DE1069221B - Funknavigationssys^em - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMI'

INTERNAT. KL. H 04 ρ

110989 VIII a/21a⁴

ANMELDETAG: 7. DEZEMBER 1955

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

19. NOVEMBER 1959

Die Erfindung bezieht sich auf ein rundstrahlendes Funknavigationssystem von der Art, bei der mit Phasenvergleich gearbeitet wird und bei der eine verhältnismäßig scharfe Kursanzeige erforderlich ist.

Es ist bereits ein Rundstrahl-Radionavigationssystem mit Phasenvergleich vorgeschlagen worden. Dabei arbeitet die Anordnung wie folgt: Die Phase eines Richtungssignals, das sich aus dem Umlauf eines Richtdiagramms ergibt, das ein Bezugssignal mit fester Phasenlage aufweist, wird mit dem Riehttmgssignal in einer bestimmten Bezugsrichtung verglichen. Dabei werden sendeseitig umlaufende Richtsignale und feste Phasenbezugssignale erzeugt, die ungeradzahlige Harmonische der Grundwelle enthalten, \vol>ei emptangsseitig die beiden Signale getrennt ausgewertet werden, und zwar in der Weise, daß die relative Phasenlage der beiden Signale zueinander bestimmt wird, um eine Kursanzeige, beispielsweise eines Flugzeuges, das einen Flughafen anfliegt oder an ihm vorbeifliegt, zu erhalten. Das umlaufende Richtungssignal hat dabei ein derartiges Richtdiagramm, daß empfangsseitig die Grundwelle und die Harmonischen des Richtungssignals mit einer Phasenlage abgeleitet werden, die von der relativen Richtung der Bake und des Empfängers zueinander abhängt. Dabei werden sendeseitig, d. h. in der Bodenstation, die Grundwelle und die Harmonische des Bezugssignals erzeugt und auf getrennten Unterträgerfrequenzen übertragen. Dadurch ist es naturgemäß notwendig, eine ausreichende Anzahl von Generatoren für die Unterträger sendeseitig bereitzustellen. Ebenso sind auch empfangsseitig getrennte Filter für die Azimutauswahlschaltungen, und zwar je für Grundwelle und für harmonische Frequenzen gesondert notwendig.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Funknavigationssystem ähnlich der bereits vorgeschlagenen Art weiter zu vereinfachen, und zwar in der Weise, daß es die gleichen Vorteile aufweist, die sich aus der Verwendung der ungeradzahligen Harmonischen im Richtungs- und im Bezugssignal ergeben, während gleichzeitig die Anforderungen für mehr als eine Unterträgerfrequenz und die Überwachungsgeräte am Sender und am Empfänger wegfallen, und zwar dadurch, daß sendeseitig nur die Grundfrequenz des Bezugssignals ausgestrahlt wird, während empfangsseitig die Harmonischen des Bezugssignals durch harmonische Verzerrung gewonnen werden.

Demgemäß wird ein Funknavigationssystem zur Azimutbestimmung durch Phasenvergleich zwischen Richtungs- und Bezugssignalen vorgeschlagen, bei dem eine Sendeantennenanordnung ein umlaufendes mehrblättriges, vorzugsweise aus einer ungeraden Anzahl von Blättern bestehendes Richtdiagramm aus-Funknavigationssystem

Anmelder:

International

Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing, H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Sidney Benson Pickles, Houterey, Calif.,

und Gus Stavis, New York, N. Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

strahlt, welches empfangsseitig ein Richtungssignal entsprechend der Grundfrequenz der Rotation der Sendcaniennenanordnung und wenigstens einer Harmonischen dieser Frequenz erzeugt, das mit Bezugsspannungen der gleichen Frequenzen in der Phase verglichen wird und bei dem gemäß der Erfindung dem Sender nur die Grundfrequenz der auf der Empfangsseite benötigten Bezugsfrequenzen aufmoduliert wird, und empfangsseitig aus dem vom Richtungssignal getrennten Bezugssignal die entsprechenden Harmonischen durch Verzerrung gewonnen werden.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Funknavigationssystem;

Fig. 2 zeigt ein typisches Richtstrahldiagramm gemäß der Erfindung;

Fig. 3 zeigt einen Bakensender als Blockdiagramm, während

Fig. 4 ein Blockdiagramm der empfangsseitigen Anordnung zeigt.

Gemäß Fig. 1 enthält ein Rundstrahl-Navigationssystem im allgemeinen eine Sendestation, die hier symbolisch durch einen Antennenturm 1 dargestellt ist, von dem aus ein vorbestimmtes, umlaufendes Strahlungsdiagramm, vorzugsweise der in Fig. 2 dar-

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Claims (3)

gestellten Art, abgestrahlt wird. Dieses Strahlungs- diagramm wird von einer Beobachtungsstation, beiBewegung befindliches in spielsvveise durch ein Flugzeug 2 aufgenommen. Die Sendestelle ist in Fig. 3 etwas ausführlicher dargestellt und enthält ein Antennensystem 3, dem vom Sender 4 eine typische Trägerfrequenz, beispielsweise 1000 MHz, zugeführt wird. Der Sender wird gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Bezugssignal aus einem Bezugssignalgenerator 5 moduliert. Dabei wird in diesem Generator eine Frequenz von beispielsweise 90 Hz erzeugt, die dazu verwendet wird, einen Unterträger, beispielsweise von 100 kHz, aus einem Unterträgergenerator 6 in seiner Frequenz zu modulieren. Dieser modulierte Unterträger wird dann zur Modulation des Hochfreuenzträgers des Senders 4 verwendet. Das der abgestrahlten Trägerfrequenz aufgedrückte Bezugssignal wird an alle Empfangsstationen übertragen, gleichgültig was für eine Lage sie im Raum bezüglich der Sendestation einnehmen. Um nun einen synchronen Umlauf des Strahlungsdiagramms mit dem Bezugssignal zu erreichen, wird das Antennensystem durch einen. Motor 7 gedreht. Gleichzeitig ist der Motor 7 durch eine mechanische Kupplung 8 mit dem Signalgenerator 5 verbunden und treibt diesen an. Dabei treibt der Motor 7 die Antennenanordnung mit einer Geschwindigkeit, die ausreichend ist, um die Grundfrequenz von 90 Hz durch Rotation des Strahlungsdiagramms mit 5400 U/min zu erzeugen. Die Empfangsanordnung, wie sie beispielsweise in einem Flugzeug untergebracht ist, ist in Fig.4 dargestellt und enthält vorzugsweise eine Empfangsantenne und die üblichen Zwischenfrequenzumsetzer und Detektorkreise, die durch den Block 9 dargestellt werden. Die Ausgangsspannung des Kreises 9 ist dann ein Signal, das eine Amplitudenmodulation enthält, die sich aus dem Umlauf eines mehrblüttrigen Sendeantennendiagramms ergibt, das eine Richtungsinformation liefern soll. Das \Tiederfrequenzsignal ergibt sich am Ausgang eines geeigneten abgestimmten Detektors und INTiedertrequenzverstärkers 10. In der Ausgangsspannung des Kreises 9 ist ebenfalls der Unterträger für das Bezugssignal enthalten, der gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Bezugssignalkomponente als Frequenzmodulation enthält. Nach Aussiebung der Unterträgerfrequenz durch ein Filter 11 und nach Beseitigen aller Amplitudenschwankungen in einer Begrenzerstufe 12 wird das Bezugssignal in einem Frequenzdiskriminator 13 herausgeholt und stellt beispielsweise eine einfache 90-Hz-Sinusschwingung dar. Diese Sinusschwingung wird einem einstellbaren Phasenglied 14 zugeführt, su daß die Phase des Bezugssignals zur Kursbestimrnung in ein gewünschtes Verhältnis zum Richtungssignal gebracht werden kann. Die Ausgangsspannung aus dem Phasenschieber 14 wird einer Verzerrerstufe 15 zugeführt, die in diesem Fall als ein Übertrager 16 dargestellt ist, der im Sättigungsgebiet arbeitet. Die Verzerrerstufe 15 kann auch irgendwelche andere bekannte Schaltungen aufweisen, die dazu geeignet sind, aus einer sinusförmigen Spannung harmonische Frequenzen abzuleiten. Die Ausgangsspannungen aus der Stufe 15 werden Filterkreisen 17, 18 und 19 zugeleitet, in denen die Grundwelle des Bezugssignals mit der !•'requenz F1 und die ungeradzahligen Harmonischen bis zur 5., F.t und Fy voneinander getrennt und dann einer Phaseiivcrgleichsstufe 20 zugeführt wird. In li Kreis wird nun die Phasenlage des Richtungssignals und die des Bezugssignals sowohl hinsichtlich der Grundfrequenz als auch der Harmonischen miteinander verglichen, und die Phasendifferenz wird angezeigt, so daß der Beobachter die Phasenabweichung auf einem Meßgerät mit der Mittelanzeige 21 ablesen kann. Stellt man nun den Phasenschieber 14 so ein. daß das Anzeigegerät wieder in die Nullstellung kommt, also die Phasendifferenz für alle verglichenen Frequenzen einen bestimmten Wert. z. B. 90c, beträgt. ίο so läßt sich aus der Veränderung der Einstellung des Phasenschiebers die Abweichung vom Kurs feststellen. Das Richtungssignal kann beispielsweise über einen Übertrager 22 und über Gleichrichter 23 und an den Lastwiderstand 25 gegeben werden. Die Grundwelle und die Harmonischen des Bezugssignals werden über Übertrager 26. 27 und 28 dem Phasendiskriminator zum Phasenvergleich zugeführt. Jede beliebige bekannte Art von \'erzerrerschaltungen kann in der Anordnung verwendet werden, um die verschiedenen Harmonischen des Bezugssignals zu erzeugen. Beispielsweise können ein Begrenzer oder ein Multivibrator oder im Sättigungsgebiet arbeitende Übertrager verwendet werden. Die Erfindung wurde an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Dies stellt jedoch keine Beschränkung ihres Wesens und ihrer Anwendbarkeit dar. Patentansprüche: 30

1. Funknavigationssystem zur Azimutbestimmung durch Phasenvergleich zwischen Richtungsund Bezugssignalen, bei dem eine Sendeantennenanordnung ein umlaufendes mehrblättriges, vorzugsweise aus einer ungeraden Anzahl von Blättern bestehendes Richtdiagramm ausstrahlt, welches empfangsseitig ein Richtungssignal entsprechend der Grundfrequenz der Rotation der Sendeantennenanordnung und wenigstens einer Harmonischen dieser Frequenz erzeugt, das mit Bezugsspannungen der gleichen Frequenzen in der Phase verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sender nur die Grundtrequenz der auf der Empfangsseite benötigten Bezugsfrequenzen aufmoduliert wird, und daß empfangsseitig aus dem vom Richtungssignal getrennten Bezugssignal die entsprechenden Harmonischen durch Verzerrung gewonnen werden.

2. Funknavigationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig eine einzige, gemeinsame Phasenvergleichsstute (20) zur Ermittlung der Phasendifferenzen zwischen Richtungssignal und Bezugssignal im Bereich der Grundfrequenz und im Bereich mindestens einer ihrer Harmonischen dient.

3. Funknavigationssystem nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Rotation des Strahlungsdiagramms gewonnenen Richtungswellen gemeinsam, d. h. ohne Trennung vonein- ander durch Filter, einem an sich bekannten Phasendiskriminator (20) zugeführt werden, und zwar der Primärwicklung eines Differentialübertragers (22), dessen Sekundärwicklungen zusammen mit Arbeitswiderständen (25) eine Brückenschaltung bilden, in deren einer Diagonalen in Reihe die übertragene und empfangene Bezugsgrundwelle (26) und aus ihr empfangsseitig durch Vervielfachung gewonnene Bezugsharmonische (27, 28), die in der Frequenz gleich den entsprechenden Richtungswellen sind, eingespeist