DE1099009B

DE1099009B - Verfahren zur Unterdrueckung von Peilfehlern bei Funkpeilern mit elektrischer Rotation des Antennensystems und Anordnungen zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1099009B
Application number: DEL27803A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Fritz Steiner
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1957-06-06
Filing date: 1957-06-06
Publication date: 1961-02-09
Also published as: BE569901A; CH376971A; US2994082A

Description

Bei Peilverfahren, bei denen aine Modulation des empfangenen Trägers bewirkt wird, und bei denen die Phasenlage dieser Modulation gegenüber eiiner phasenstarren Vergleiohsspannung das Richtungskriterium enthält, treten bekanntlich durch die nicht konstante Gruppenlaufzeit des Empfängers Phasenfehler auf, wenn der Empfänger aus seiner korrekten Abstimmung verstimmt wird. Es ist hieiibei gleichgültig, ob die Modulation eine Amplitudenmodulation ist, die beispielsweise durch ein rotierendes Goniiometer und anschließendes Hinzufügen einer Hilfsantennenspannung erfolgt, ader eine Frequenzmodulation, die z, B. -durch zyklisches Abtasten von Antennengruppen hervorgerufen wird (Dopplerpeiler). Man könnte durch Wahl einer genügend tiefen Modulatio-nsfrequenz diese Fehler beliebig klein halten, es sind jedoch des öfteren andere Gesichtspunkte maßgebend, die die WaM einer tiefen Modulationsfrequenz nicht zulassen.

Bei den mdt Amplitudenmodulation arbeitenden Verfahren stört die Wahl einer tiefen Modulationsfrequenz den gleichzeitigen Empfang der Sprachmodulation. Die Trennung von Sprache und Peilinhalt läßt sich bekanntlich nur dadurch ermöglichen, daß die zur Erlangung der Peilinformation verwendete Modulationsfrequenz mindestens doppelt so hoch als die höchstvorkommende Sprachfrequenz gewählt wird. Bei mit Frequenzmodulation arbeitenden Verfahren hingegen muß man eine genügend hohe Modulationsfrequenz verwenden, um einen mit normalen Fre- quenzdiskriminatoren auswertbaren Frequenzhub zu erreichen.

Zur Vermeidung bzw. Verminderung der obenerwähnten abstimmtingsabhängigen, durch die Gruppenlaufzeit des Empfängers hervorgerufenen Peilfehler sind bereits Verfahren bekannt und vorgeschlagen worden, bei denen durch AufmoduMeren der Peilinformation auf einen Hilfsträger dieser Nachteil vermieden wird. Dadurch, daß der Hilfsträger selbst mit einer tiefen Frequenz moduliert wird, bleibt dieser Fehler entsprechend klein. Dies ist für den Fall der Amplitudenmodulation beispielsweise in der deutschen Patentschrift 965138 und für den Fall der Frequenzmodulation in der deutschen Patentschrift 1067 086 beschrieben. Dieses Verfahren beseitigt zwar den Fehler, der durch die Gruppenlaufzeit entsteht, bringt jedoch bei sehr starker Verstimmung durch den Umwandler eine 180"-Zweideutigkeit der Peilung.

Das nachstehend beschriebene Verfahren nach der Erfindung kommt mit noch geringerem apparativem Aufwand aus, und es werden die eingangs beschriebenen Nachteile grundsätzlich vermieden. Bei diesem Verfahren zur Unterdrückung von Peilfehlern bei Funk-Verfahren zur Unterdrückung
von Peilfehlern bei Funkpeilern
mit elektrischer Rotation des Antennensystems und Anordnungen zur
Durchführung des Verfahrens

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dr.-Ing. Fritz Steiner, Pforzheim,
ist als Erfinder genannt worden

peilern, bei denen durch elektrische Rotation eines aus mehreren in einem Abstand angeordneten Einzeilantennen bestehenden Antennensystems 'die zu peilende Hochfrequenzwelle entsprechend ihrem Azimutwinkel frequenz- oder amplitudenmoduliert und einem Demodulator zugeführt ist, dessen Ausgangswechselspannungen durch Phasenvergleich mit einer örtlich erzeugten, mit der Rotation des Antennensystems phasenstarr verknüpften Bezugsfrequenz den Azimutwinkel der zu peilenden Hochfrequenzwellen liefert, wird erfindungsgemäß eine der Bezugsfrequenz so dicht benachbarte Hilfsfrequenz (Pilotfrequenz) derart an den Empfänger geschaltet, daß an dessen Ausgang durch Phasenvergleich <der Differenzschwingungen aus der in der Phase dem Azimutwinkel entsprechenden Modulationsfrequenz der empfangenen HocMrequenzwelle, der Hilfsfrequenz und der Bezugsfrequenz eine durch Phasendrehungen im Empfänger weitgehend unbeeinflußte Peilanzeige ermöglicht ist

Aus der USA.-Patentschrift 2 408 119 ist ein Zweikanalpeiler in Verbindung mit zwei in parallelen Ebenen liegenden Rahmen bekannt, deren Empfangsspannungen je einem Empfangsikanal zugeleitet werden, um am Ausgang durch manuelle Drehung des Antennensystems und durch einen Nullabgleich phasenmäßig verglichen zu werden. Mittels einer in der Mitte zwischen den beiden Rahmen gelegenen dritten Rahmenantenne wird zum Zweck der Umwandlung

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der empfangenen Hochfrequenz in eine Niederfre- ' ■ quenzspannung eine der empfangenen Hochfrequenz benachbart liegende, örtlich erzeugte Hochfrequenz mit gleicher Phase in die beiden Empfangskanäle eingeführt. Die beiden Niederfrequenzspannungen am Ausgang der Empfangskänäle enthalten dann als gegenseitige Phase die Richtung der einfallenden Wellen. Zum Zwecke der Beseitigung von Peilfehlern, die durch Ausbreitungsstörungen der Wellen oder durch Ungleichheiten der beiden Empfängskanäle entstehen, ist die örtlich erzeugte, die dritte Rahmenantenne speisende Hochfrequenzspannung frequenzmoduliert. Bei 'diesem Peiler erfolgt jedoch die Peilung der Richtung in ganz anderer Weise als bei dem der Erfindung zugrunde liegenden Peiler, nämlieh dadurch, daß das gesamte Antennensystem von Hand .in die Richtung eines Empfangs-Minimums gedreht wird. Vorhandene Ungleichheiten der beiden Empfangskanäle äußern sich dann dadurch, daß die " Empfangsspannung nicht exakt Null, sondern nur ein Minimum ist. Durch wechselweises Verstellen der Richtung des Antennensystems und Verstimmung eines der Empfangskänäle „wird dann unter Beobachtung der Schärfe des Minimums bis zur Erreichung des absoluten Nullabgleicb.es die genaue Peilrichtung durch Probieren aingesfell*.—

Abgesehen davon, daß es sich bed dem Peilsystem gemäß der Erfindung um »einen Einkanalpeiler handelt, also um ein ganz anderes System als das in der USA.-Patentschrift beschriebene, ist auch bei jenem bekannten Peilsystem gemäß der genannten USA.-Patentschnift eine kontinuierliche elektrische Rotation des Antennensystems zur Gewinnung einer richtungsabhängigen Frequenz- oder Amplitudenmodulation und eine weitere Modulation der empfangenen Wellen mit einer Hilfsfrequenz (Pilotfrequenz), die der die elektrische Rotation bewirkenden Frequenz sehr benachbart liegt, nicht !beabsichtigt und mit jenen Mitteln auch nicht durchführbar.

Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht also darin, daß außer der Frequenz, beispielsweise etwa 5 kHz, die durch Phasenvergleich mit einer phasenstarren Bezugsspannung gleicher Frequenz das Peilkriterium vermittelt, eine zweite, dieser bezüglich der Frequenz sehr benachbart liegende Modullationsfrequenz, etwa 5050 Hz, Pilotfrequenz genannt, übertragen wird, deren Phase unabhängig von der Peilung ist. Am Ausgang des Empfängers wird nun sowohl die Phase der die Modulationsdaten enthaltenden Frequenz mit der Bezügsspannung verglichen als auch die zweite, benachbart liegende Pilotfrequenz. Dadurch, daß die beiden Frequenzen fast gleich gewählt weiden, erfahren sie im "Empfänger und auch gegebenenfalls im Umwandler durch die Gruppenlaufzeit eine fast gleiche Phasendrehung. Durch Difrerenzbildung der beiden gemessenen Phasen ist nun eine Richtungsbestimmung mittels Phasenvergleich möglich, und zwar weitgehend unabhängig von der genauen Abstimmung des Empfängers auf Bandmitte.

Diese Differenzbildung kann durch verschiedene bekannte Methoden erfolgen. Entweder wenden die beiden Tonfrequenz-Ausgangsspannungen des Empfängers miteinander so moduliert, daß ihre Differenzfrequenz entsteht, und es wird diese Differenzfrequenz mit einer Bezugs-Differenzfrequeniz verglichen, die in ähnlicher Waise durch Differenzbildung aus den beiden Bezugsmodulationsfrequenzen eingangsseitig gebildet wird. Bs ist auch möglich, die das Peilkriterium enthaltende Frequenz und die Pilotfrequenz getrennten Phasenmessern zuzuführen, und die Differenzbldung erst in der Anzeige der Phasen zu bewerkstelligen. Es wäre beispielsweise möglich, daß bei einem Zeiger-Phasenmesser die die Richtung als Phase enthaltende Frequenz den Zeiger und die Pilot-. frequenz die Skala in entgegengesetzter Richtung bewegen, oder daß die Zeiger von zwei Pbasenmessern mittels eines Differentialgetriebes miteinander gekuppelt sind.

Das zusätzliche Aufmodulieren der Pilotfrequenz am Eingang des Empfängers kann in verschiedener Weise erfolgen, je nachdem, ob es sich um ein amplituden- oder ein frequenzmadulierendes Verfahren handelt.

Die Erfindung wird nun an Hand von zwei Beispielen und Figuren für ein mit Amplitudenmodulation arbeitendes und für ein mit Frequenzmodulation arbeitendes Verfahren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Verfahrens, das die Richtungsbestimmung durch Frequenzmodulation bewerkstelligt. Hierbei bedeutet 1 eine aus zwölf am'Umfang eines Kreises angeordneten Einzelantennen bestehende Antennengruppe, die durch Kabel mit einer Schalteinrichtung 2 verbunden ist. Diese Schalteinrichtung besteht aus zwölf Schaltdioden, die durch einen Impulsgenerator 3 nacheinander leitend gemacht werden, wodurch eine zyklische Anschaltung der Antennen mit einer Rotationsfrequenz von 5 kHz bewirkt wird. Mit 4 ist ein Generator bezeichnet, der eine Frequenz von 5050 Hz erzeugt, die auf eine Reaktanzröhre 9 wirkt. Durch diese Reaktanzröhre 9 wird einer der Mischoszillatoren 8 des Empfängers 6 frequenzmoduliert. Dadurch wird erreicht, daß die Empfangsspannung außer ihrer Modulation durch die Abtastung der Antennen mit 5000Hz — wobei die Modulation gegenüber der Spannung aus dem Bezugsspannungsgenerator 3 von der Einfällsrichtung der Welle abhängt — noch mit der Frequenz von 5050 Hz frequenzmoduliert ist. Am Ausgang der Umwandlerstufe des Empfängers erscheinen also die Frequenzen 5000 und 5050 Hz. In der beispielsweisen Ausführung der Fig. 1 wind in dem Gleichrichter 12 die Differenzfrequenz zwischen 5000 und 5050 Hz = 50 Hz gebildet. Ebenso werden die von den beiden Generatoren 3 und 4 herrührenden Spannungen miteinander moduliert, und zwar im Gleichrichter 5, so daß auch hier eine Differenzfrequenz von 50 Hz entsteht. Diese beiden 50 Hz-Spannungen werden durch Filter 7 und 11 von den Ursprungsfrequenzen gesäubert und in dem Phasenmesser 10 miteinander verglichen. Es wäre jedoch genauso möglich, wie eingangs erwähnt, die beiden Frequenzen von 5000 und 5050Hz getrennten Phasenmessern zuzuführen und die Anzeigewerte voneinander zu subtrahieren.

Die Erfindung verjmeidet außer dem durch die Gruppenlaufzeit bedingten, abstimmungsabhängigen Phasenfehler noch einen zweiten, der dadurch entstehen kann, daß j'ede Umwandlerstufe außer ihrer Hauptflanke noch zwei Nebenflanken besitzt, deren Neigungen das entgegengesetzte Vorzeichen gegenüber der Hauptflanke besitzen. Dadurch wunde bei Verstimmung des Empfängers über die Hauptflanke des Umwandlers hinaus eine Fehlanzeige von 180^a entstehen. Dadurch, daß die Pilotfrequenz jedoch ebenso um 180° gedreht wird, fällt dieser Fehler wegen der benachbarten Lage der Pilotfrequenz bei der Anzeige wieder heraus.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein mit Amplitudenmodulation arbeitendes Verfahren. Die von zwei um 90° versetzten Paaren 13 und 14 eines Adcock-Antennensystems gelieferten Hochfrequenz-

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spannungen werden in 'bekannter Weise Gegentaktmodulatoren 15 und 16 zugeführt, die mit zwei um 90° phasenverschobenen Spannungen eines Generators 17 mit einer Frequenz von beispielsweise 5000 Hz in bekannter Weise moduliert werden. Die Phasendrehung erfolgt in dem 90°-Gliedl8. Nach Zusetzen einer von der Hilfsantenne 19' herrührenden, über ein 90°-Glied 20 gedrehten Spannung zu den aus den beiden Gagentaktmodulatoren kommenden Spannungen ergibt sich eine Amplitudenmodulation der einfallenden Hochfrequenz, wobei die Phasenlage dieser Modulation das Peilkriterium enthält.

Ernndungsgemäß wird nun die Hilfsantennenspannung vor ihrer Zusammensetzung mit den modulierten Richtspannungen zusätzlich mit einer aus dem Generator 22 herrührenden Spannung einer Frequenz von beispielsweise 5050 Hz im Modulator 21 amplitudenmoduliert. Dadurch erscheint die im Empfänger 23 zu verstärkende Hochfrequenzspanming gleichzeitig mit 5000 und 5050Hz moduliert. Die Phase der 5050 Hz bleibt in bezug auf den Bezugsspannungsgenerator 22 konstant, während die Phase der 5000 Hz-Modulation in bezug auf den Bezugsspannungsgenerator 17 von der Einfallsrichtung der Welle abhängt.

Die Auswertung wäre nun analog zur Fig. 1 möglich. Es ist hier jedoch das bereits erwähnte zweite Ausführungsbeispiel der Phasendifferenzmessung gezeigt. Die vom Empfänger gelieferten zwei Tonfrequenzspannungen werden zwei Phasenmessern 24 und 25 zugeführt, die ihre Bezugsspannungen aus dem Generator 17 bzw. 22 erhalten. In einer die Differenz bildenden Einrichtung 26, beispielsweise einem Differentialgetriebe, wird die Differenz der beiden Anzeigen gebildet und in der Anzeigeeinrichtung 27 angezeigt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Unterdrückung von Peilfehlern bei Funkpeilern, bei denen durch elektrische Rotation eines aus mehreren in einem Abstand angeordneten Einzelantennen bestehenden Antennensystems die zu peilende Hochfrequenzwelle entsprechend ihrem Azimutwinkel frequenz- oder amplitudenmoduliert und einem Demodulator zügeführt ist, dessen Ausgangswechselspannung durch Phasenvergleich mit einer örtlich erzeugten, mit der Rotation des Antennensystems phasenstarr verknüpften Bezugsfrequenz den Azimutwinkel der zu peilenden Hochfrequenzwellen, liefert, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Bezugsfrequenz so dicht benachbarte Hilfsfrequenz derart an den Empfänger geschaltet ist, daß an dessen Ausgang durch Phasenvergleich der Differenzschwingungen aus der in der Phase dem Azimutwinkel entsprechenden Modulationsfrequenz der empfangenen Hochfrequenzwelle, der Hilfsfrequenz und der Bezugsfrequenz eine durch Phasendrehungen im Empfänger weitgehend unbeeinflußte Peilanzeige ermöglicht ist.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei solchen Funkpeilern, bei denen durch elektrische Rotation des Antennensystems die zu peilende Hochfrequenzwelle entsprechend ihrem Azimutwinkel frequenzmoduliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Generator (4) erzeugte Hilfsfrequenz derart einem Modulator (9) zur Frequenzmodulation des Mischoszillators (8) des Empfängers (6) zugeführt ist, daß in dessen Demodulator (12) die Differenzschwingung aus der durch die elektrische Rotation des Antennensystems erzeugten Frequenzmodulationsschwingung der zu peilenden Hochfrequenzwelle und der durch die Frequenzmodulation des Oszillators erzeugten Frequenzmodulationsschwingung der zu peilenden Hochfrequenzwelle entsteht und zur Peilwertanzeige einer Phasenvergleichs- und Anzeigevorrichtung (10) zugeführt ist, welcher andererseits die Differenzschwingung aus der die elektrische Rotation des Antennensystems bewirkenden, in einem Generator (3) erzeugten Bezugsfrequenz und der im Generator (4) erzeugten Hilfsfrequenz angeschaltet ist.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei solchen Funkpeilern, bei denen durch die elektrische Rotation des Antennensystems die zu peilende Hochfrequenzwelle entsprechend ihrem Azimutwinkel amplitudenmoduliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschwingung derart einem Modulator (21) in der Verbindungsleitung der bei solchen Peilern zusätzlich erforderlichen Hilfsantenne (19) mit dem Empfänger (23) zugeführt ist, daß die Differenzschwingung aus der durch die elektrische Rotation des Antennensystems am Ausgang des Empfängers erzeugten Amplitudenmodulationsschwingung der zu peilenden Hochfrequenzwelle und der die elektrische Rotation des Antennensystems bewirkenden, in einem Generator (17) erzeugten Bezugsfrequenz zur Peilwertanzeige einer Phasenvergleichs- und Anzeigevorrichtung (24, 25, 26, 27) zugeführt ist, welcher andererseits die Differenzschwingung aus der durch die Amplitudenmodulation der Hilfsantennenspannung am Ausgang des Empfängers erzeugten Modulationsschwingung und der in einem Generator (22) erzeugten Hilfsfrequenz angeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2408119.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen