigen Abstand der Antennen ist, der Wegunterschied zweier Raumwellen für einen Empfänger, der in Richtung der Verbindungslinie der Antennen liegt, ebenso groß wie der Wegunterschied der Bodenwellen für einen Empfänger, der auf einer Linie liegt, die mit der Verbindungslinie der Antennen einen Winkel von 20° bildet.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein System so zu gestalten, daß eine Funkeigenpeilung ermöglicht ist, die auch dann noch richtig ist, wenn entweder nur die Raumwellen oder Raumwellen und Bodenwellen gleichzeitig in ungefähr gleicher Stärke am Empfangsort auftreten.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einem System zur Fumkeigenpeilung, das aus Sender und Empfänger besteht und bei dem der Sender mehrere gegeneinander um eine vertikale Achse verdrehte Vertikalantennenpaare speist, deren Einzelantennen einen gegenüber der Wellenlänge des hochfrequenten Trägers sehr kleinen Abstand voneinander haben und jeweils gegenphasig gespeist sind und dessen Antennenpaare Richtcharakteristiken haben, die empfangsseitig nach dem Amplitudenvergleichsprinzip zur Peilung ausnutzbar sind zwecks Erzielung einer nachteffekt-System
zur nachteffektfreien Funkeigenpeilung

Anmelder:

Telefunken G. m. b. H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dipl.-Ing. Reinhard Feld, Mehlem/Rhein,
ist als Erfinder genannt worden

freien Peilung die Periodendauern der dem Amplitudenvergleich zugrunde zu legenden Modulationen der Sendeantennenströme sehr groß gegen die Laufzeitunterschiede von Raum- und Bodenwellen, die von jeweils einem Antennenpaar ausgestrahlt werden, gewählt sind und die Modulationsschwingungen im Empfänger durch scharfe Selektionsmittel getrennt und zur Ermittlung des Peilwertes einer Amplitudenvergleichseinrichtung zugeführt sind. Durch die Selektionsmittel werden auch die durch die Änderungen der Jonosphäre bedingten Schwankungen des Empfangssignals hinsichtlich ihrer Wirkung auf das Teilergebnis unterdrückt.

Der kleine Abstand der Einzelantennen eines jeden Antennenpaares ist erforderlich, weil sonst am Empfangsort das Verhältnis der Amplituden der zwei Raumwellen zueinander, die von zwei Sendeantennenpaaren ausgehen, ein anderes ist als das der zugehörigen Bodenwellen zueinander. Es läßt sich zeigen, daß unter den extrem ungünstigen Bedingungen, die praktisch kaum auftreten dürften — nämlich daß Raumund Bodenwelle am Empfangsort gleich groß sind, daß an ihrer Gegenphasigkeit nur 6° fehlen, daß die Raumwelle unter einem Winkel von 60° ansteigt, daß der Empfänger auf der Verbindungslinie an beiden Antennen eines Paares liegt und daß der Antennenabstand gleich V₁₂ Wellenlänge beträgt — der Peilfehler, der durch Überlagerung von Raum- und Bodenwelle entsteht, nur 0,1° ist.

Daß die Periodendauer der Modulation so groß sein muß, wie angegeben, wenn man Nachteffektfreiheit erzielen will, ergibt sich aus folgender Betrachtung.

Die Amplituden der niederfrequenten Ausgangsspannungen des Empfängers sind erstens von der zugehörigen Amplitude der hochfrequenten Empfangsantennen-EMK und zweitens deren Modulationsgrad abhängig. Es muß also dafür gesorgt werden, daß

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Claims (1)

weder die Verhältnisse der hochfrequenten Empfangsimplituden, die von den verschiedenen Sendeantennenpaaren hervorgerufen werden, durch Hinzukommen der Raumwelle verändert werden noch die Verhältnisse der Modulationsgrade der Empfangsschwingungen. Letztere sind jedoch abhängig von den Laufzeitunterschieden von Raum- und Bodenwellen, wie folgende Ableitung zeigt, in der B die Amplitude der von der Bodenwelle ausgelösten Empfangsspannung, R die Amplitude der von der Raumwelle ausgelösten Empfangsspannung, φΒ bzw. φΑ deren Phasenwinkel, m der Modulationsgrad, η die Modulationskreisfrequenz, h die Hochkreisfrequenz und τ der Laufzeitunterschied der Raum- gegenüber der Bodenwelle sind. (Phase der Modulation für die Bodenwelle = 0 gesetzt.) Es ist die Empfangsspannung u — B (1 + jwcos nt) sin (ht — ψΒ) + R[I + mcosw(f — τ)J sin(ht — <pR). Um die mathematische Behandlung zu vereinfachen, soll nun die Annahme gemacht werden, daß B = R und ψΒ — ψκ ist. Diese Annahme deckt sich zwar mit der Wirklichkeit nur selten und dann nur kurzzeitig. Es ist jedoch so, daß sich selbst unter diesen idealen Verhältnissen nur dann eine richtige Peilung ergibt, wenn die erfindungsgemäß geforderte Kleinheit der Modulationsfrequenz eingehalten wird. Dies zeigt folgende Rechnung. Es ist unmöglich, daß, wenn die idealen Voraussetzungen nicht erfüllt sind, die Forderung der kleinen Modulationsfrequenz überflüssig wird. Setzt man willkürlich zur Vereinfachung B = R, ψβ = ψβ, so wird 1 + m cos — cos nt\ sin ht. 2 J Der resultierende Modulationsgrad ist also η τ m =m cos . Wird der Modulationsgrad eines Antennenpaares = »i1 gesetzt, der eines anderen = ra2 und entsprechend die Niederfrequenz = nx und = w2> s0 wird JM2 Letzteres gilt auch dann noch, wenn die willkürliehen Annahmen B = R und ψβ = φ% fallen gelassen werden, denn je kleiner in der ersten Gleichung τ weggelassen werden. ~- und -|-, um so eher kann Da »2 nicht gleich B1 ist, wird auch i». nicht gleich Je kleiner und desto genauer gilt An einem Ausführungsbeispiel soll der Vorschlag ίο verständlich gemacht werden. Es befinden sich z. B. auf der Senderseite sechs Vertikalantennen auf einem Kreis in gleichen Abständen. Je zwei sich diagonal gegenüberliegende bilden eins der genannten Antennenpaare. 1S Die Ströme der drei Antennenpaare sind mit verschiedenen Frequenzen moduliert (z. B. mit 1, 1,4 und 1,8 Hz). Die Modulationsperiodendauer wählt man zweckmäßig nicht nur groß gegen die Laufzeitunterschiede von Raum- und Bodenwelle, sondern auch so groß, daß die Einschwingdauern von Resonatoren, die auf sie abgestimmt sind, in der Größenordnung der zur Ortung zur Verfügung stehenden Zeit liegen können. Schließt man solche Resonatoren an den Ausgang eines Peilempfängers an, so kann man an den Verhältnissen ihrer Schwingungsamplituden erkennen, auf welchem durch den Sender gehenden Großkreis der Empfänger liegt. Die Resonatoren geben der gesamten Empfangsanordnung eine Bandbreite, die den kleinstmöglichen Wert hat. Dadurch werden die Peilschärfe und damit die Reichweite, die durch den geringen gegenseitigen Abstand der Sendeantennen verhältnismäßig gering sind, auch bei üblichen Senderleistungen wieder auf ein brauchbares Maß heraufgesetzt. Die Peilschärfe ist bekanntlich bei Instrumentenbeobachtung gegeben durch die Änderung des Amplitudenverhältnisses pro Winkelgrad im Verhältnis zu den Schwankungen des Rauschens bzw. den Störungen. Das Verhältnis der Signalamplitude zum Rauschen und damit auch das Verhältnis der Änderung dies Amplitudenverhältnisses pro Winikelgrad zu den Schwankungen des Rauschens ändert sich mit der Entfernung des Empfängers vom Sender, mit dessen Strahlungsleistung und mit der Bandbreite des Empfängers. Das Verhältnis der Änderung des Amplitudenverhältnisses pro Winkelgrad zu den Schwankungen des Rauschens ist zusätzlich noch vom Abstand der Sendeantennen eines Paares voneinander abhängig. Der Verlust an Peilschärfe durch die Kleinheit des Antennenabstaodes läßt sich also durch Kleinheit der Bandbreite des Empfängers wieder ausgleichen. Deshalb ist die Modulationsfrequenz so niedrig zu halten, daß die Einschwingdauer von Resonatoren, die auf sie abgestimmt sind, in der Größenordnung der zur Ortung zur Verfügung stehenden Zeit liegen können, daß also eine außerordentlich niedrige Bandbreite angewendet werden kann. Als Resonatoren, die den Richtstrom am Ausgang des Peilempfängers aufnehmen, sind nach einer Ausbildungsform der Erfindung ungedämpfte Strommesser oder elektromechanische Schwingsysteme ähnlich denZungenfrequenzmessernverwendet. Siemüssen so gebaut werden, daß ihre Dämpfungen sich wenig oder in gleicher Weise zeitlich ändern z. B. in Abhängigkeit von der Temperatur. Patentansprüche:

1. System zur Funkeigenpeilung, das aus Sen-7« der und Empfänger besteht und bei dem der Sender