DE1154018B

DE1154018B - Method and device for determining the direction of incident sound wave energy with a number of differently directed receivers

Info

Publication number: DE1154018B
Application number: DER18744A
Authority: DE
Inventors: John Lawrence Corbett
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1956-04-21
Filing date: 1956-04-21
Publication date: 1963-09-05

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Richtungsbestimmung einfallender Schallwellenenergie mit einer Anzahl verschieden gerichteter Empfänger Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Richtungsbestimmung einfallender Wellenenergie mit einer Anzahl verschieden gerichteter Empfänger, insbesondere zur gleichzeitigen Entfernungs- und Richtungsbestimmung nach dem Echoverfahren mit Schallwellen im Wasser. Method and device for determining the direction of incident sound wave energy with a number of differently directed receivers The invention relates to a method for determining the direction of incident wave energy with a number differently directed receivers, especially for simultaneous distance and direction determination according to the echo method with sound waves in the water.

Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Erzeugung eines Rundbildes nach dem Echoverfahren mit Schallwellen im Wasser. Die Erzeugung eines Rundbildes mit Wasserschallechos leidet unter der Zeitnot, die dadurch entsteht, daß der Wasserschall, anders als elektrische Wellen, sich verhältnismäßig langsam ausbreitet. Es ist daher schwierig, den Umkreis häufig genug und mit ausreichender Genauigkeit abzutasten, um schnellfahrende Ziele rechtzeitig zu entdecken und verfolgen zu können und die bei Fahrt des eigenen Schiffes ständig neu hinzukommenden Gebiete ohne große Verzögerung abzubilden. The main field of application of the invention is the generation of a round image after the echo method with sound waves in the water. The creation of a round picture with water-borne echoes suffers from the shortage of time that arises because the water-borne noise, unlike electric waves, propagates relatively slowly. It is therefore difficult to scan the perimeter often enough and with sufficient accuracy, in order to be able to discover and pursue fast-moving destinations in good time and the areas that are constantly being added when your own ship is sailing without any major delay map.

Die Einfallsrichtung von Wellen in einer Ebene kann in einfachster Weise durch Drehen eines scharfgerichteten Empfängers bestimmt werden. Beim Echoortungsverfahren im Wasser ist für eine den gesamten Umkreis erfassende Anzeige der Einfallsrichtung der Schallimpulse und der Entfernungen der reflektierenden Objekte eine fortlaufende schnelle Absuchung des Umkreises erforderlich, bei der die bevorzugte Empfangsrichtung mit großer Winkelgeschwindigkeit umlaufen muß. Bei Verwendung eines drehbaren Richtempfängers stößt jedoch die Anwendung hoher Drehgeschwindigkeiten wegen des Wasserwiderstandes und der Wirbelbildung auf erhebliche Schwierigkeiten. The direction of incidence of waves in a plane can be very simple Way can be determined by rotating a focused receiver. With the echolocation procedure in the water is for a display of the direction of incidence covering the entire circumference of the sound impulses and the distances of the reflecting objects a continuous one Rapid search of the area required, in which the preferred direction of reception must revolve at high angular velocity. When using a rotatable directional receiver however, the use of high rotational speeds is bothered by the water resistance and vortex formation to considerable difficulties.

Es ist daher vorzuziehen, eine Gruppe feststehender Empfänger zu verwenden und durch veränderliche elektrische Schaltmittel oder sonstige Beeinflussung der Empfangsspannungen eine schnellumlaufende bevorzugte Empfangsrichtung zu erzeugen. It is therefore preferable to have a group of fixed recipients use and through variable electrical switching means or other influences to generate a fast-circulating preferred receiving direction of the received voltages.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck einer Anordnung von im wesentlichen ungerichteten Empfängern, einer sogenannten Empfängergruppe, durch Zusammenfassung der Empfangsspannungen mittels eines sogenannten Kompensators Richteigenschaften zu verleihen, wobei die bevorzugte Empfangsrichtung beliebig veränderlich ist. Der Kompensator dient dazu, Laufzeit- bzw. Phasenunterschiede in der Erregung der Empfänger durch eine ebene Schallwelle für irgendeine Schalleinfallsrichtung auszugleichen, so daß die aus der Vereinigung aller Empfangsspannungen erhaltene resultierende Spannung für diese ausgewählte Schalleinfallsrichtung ein Maximum ist. It is known for this purpose an arrangement of essentially undirected recipients, a so-called recipient group, by combining of the received voltages by means of a so-called compensator, directional properties to lend, the preferred receiving direction can be changed as required. Of the Compensator is used to compensate for runtime or phase differences in the excitation of the receiver to compensate for any direction of sound incidence by a plane sound wave, so that the resulting one obtained from the union of all received voltages Voltage is a maximum for this selected direction of sound incidence.

Bekannt ist weiter, zur Bestimmung der Einfallsrichtung von Wellen in einer Ebene eine größere Zahl feststehender, scharfgerichteter Empfänger vorzusehen, deren Richtsektoren aneinanderstoßen oder sich etwas überlappen, und mit diesen den Umkreis sektorenweise auf einfallende Schallwellen zu prüfen, indem die Empfänger mit getrennten Anzeigevorrichtungen verbunden sind oder nacheinander mit einer gemeinsamen Anzeigevorrichtung verbunden werden. It is also known to determine the direction of incidence of waves a larger one on one level Provide for the number of fixed, focused recipients, whose directional sectors abut one another or slightly overlap, and with these to check the perimeter sector by sector for incident sound waves by the receiver are connected to separate display devices or sequentially to a common one Display device are connected.

Eine scharfe Richtwirkung der Empfänger, bei der Schall nur aus einem schmalen Sektor empfangen wird, setzt jedoch voraus, daß die Empfänger in der Empfangsebene eine große Längsausdehnung haben.A sharp directivity of the receiver, with the sound from only one narrow sector is received, presupposes that the receiver is in the receiving plane have a large longitudinal extension.

Außerdem ist die zur Erfassung des gesamten Umkreises vorzusehende Zahl von Empfängern um so größer, je schmaler der einzelne Richtsektor ist.In addition, the one to cover the entire perimeter is to be provided The narrower the individual directional sector, the greater the number of receivers.

Es ist daher aus Gründen baulicher Einfachheit erwünscht, mit wenigen Empfängern kleiner Abmessung auszukommen. Bei kleinen Abmessungen haben die einzelnen Empfänger aber nur mäßige Richtschärfe. Dies ist auch erforderlich, um trotz geringer Empfängerzahl den gesamten Umkreis lückenlos zu erfassen. Durch Einschalten der einzelnen Empfänger einer solchen Anordnung in der Reihenfolge ihrer Hauptempfangsrichtungen wäre jedoch nur eine sehr ungenaue Bestimmung der Schalleinfallsrichtung möglich. It is therefore desirable for reasons of structural simplicity, with a few Receivers of small dimensions get along. With small dimensions, the individual Receiver but only moderate directivity. This is also required to be low despite Number of recipients to record the entire radius without gaps. By switching on the individual recipients of such an arrangement in the order of their main receiving directions however, only a very imprecise determination of the direction of sound incidence would be possible.

Um trotz geringer Richtschärfe der Einzelempfänger eine genaue Richtungsbestimmung zu erzielen, geht die Erfindung von der Tatsache aus, daß aus dem Verhältnis der Erregungsstärken mehrerer nebeneinanderliegender, wenig richtscharfer Empfänger mit sich überlappenden Richtkennlinien die genaue Einf allsrichtung ermittelt werden kann. Ausgehend von dieser Tatsache wird erfindungsgemäß die Breite der Richtkennlinien der einzelnen Empfänger im Verhältnis zum Winkelabstand ihrer Hauptstrahlrichtungen so gewählt, daß aus einer bestimmten Richtung einfallende Wellenenergie jeweils von wenigstens drei Empfängern aufgenommen wird. Die Empfangsspannungen der Empfänger werden nun mit Hilfsschwingern moduliert, welche den einzelnen Empfängern zugeordnet sind und so gegeneinander phasenverschoben sind, daß eine Richtung stärksten Empfangs vorhanden ist, welche mit bestimmter Winkelgeschwindigkeit umläuft. Die sich dabei ergebende resultierende Spannung wird zur Erzeugung einer Richtungsanzeige einem Anzeigegerät mit synchron zum Umlauf der Empfangsrichtung erfolgender Ablenkung zugeführt. In order to determine the exact direction in spite of the poor directivity of the individual receivers To achieve, the invention is based on the fact that from the ratio of Excitation strengths of several adjacent, little more directional Receiver with overlapping directional characteristics determines the exact direction of incidence can be. Based on this fact, the width of the directional characteristics is determined according to the invention of the individual receivers in relation to the angular spacing of their main beam directions chosen so that each wave energy incident from a certain direction is received by at least three recipients. The receiving voltages of the receivers are now modulated with auxiliary transducers, which are assigned to the individual receivers and are so out of phase with one another that one direction has the strongest reception is present, which revolves at a certain angular velocity. The ones doing it The resulting voltage is used to generate a direction indicator Display device with deflection taking place synchronously with the rotation of the receiving direction fed.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Multiplikation der von der Schalleinfallsrichtung abhängigen Empfangs spannungen der gleichzeitig erregten Empfänger mit geeigneten, von einem Winkelargument abhängigen Funktionen die Summe der so »gewogenen« Empfangsspannungen für das mit der jeweiligen Schalleinfallsrichtung übereinstimmende Winkelargument ein Maximum erreicht, d. h., es wird eine künstliche Richtcharakteristik mit in einem gewissen Winkelbereich stetig veränderlicher Hauptempfangsrichtung erzeugt. Da hierbei gewissermaßen zwischen den Hauptempfangsrichtungen der einzelnen Empfänger interpoliert wird, kann man von einer »interpolierenden Richtungsbestimmung« sprechen. Bei dieser Interpolation benutzt die Erfindung den Umstand, daß die Addition einer Anzahl von Sinusschwingungen der gleichen Frequenz, aber mit verschiedener Amplitude, die untereinander gewisse Phasenverschiebungen aufweisen, eine resultierende Sinusschwingung ergibt, deren Phase von der Amplitudenverteilung der ursprünglichen Schwingungen abhängt. The invention is based on the knowledge that with multiplication the reception voltages dependent on the direction of sound incidence at the same time excited receivers with suitable functions depending on an angle argument the sum of the so »weighed« receiving voltages for that with the respective direction of sound incidence matching angle argument reaches a maximum, d. i.e. it will be an artificial one Directional characteristic with the main receiving direction that is constantly changing in a certain angular range generated. Since here, to a certain extent, between the main receiving directions of the individual Receiver is interpolated, one can use an "interpolating direction determination" speak. In this interpolation, the invention uses the fact that the addition a number of sine waves of the same frequency but different Amplitude, which have certain phase shifts among each other, a resultant Sinusoidal oscillation results in whose phase depends on the amplitude distribution of the original Vibration depends.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung sind insgesamt N = q Np Empfänger oder Empfängergruppen (q, Np ganze Zahlen) mit nebenmaximumfreien Richtkennlinien und mit in Winkelabständen N in der Empfangs ebene angeordneten Hauptempfangsrichtungen vorgesehen, und es werden Np Hilfsschwingungen mit der Kreisfrequenz co, =q cs und mit gegenseitigenPhasenverschiebungen elektrisch oder mechanisch erzeugt, die wiederkehrend den einzelnen Empfängern in der Reihenfolge ihrer Hauptempfangsrichtungen zugeordnet sind. Dabei wird eine Teilgruppe von Wandlern mit benachbarten Hauptempfangsrichtungen mit durch gleichzeitiges Zu- und Abschalten einzelner Empfänger in Zeitabständen 1 2C Q) mit der mittleren Winkelgeschwindig-Nw keit sv im Kreise umlaufender mittlerer Empfangsrichtung ausgewählt, wobei die jeweils der Teilgruppe angehörenden Empfänger durch Schallwellen, deren Einfallsrichtung in einen zur mittleren Empfangsrichtung der Teilgruppe symmetrisch liegenden Winkelbereich fällt, gemeinsam erregbar sind. Zur Gewinnung einer resultierenden Empfangsspannung, die in jedem Augenblick für aus einer mit der Winkelgeschwindigkeit w umlaufenden und in dem genannten Winkel- bereich liegenden Richtung einfallenden Schall einen Höchstwert hat, werden fortlaufend die Produkte der Empfangsspannungen der Empfänger der veränderlichen Teilgruppe mit den zugehörigen Hilfsschwingungen, gegebenenfalls unter Zufügung einer additiven Konstante zu den Empfangsspannungen oder den Hilfsschwingungen, gebildet. Zur Erzeugung einer Richtungsanzeige wird schließlich die resultierende Spannung einem Anzeigegerät mit bewegtem Anzeigeglied zugeführt. In the method according to the invention, a total of N = q Np receivers or recipient groups (q, Np whole numbers) with directional characteristics that are free of secondary maximums and with the main receiving directions arranged at angular intervals N in the receiving plane provided, and there are Np auxiliary oscillations with the angular frequency co, = q cs and with mutual phase shifts electrically or mechanically generated, the recurring assigned to the individual recipients in the order of their main receiving directions are. This is a subgroup of transducers with neighboring main receiving directions with by simultaneously switching individual receivers on and off at time intervals 1 2C Q) with the mean angular velocity Nw speed sv in a circle revolving mean Receiving direction selected, with the recipients belonging to the subgroup by sound waves whose direction of incidence is in one of the central receiving directions the subgroup symmetrically lying angular range falls, are excitable together. To obtain a resulting received voltage, which is for each instant from a rotating with the angular velocity w and in the mentioned angular area incidental sound has a maximum value, are continuous the products of the receiving voltages of the receivers of the variable subgroup with the associated auxiliary vibrations, if necessary with the addition of an additive Constants for the received voltages or the auxiliary oscillations. To the generation Finally, a direction indicator is the resulting voltage to a display device supplied with moving display member.

Die Bildung der Produkte von Empfangsspannungen mit Sinusfunktionen der Zeit, gegebenenfalls unter Zufügung einer Konstanten zu den Faktoren der einen oder anderen Art, kann z. B. elektrisch durch Amplitudenmodulation von Wechselspannungen oder mechanisch unter Benutzung periodisch veränderlicher Kopplungseinrichtungen erfolgen. The formation of the products of received voltages with sine functions the time, if necessary with the addition of a constant to the factors of the one or other type, e.g. B. electrically by amplitude modulation of alternating voltages or mechanically using periodically changing coupling devices take place.

Bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist angenommen, daß das Verfahren nach der Erfindung für den Richtempfang von Echos in einer Anlage zur Erzeugung von Lagebildern mit Hilfe allseitig ausgesandter Wasserschallimpulse benutzt wird. Die Anwendbarkeit der Erfindung ist jedoch nicht auf Einrichtungen mit einer derartigen Arbeitsweise beschränkt, vielmehr kann die Erfindung auch bei anderen Echoabbildungsverfahren Anwendung finden, z. B. einem solchen, bei dem Schall kontinuierlich mit gleichmäßig veränderlicher Strahlrichtung abgestrahlt wird, oder auch zur Bestimmung der Richtung von Geräuschquellen. In the description of the exemplary embodiments, it is assumed that the method according to the invention for the directional reception of echoes in a system for the generation of situation images with the help of water-borne sound impulses emitted from all sides is used. However, the applicability of the invention is not to devices limited with such a mode of operation, rather the invention can also be used in other echo imaging methods find application, e.g. B. such, with the sound is emitted continuously with an evenly variable beam direction, or also for determining the direction of noise sources.

Bei einer Ausbildungsart des Verfahrens nach der Erfindung werden z. B. eine Anzahl von Schwingungen von gleicher Amplitude und mit symmetrisch über 360" verteilten Phasen, die im folgenden als Hilfsschwingungen bezeichnet werden, mit den untereinander verschiedenen Empfangsspannungen einer Anzahl elektroakustischer Wandler mit Richtwirkung und untereinander verschiedener Hauptempfangsrichtung moduliert. Durch Summation der modulierten Schwingungen entsteht eine resultierende Spannung, die im Verhältnis zu den Hilfsschwingungen eine bestimmte Phasenlage aufweist und durch diese Phase die Einfallsrichtung der die Empfänger anregenden Wellen anzeigt, z. B. durch Aufhellung eines synchron mit den Hilfsschwingungen oder einer Unterschwingung davon über einen Leuchtschirm bewegten Elektronenstrahles. Erfolgt die Anregung der Empfänger durch das Echo eines ausgesandten Impulses, so kann in bekannter Weise zugleich mit der Richtung des rückstrahlenden Gegenstandes auch dessen Entfernung, die sich aus der Echolaufzeit ergibt, angezeigt werden. In one embodiment of the method according to the invention z. B. a number of oscillations of equal amplitude and symmetrically across 360 "distributed phases, which are referred to below as auxiliary oscillations, with the different receiving voltages of a number of electroacoustic Transducers with directional effect and modulated with each other in different main reception directions. The summation of the modulated oscillations creates a resulting voltage, which has a certain phase position in relation to the auxiliary oscillations and this phase shows the direction of incidence of the waves stimulating the receiver, z. B. by lightening a synchronous with the auxiliary oscillations or an undershoot of which electron beam moving over a fluorescent screen. If the suggestion is made the receiver by the echo of a transmitted pulse, so can in a known manner at the same time as the direction of the retroreflective object and its distance, which results from the echo propagation time are displayed.

Das beschriebene Verfahren ist schon mit zwei Empfängern und zwei zu modulierenden Hilfsschwingungen durchführbar, doch wird die interpolierende Richtungsbestimmung um so genauer, je mehr Empfänger und je mehr Schwingungskomponenten benutzt werden. Eine Hilfsschwingung kann auch mit den Empfangsspannungen mehrerer Empfänger moduliert werden. The procedure described is already with two receivers and two Auxiliary vibrations to be modulated can be carried out, but the interpolating direction determination is possible the more precise the more receivers and the more vibration components are used. An auxiliary oscillation can also be modulated with the receiving voltages of several receivers will.

Die Anwendung der Erfindung im einzelnen wird nachstehend durch die Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild einer einfachen Empfangsanordnung mit vier Empfängern zur interpolierenden Anzeige der Einfallsrichtung von Wellen, Fig. la die Richtkennlinien der Empfänger in der Anordnung nach Fig. 1, Fig. lb, lc und ld die Richtkennlinien der drei Untergruppen von je sechs Empfängern mit den zugeordneten Hilfsschwingungen, Fig. 1 e die mit der Winkelgeschwindigkeit w umlaufende künstliche Richtcharakteristik der Gesamtanordnung aller drei Untergruppen von insgesamt achtzehn Empfängern, Fig. 2 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 1, Fig. 2 a die Richtkennlinien einer Teilgruppe von drei Empfängern aus einer Anordnung mit N= 3q Empfängern, Fig. 2b bis d die Phasenlagen der den drei Empfängern nach Fig. 2 a zugeordneten Hilfsschwingungen zu Beginn, in der Mitte und am Ende der Einschaltungszeit der Teilgruppe, Fig. 2e bis 2g den Verlauf der resultierenden Empfangsspannung in Abhängigkeit vom Schalleinfallswinkel, d. h. die Richtkennlinie der Teilgruppe zu den soeben genannten Zeitpunkten, Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur interpolierenden Anzeige der Einfallsrichtung mit sechzehn Empfängern, von denen jeweils vier benachbarte durch einen umlaufenden Schalter herausgegriffen und für die Richtungsanzeige in einem bestimmten Sektor des Umkreises benutzt werden, Fig. 4 ein schematisches Schaltbild eines Transformators zur Erzeugung einer Zwölfphasenwechselspannung aus einer Dreiphasenwechselspannung, zur Benutzung in der Schaltung zur interpolierenden Anzeige nach Fig. 5a und 5b, Fig. 5 a und 5b eine elektronisch gesteuerte Schaltung mit zwölf Empfängern, von denen jeweils drei zur interpolierenden Anzeige der Einfallsrichtung in einem Sektor des Umkreises benutzt werden, Fig. 6 eine Einrichtung zur Modulation der Empfangsspannungen von jeweils drei von zwölf Empfängern unter Benutzung periodisch veränderter Kapazitäten, wobei mit den Empfängern verbundene Kondensatorplatten auf einem Zylindermantel angeordnet sind, Fig. 7 den Verlauf der Kapazitätsänderungen in Kurvenform, Fig. 8 eine Abänderung der Einrichtung nach Fig. 6 mit in einer Ebene zentralsymmetrisch angeordneten Kondensatorplatten. The application of the invention in detail is illustrated below by Description of some embodiments explained with reference to the drawings. It Fig. 1 shows a block diagram of a simple receiving arrangement with four receivers for the interpolating display of the direction of incidence of waves, Fig. la the directional characteristics the receiver in the arrangement according to FIG. 1, Fig. Lb, lc and ld die Directional characteristics of the three subgroups of six receivers each with the assigned Auxiliary vibrations, Fig. 1e, the artificial rotating at the angular velocity w Directional characteristics of the overall arrangement of all three subgroups out of a total of eighteen Receivers, Fig. 2 is a graph to explain the operation of the device According to Fig. 1, Fig. 2a, the directional characteristics of a subgroup of three receivers an arrangement with N = 3q receivers, Fig. 2b to d the phase positions of the three Receivers according to Fig. 2a associated auxiliary vibrations at the beginning, in the middle and at the end of the activation time of the subgroup, Fig. 2e to 2g the course of the resulting reception voltage as a function of the sound angle of incidence, d. H. the directional characteristic of the subgroup at the times just mentioned, FIG Block diagram of a device for interpolating display of the direction of incidence with sixteen receivers, four of which are adjacent by a circulating Switches singled out and for the direction display in a certain sector of the circumference are used, Fig. 4 is a schematic circuit diagram of a transformer for generating a twelve-phase alternating voltage from a three-phase alternating voltage, for use in the circuit for interpolating display according to FIGS. 5a and 5b, Fig. 5 a and 5b an electronically controlled circuit with twelve receivers, of three of which are used to interpolate the direction of incidence in a sector of the circumference are used, Fig. 6 shows a device for modulating the received voltages of three out of twelve receivers each using periodically changed capacities, capacitor plates connected to the receivers on a cylinder jacket are arranged, Fig. 7 the course of the changes in capacitance in the form of a curve, Fig. 8 shows a modification of the device according to FIG. 6 with centrally symmetrical in one plane arranged capacitor plates.

Fig. 1 zeigt vier auf einem Kreis um einen Mittelpunkt 15 angeordnete elektroakustische Wandler 11, 12, 13, 14, denen Ordnungszahlen n = 1, 2, 3 bzw. 4 zugewiesen sind. 1 shows four arranged on a circle around a center point 15 electroacoustic transducers 11, 12, 13, 14, where ordinal numbers n = 1, 2, 3 or 4 are assigned.

Die Wandler haben eine gewisse Richtwirkung und sind so orientiert, daß ihre Hauptstrahlrichtungen den vier Achsrichtungen eines rechtwinkligen Achsenkreuzes entsprechen. Die Richtkennlinien 11 a, 12a, 13a, 14a der Wandler 11, 12, 13, 14 sind in Fig. la dargestellt. Der mathematische Ausdruck für die Kennlinie des n-ten Wandlers lautet: wobei a der mit einer mit der Hauptstrahlrichtung des ersten Wandlers zusammenfallenden Nullinie 44 gebildete Winkel der Einfallsrichtung 38 ist. Die Größe des Durchmessers des Kreises, auf dem die Wandler 11, 12, 13 und 14 angeordnet sind, ist für die Wirkungsweise ohne Belang. Für die Zwecke der Erfindung könnten sich die Wandler auch am Punkt 15 befinden. Ein Generator 10 erzeugt periodisch Schwingungsimpulse mit einer Schwingungsfrequenz von z. B. 20 kHz, die den Wandlern 11, 12, 13, 14 zugeführt werden, wodurch sich über den ganzen Umkreis ausbreitende Wellenimpulse ausgesandt werden. Zur Aussendung dieser Impulse kann auch ein besonderer ungerichteter Wandler vorgesehen sein, in welchem Falle die Wandler 11, 12, 13, 14 nur als Empfänger benutzt werden. Gleichzeitig mit jeder Impulsaussendung wird in dem Anzeigegerät 27, als das ein Kathodenstrahlrohr mit für die Erzeugung eines Panoramabildes geeigneten Ablenkeinrichtungen für den Kathodenstrahl angenommen ist, eine für die Entfernungsanzeige zu benutzende radiale Strahlablenkung ausgelöst. Durch einem Wechselspannungserzeuger 22 entnommene Spannungen wird der Ablenkradius außerdem mit einer Umlauffrequenz von z. B. 400 Hz gedreht, so daß sich der Elektronenstrahl auf einer Spiralbahn mit dicht zusammenliegenden Windungen um den Mittelpunkt des Leuchtschirmes bewegt.The transducers have a certain directional effect and are oriented in such a way that their main beam directions correspond to the four axis directions of a right-angled axis cross. The directional characteristics 11 a, 12a, 13a, 14a of the transducers 11, 12, 13, 14 are shown in Fig. La. The mathematical expression for the characteristic of the nth converter is: where a is the angle of the direction of incidence 38 formed with a zero line 44 that coincides with the main beam direction of the first transducer. The size of the diameter of the circle on which the transducers 11, 12, 13 and 14 are arranged is of no importance for the mode of operation. The transducers could also be located at point 15 for the purposes of the invention. A generator 10 periodically generates oscillation pulses with an oscillation frequency of, for. B. 20 kHz, which are fed to the transducers 11, 12, 13, 14, whereby wave pulses propagating over the entire circumference are emitted. A special non-directional converter can also be provided to transmit these pulses, in which case the converters 11, 12, 13, 14 are only used as receivers. Simultaneously with each pulse transmission, a radial beam deflection to be used for the distance display is triggered in the display device 27, which is assumed to be a cathode ray tube with deflection devices suitable for generating a panoramic image. By an AC voltage generator 22 removed voltages, the deflection radius is also with a rotational frequency of z. B. 400 Hz rotated so that the electron beam moves on a spiral path with closely spaced turns around the center of the fluorescent screen.

Ein von einem Gegenstand im Schallfeld zurückkehrendes Echo erzeugt je nach seiner Einfallsrichtung in den Wandlern 11, 12, 13, 14 bestimmte, untereinander amplitudenverschiedene Empfangsspannungen, deren genaue Größen der Gleichung (1) zu entnehmen sind. Durch den Wandlern zugeordnete, nicht besonders gezeichnete Geräte werden die Empfangsspannungen verstärkt, gleichgerichtet und Modulatoren 16, 17, 18, 20 als Steuerspannung zugeführt, von denen je eine einem der Wandler 11, 12, 13, 14 zugeordnet ist. Diesen Modulatoren wird außerdem je eine von vier Hilfsspannungen zugeführt, die untereinander 90" Phasenverschiebung aufweisen und die von dem schon erwähnten Schwingungserzeuger 22 mit einer Frequenz von 400 Hz an dessen vier Ausgängen 21, 23, 24, 25 abgegeben werden und mit 00, a 3s bezeichnet sind. Generates an echo returning from an object in the sound field depending on its direction of incidence in the transducers 11, 12, 13, 14 determined among each other receiving voltages with different amplitudes, the exact values of which are given in equation (1) can be found. Devices assigned by the converters, not specially drawn the received voltages are amplified, rectified and modulators 16, 17, 18, 20 supplied as a control voltage, one of which each one of the converters 11, 12, 13, 14 is assigned. Each of these modulators is supplied with one of four auxiliary voltages fed, which have 90 ″ phase shift from one another and that of that already mentioned vibration generator 22 with a frequency of 400 Hz at its four outputs 21, 23, 24, 25 and are marked with 00, a 3s.

2 2 In den Modulatoren werden die anfangs gleichen Amplituden der vier Hilfsspannungen proportional den Empfangsspannungen der Wandler 11, 12, 13, 14, die z. B. für eine Schalleinfallsrichtung 38 von oc = 250° der Fig. 1 a zu entnehmen sind, vergrößert. Die modulierten Hilfsspannungen werden dann durch Superposition der Spannungsabfälle, die von proportionalen Strömen an einem Widerstand 25a erzeugt werden, zu einer resultierenden Spannung vereinigt, die über einen Gleichrichter 26 dem Anzeigegerät 27 zur Auslösung einer Richtungsanzeige durch Hellsteuerung des Leuchtflecks zugeführt wird. Bei jedem Umlauf des Elektronenstrahles tritt diese Aufhellung auf einem Teil der vom Strahl durchlaufenen Spiralbahn ein, wobei die Winkellage der Aufhellung die Einfallsrichtung des Echos anzeigt. Dabei ist vorausgesetzt, daß die ausgesandten Wellenimpulse und entsprechend die empfangenen Echoimpulse mindestens die Länge einer Umlaufperiode des Elektronenstrahles haben. 2 2 The initially equal amplitudes of the four auxiliary voltages proportional to the received voltages of the converters 11, 12, 13, 14, the z. B. for a sound incidence direction 38 of oc = 250 ° of FIG. 1 a are enlarged. The modulated auxiliary voltages are then superposed the voltage drops generated by proportional currents across a resistor 25a are combined to a resulting voltage, which is fed through a rectifier 26 to the display device 27 for triggering a direction display by light control of the light spot is fed. This occurs with every revolution of the electron beam Lightening on part of the spiral path traversed by the beam, whereby the Angular position of the brightening indicates the direction of incidence of the echo. It is assumed that that the transmitted wave pulses and accordingly the received echo pulses have at least the length of one period of revolution of the electron beam.

Zur Erläuterung des Zustandekommens der beschriebenen interpolierenden Richtungsanzeige wird auf Fig. la bis le, Fig. 2 und 2a bis 2g verwiesen. To explain how the described interpolating Directional indication is referred to Fig. La to le, Fig. 2 and 2a to 2g.

In Fig. 2 entspricht die Linie 31 der Zeit- und die Linie 30 der Spannungsachse. Die vier Sinus- bzw. In Fig. 2, line 31 corresponds to the time and line 30 to Stress axis. The four sine resp.

Kosinuskurven 32, 33, 34, 35 stellen den zeitlichen Verlauf der vier phasenverschobenen Hilfswechselspannungen #0, ##, ##, #3# nach der infolge der 2 2 Gleichrichtung der Empfangsspannungen einseitig gerichteten Modulation mit den Empfangs spannungen dar.Cosine curves 32, 33, 34, 35 represent the temporal course of the four phase-shifted auxiliary AC voltages # 0, ##, ##, # 3 # after the sequence the 2 2 rectification of the received voltages with unidirectional modulation the reception voltages.

Aus Fig. 1 und 2 ist zu ersehen, daß die Phasendifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hilfsspannungen durch T/n ausgedrückt werden kann, wobei T die Periode an den Ausgängen des Generators 22 und n um Eins größer ist als die Zahl der gleichzeitig benutzten Hilfsspannungen. From Fig. 1 and 2 it can be seen that the phase difference between two consecutive auxiliary voltages can be expressed by T / n, where T is the period at the outputs of generator 22 and n is greater than that by one Number of auxiliary voltages used at the same time.

Die gestrichelte Linie 29 gibt die ursprüngliche Amplitude der Hilfswechselspannungen an. Gegenüber dieser sind die modulierten Spannungen entsprechend den Empfangsspannungen der Wandler 11, 12, 13, 14 vergrößert. Die kleinste Empfangs spannung tritt, wie auch aus Fig. 1 a ersichtlich ist, bei der Schalleinfallsrichtung 38 am Empfänger 12 mit der Hilfsspannung 0,, auf, so daß auch die Kurve 33 die kleinste 2 Amplitude hat und auch die übrigen Hilfsspannungen nehmen eine Amplitude an, welche den Amplituden der ihnen zugeordneten Empfangsspannungen für die Schalleinfallsrichtung 38 entsprechen, wie aus den Kurven 32, 34 und 35 für die Hilfsspannungen 00, 0, und 03s hervorgeht. Die Kurve 36 ist durch Addition 2 der Ordinatenwerte der Kurven 32, 33, 34, 35 erhalten und stellt den Verlauf der resultierenden Empfangsspannung bei einmaliger Abtastung des Umkreises dar. The dashed line 29 gives the original amplitude of the auxiliary alternating voltages at. Compared to this, the modulated voltages correspond to the received voltages the transducer 11, 12, 13, 14 enlarged. The lowest receiving voltage occurs, such as can also be seen from Fig. 1 a, in the direction of sound incidence 38 at the receiver 12 with the auxiliary voltage 0 ,, so that the curve 33 also has the smallest 2 amplitude and the other auxiliary voltages also assume an amplitude that corresponds to the amplitudes correspond to the received voltages assigned to them for the direction of sound incidence 38, as can be seen from curves 32, 34 and 35 for the auxiliary voltages 00, 0 and 03s. The curve 36 is obtained by adding 2 of the ordinate values of the curves 32, 33, 34, 35 and represents the course of the resulting received voltage with a single sampling of the perimeter.

Sie hat ebenfalls die Form einer Sinusschwingung mit einer Frequenz von 400 Hz, die aber eine gewisse Phasenverschiebung gegenüber der dem ersten Wandleer 11 zugeordneten Hilfsschwingung 32 aufweist, von der leicht nachzuweisen ist, daß sie gleich dem Einfallswinkel a der ankommenden Wellen, bezogen auf die Hauptstrahlrichtung des ersten Wandlers, ist.It is also in the form of a sinusoidal wave with a frequency of 400 Hz, which however has a certain phase shift compared to that of the first transducer 11 has associated auxiliary oscillation 32, of which it can easily be demonstrated that it is equal to the angle of incidence α of the incoming waves, based on the main beam direction of the first converter is.

Durch den Gleichrichter 26 wird nur der positive, in Fig. 2 schraffiert dargestellte Teil der resultierenden Empfangsspannung 36, der bei 37 einen Höchstwert aufweist, durchgelassen und zur Helligkeitssteuerung des Elektronenstrahles benutzt.Only the positive one, shown in FIG. 2, is hatched by the rectifier 26 shown part of the resulting received voltage 36, which at 37 has a maximum value has, passed and used to control the brightness of the electron beam.

Bei einer zwischen positiven und negativen Werten der Steuerspannung unterscheidenden Steuerschaltung ist dieser Gleichrichter nicht unbedingt erforderlich. With one between positive and negative values of the control voltage differentiating control circuit, this rectifier is not absolutely necessary.

Eine einfache Anordnung nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ermöglicht zwar, mit wenigen Empfängern eine über den ganzen Umkreis reichende Richtungsanzeige zu erhalten, weist jedoch noch die praktische Verwendbarkeit beeinträchtigende Mängel auf. Ohne besondere Maßnahmen wird der durch die positive Halbwelle der resultierenden Schwingung 36 gebildete Hellsteuerimpuls den umlaufenden Leuchtfleck über einen größeren Winkelbereich, der bis zu 1800 betragen kann, aufhellen. Durch Abschneiden der Basis des Impulses mit bekannten Hilfsmitteln, so daß im wesentlichen nur die Kuppe 37 die Hellsteuerung bewirkt, kann zwar eine gewisse Verschärfung der Richtungsanzeige bewirkt werden, eine den praktischen Anforderungen genügende Genauigkeit der Richtungsanzeige erfordert jedoch eine Verkleinerung des einer Periode der interpolierenden Schwingung entsprechenden Winkelbereiches, der bei der Ausführung nach Fig. 1 360° ist. Ein weiterer Nachteil der einfachen Anordnung ist, daß bei Auftreten zweier rückstrahlender Gegenstände in verschiedenen Richtungen, aber gleicher Entfernung, die beiden Richtungsanzeigen zu einer gemeinsamen, zwischen den wahren Richtungen liegenden Anzeige verschmelzen. Wenn in diesem Falle der Unterschied zwischen den beiden Richtungen 1800 beträgt, kann eine Anzeige sogar ausbleiben. A simple arrangement according to the embodiment described allows, with just a few receivers, a directional display that extends over the entire circumference However, it still has shortcomings affecting its practicality on. Without special measures, the positive half-wave turns the resulting Vibration 36 formed light control pulse the circumferential light spot over a Brighten larger angular range, which can be up to 1800. By cutting off the basis of the impulse with known tools, so that essentially only the Tip 37 causes the brightness control, although a certain sharpening of the direction display can be effected, an accuracy of the direction display that meets the practical requirements however, requires a decrease in one period of the interpolating vibration corresponding angular range, which is 360 ° in the embodiment according to FIG. A Another disadvantage of the simple arrangement is that when two retroreflective Objects in different directions but the same distance that both direction indicators merge into a common display lying between the true directions. In this case, if the difference between the two directions is 1800, there may even be no display.

Die Auswirkung der beschriebenen Nachteile kann auf ein zulässiges Maß beschränkt werden, wenn, wie in Fig. 1 b bis 1 e dargestellt ist, eine größere Zahl von Empfängern benutzt wird, die Schall nicht aus allen Richtungen des Umkreises, sondern nur aus Richtungen eines beschränkten, für jeden Empfänger verschiedenen Winkelbereiches aufnehmen, wobei sich für jede Schalleinfallsrichtung die Empfangssektoren mehrerer benachbarter Empfänger überlappen müssen, um das Verfahren nach der Erfindung anwenden zu können. Obwohl, wie schon erwähnt, die räumliche Verteilung der Empfänger unwesentlich ist (zum Unterschied von der Orientierung der Strahlflächen), werde anschaulichkeitshalber angenommen, daß die Empfänger in gleichmäßigen Abständen auf einem Kreis angeordnet sind mit radial gerichteten Hauptempfangsrichtungen, die demnach untereinander gleiche Winkelabstände haben. The effect of the disadvantages described can be on a permissible Dimension be limited if, as shown in Fig. 1 b to 1 e, a larger one Number of receivers is used that do not receive sound from all directions in the vicinity, but only from a limited direction, different for each recipient Record angular range, the receiving sectors for each direction of sound incidence several neighboring receivers must overlap in order to use the method according to the invention to be able to apply. Although, as already mentioned, the spatial distribution of the recipients is insignificant (in contrast to the orientation of the beam surfaces), will For the sake of illustration it is assumed that the recipients are at regular intervals are arranged on a circle with radially directed main receiving directions, which therefore have the same angular distances from one another.

Damit sich für jede Empfangsrichtung die Empfangssektoren einer gleichbleibenden Zahl von Empfängern überlagern, wird die Winkelbreite der nebenmaximumfreien, glockenförmigen, nach einer einfachen Kosinusfunktion verlaufenden Kennlinien gleich q gemacht, wo q eine ganze Zahl ist. Bezeichnet Np die Zahl der für aus irgendeiner Richtung einfallenden Schall gleichzeitig erregten Empfänger, so ist die Gesamtzahl der Empfänger N=q Np. Im Beispiel nach Fig. Ib bis le ist q = 6, Np = 3 und N= 18. So that the receiving sectors of one constant for each receiving direction Number of receivers overlap, the angular width of the bell-shaped, characteristic curves running according to a simple cosine function are made equal to q, where q is an integer. Np denotes the number of incident from any direction Sound simultaneously excited receivers, then the total number of receivers is N = q Np. In the example according to FIGS. 1b to 1e, q = 6, Np = 3 and N = 18.

Die Winkelbreite einer jeden Kennlinie ist dann 2# # = 60°. q 3 Um den Umkreis mit einer Winkelgeschwindigkeit w nach einfallendem Schall abzusuchen, benutzt man immer nur die Empfangsspannungen einer Teilgruppe von Np = 3 benachbarten Empfängern, die man durch Hinzunehmen eines Empfängers an ihrem einen Ende und gleichzeitiges Fortlassen eines Emp-1 2# fängers am anderen Ende in Zeitabständen N . # ebenfalls mit der mittleren Winkelgeschwindigkeit w im Kreise wandern läßt. Mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit läuft auch der Ablenkradius des anzeigenden Elektronenstrahles auf dem Schirm des Kathodenstrahlrohres um. Die einzelnen Empfänger 1 2n werden jeweils für gegeneinander um N # verschobene Zeiten 2 für die Anzeige der Einfallsqw richtung wirksam gemacht.The angular width of each characteristic is then 2 # # = 60 °. q 3 um to search the circumference with an angular velocity w for incident sound, one always uses only the received voltages of a subgroup of Np = 3 neighboring ones Receivers that you get by adding a receiver at one end and at the same time Leaving out a receiver at the other end at intervals of N. # Likewise can wander in a circle with the mean angular velocity w. With the same Angular velocity also runs the deflection radius of the displaying electron beam on the screen of the cathode ray tube. The individual recipients will be 1 2n in each case for times 2 shifted from one another by N # for the display of the incidence qw direction made effective.

Zum Zwecke der interpolierenden Richtungsanzeige werden in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 den einzelnen Empfängern mit der Empfangsspannung zu modulierende bzw. zu multiplizierende Hilfswechselspannungen mit einer Frequenz zugeordnet, die den Phasen eines symmetrischen Mehrphasenwechselspannungssystems mit der Phasenzahl Np entsprechen, in der Weise, daß die erste Phase dem ersten, (I Jr Np)-ten, (1 Jr 2 Np)-ten usw. Empfänger, die zweite Phase dem zweiten, (2 Jr Np)-ten, (2 Jr 2 N-ten Empfänger usf. zugeordnet ist. For the purpose of interpolating direction display, in similar As in Fig. 1, the individual receivers are to be modulated with the received voltage or to be multiplied auxiliary AC voltages assigned with a frequency that the phases of a symmetrical polyphase alternating voltage system with the phase number Np, in such a way that the first phase corresponds to the first, (I Jr Np) -th, (1 Jr 2 Np) -th, etc. recipient, the second phase to the second, (2 Jr Np) -th, (2 Jr 2 N-th recipient etc. is assigned.

Die Addition der modulierten Hilfsspannungen ergibt, wie in Fig. 2a bis 2g veranschaulicht, eine resultierende Spannung, die in jedem Augenblick für eine bestimmte Schalleinfallsrichtung ein Maximum ist. Die Richtung maximalen Empfangs wandert 1 2# während der Einschaltzeit N # einer Teilgruppe von bestimmter Zusammensetzung mit der Winkelgeschwindigkeitco über einen symmetrisch zur Mittellinie der Teilgruppe gelegenen Winkelbereich N welche Wanderung sich bei Einschaltung der anschließenden Teilgruppen zu vorbestimmten Zeiten mit gleichbleibendem Umlaufsinn fortsetzt. The addition of the modulated auxiliary voltages results, as shown in Fig. 2a to 2g illustrates one resulting tension in each Moment for a certain direction of sound incidence is a maximum. The direction maximum reception moves 1 2 # during the switch-on time N # of a subgroup of certain composition with the angular velocity co about a symmetrical to the center line of the subgroup located angular range N which hike is at Activation of the subsequent subgroups at predetermined times with a constant Orbital sense continues.

Voraussetzung hierfür ist die Einhaltung folgender Bedingungen: Jedesmal bei Einschaltung einer neuen Teilgruppe muß die gleiche Phasenkonfiguration der den Empfängern der Teilgruppe zugeordneten Hilfswechselspannungen vorliegen. Hierzu muß die während der Einschaltdauer einer Teilgruppe erfolgendePhasenänderung einer Hilfsspannung, die rn, wN beträgt, gleich der Phasendifferenz 27% zweier aufeinander-Np folgender Hilfswechselspannungen sein. Hieraus folgt N N = q (2) # Np Damit weiter bei Einschaltung einer Teilgruppe die Richtung maximalen Empfangs mit dem Anfang des symmetrisch zur Mittellinie der Teilgruppe liegenden Winkelbereiches 2N zusammenfällt, müssen die Phasen N der Hilfsspannungen in bestimmter Beziehung zu den Schaltzeiten der Teilgruppen stehen, was am einfachsten unter Heranziehung der gewünschten, mit der Winkelgeschwindigkeit # umlaufenden Richtungmaximaler resultierender Empfangsspannung so ausgedrückt werden kann, daß jedesmal beim Zusammenfallen dieser Richtung mit der Hauptempfangsrichtung eines Empfängers die Amplitude der zugeordneten Hilfswechselspannung einen Höchstwert erreichen soll. The prerequisite for this is compliance with the following conditions: Every time when a new subgroup is switched on, the phase configuration of the Auxiliary AC voltages assigned to the receivers of the subgroup are available. For this the phase change that takes place during the on-time of a subgroup must be a Auxiliary voltage, which is rn, wN, is equal to the phase difference of 27% between two Np on top of one another the following auxiliary alternating voltages. From this it follows that N N = q (2) # Np when a subgroup is switched on, the direction of maximum reception with the beginning of the angle range 2N, which is symmetrical to the center line of the subgroup, coincides, the phases N of the auxiliary voltages must be related to the switching times of the subgroups are what is easiest using the desired, with the angular velocity # orbiting direction of the maximum resultant received voltage can be expressed in such a way that whenever this direction coincides with the main receiving direction of a receiver is the amplitude of the associated auxiliary AC voltage should reach a maximum value.

Ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 1 müssen schließlich die Empfänger eine bestimmte Kennlinienform aufweisen, damit die Amplitude der resultierenden Empfangsspannung unabhängig von der Einfallsrichtung ist. Die Gleichung für die Kennlinie des n-ten Empfängers lautet jetzt Dabei ist N der von der Hauptstrahlrichtung des ersten Empfängers aus gemessene Einfallswinkel.Similarly to the arrangement according to FIG. 1, the receivers must finally have a certain characteristic curve shape so that the amplitude of the resulting received voltage is independent of the direction of incidence. The equation for the characteristic of the nth receiver is now N is the angle of incidence measured from the main beam direction of the first receiver.

Kennlinien der angegebenen Art können in bekannter Weise durch besondere Gestalt der Strahlflächen der Wandler oder durch Zusammenschalten mehrerer ungerichteter Wandler in besonderer Anordnung und mit verschiedener Gewichtszuteilung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Verzögerungsleitungen, erhalten werden. Characteristic curves of the specified type can be used in a known manner by special Shape of the beam surfaces of the transducers or by interconnecting several non-directional ones Transducers in a special arrangement and with different weight allocation, possibly with the interposition of delay lines.

Fig. 2a bis 2g dienen zur Erläuterung des Zustandekommens der interpolierenden Richtungsanzeige. 2a to 2g serve to explain how the interpolating Direction indicator.

Fig. 2a zeigt die Kennlinien einer Teilgruppe von Np = 3 Empfängern mit um ein Drittel der Winkelbreite der Kennlinien versetzten Hauptempfangsrichtungen. Bei einer Gesamtzahl von N = q Empfängern entspricht diese Versetzung einem Winkel Unter den Kennlinien ist die Lage der 2#/N . Unter den Kennlinien ist die Lage der Empfänger angedeutet, wobei die zur Zeit eingeschalteten, die Teilgruppe bildenden Empfänger durch ausgefüllte Kreise dargestellt sind. Fig. 2b bis 2d zeigen die Phasenlage der den Empfängern der Teilgruppe zugeordneten Hilfsschwingungen in Vektordarstellung zu Beginn, in der Mitte und am Ende der Einschaltdauer der Teilgruppe. Die durch die Projektion der Vektoren gegebenen Augenblicksamplituden der drei Hilfsschwingungen sind für jeden der genannten Zeitpunkte mit den drei Empfangsspannungen für verschiedene Schalleinfallsrichtungen multipliziert (gestrichelte Kurven in Fig. 2e bis 2g), und durch Addition ist die resultierende Empfangs spannung (ausgezogene Kurven in Fig. 2e bis 2g) gefunden. Man sieht, daß während der Einschaltzeit der Teilgruppe die Richtung maximalen Empfangs um den Winkel N weitergewandert ist. Diese Wanderung setzt sich, wie leicht zu übersehen ist, bei Einschaltung der nächsten Teilgruppe, die außer einem neuen noch zwei der bereits in der ersten Teilgruppe benutzten Empfänger enthält, in gleichem Sinne fort.2a shows the characteristics of a subgroup of Np = 3 receivers with the main reception directions offset by a third of the angular width of the characteristic curves. With a total of N = q receivers, this offset corresponds to an angle The position of the 2 # / N is below the characteristic curves. Below the characteristics is the position of the Recipients indicated, with those currently switched on, forming the subgroup Recipients are represented by filled circles. Fig. 2b to 2d show the phase position the auxiliary oscillations assigned to the receivers of the subgroup in a vector representation at the beginning, in the middle and at the end of the duty cycle of the subgroup. By the projection of the vectors given instantaneous amplitudes of the three auxiliary oscillations are for each of the points in time with the three receiving voltages for different ones Directions of sound incidence multiplied (dashed curves in Fig. 2e to 2g), and by adding the resulting receive voltage (solid curves in Fig. 2e to 2g) found. You can see that during the switch-on time of the subgroup the direction of maximum reception has moved on by the angle N. This hike sits down, as is easily overlooked, when the next subgroup is called in, Except for a new one, two of the receivers already used in the first subgroup contains, in the same sense.

Das Ergebnis bleibt das gleiche bei Zufügung einer Konstante zu den Empfangsspannungen entsprechend einer Modulation der Hilfswechselspannungen mit den Empfangsspannungen, da die Konstante im Endergebnis herausfällt. The result stays the same if you add a constant to the Received voltages corresponding to a modulation of the auxiliary AC voltages with the received voltages, since the constant drops out in the end result.

Die Wirkungsweise des Verfahrens nach der Erfindung kann auch mathematisch in besonders übersichtlicher Form dargestellt werden. Die nachfolgende Berechnung der Summe der modulierten Hilfsschwingungen beschränkt sich auf den Fall, daß Np, die Zahl der gleichzeitig eingeschalteten Empfänger und der phasenverschobenen Hilfsschwingungen, ungerade ist. Bei geradem Np kann eine ganz ähnliche Rechnung mit gleichem Ergebnis durchgeführt werden. The operation of the method according to the invention can also be mathematical are presented in a particularly clear form. The following calculation the sum of the modulated auxiliary oscillations is limited to the case that Np, the number of receivers switched on at the same time and the phase-shifted auxiliary oscillations, is odd. With an even Np, a very similar calculation can produce the same result be performed.

Der Mrinkel a ist wie bisher von der Hauptempfangsrichtung des ersten Empfängers aus gerechnet und t = O in der Mitte der Einschaltzeit der Teilgruppe, die diesen Empfänger als mittleren enthält.As before, the Mrinkel a is from the main reception direction of the first From the receiver and t = O in the middle of the switch-on time of the subgroup, which contains this recipient as the middle one.

Zunächst ist angenommen, daß alle N Empfänger gleichzeitig wirksam sind, also nicht nur die einer Teilgruppe. Die Kennlinie von jeweils q Empfängern mit äquidistanten Hauptempfangsrichtungen können dann zusammenfassend durch eine Gleichung ausgedrückt werden, z. B. für den m-ten, (m Jr N»)-ten, (m + 2Np)-ten, ... [m Jr (q - 1) Np]-ten Empfänger (m = 1,2, 3 ... N lautet die Gleichung der Gesamtcharakteristik Allen diesen q Empfängern ist die gleiche Hilfsschwingung zugeordnet.First of all, it is assumed that all N receivers are effective at the same time, not just those of a subgroup. The characteristic curve of q receivers with equidistant main reception directions can then be summarized by an equation, e.g. B. for the m-th, (m Jr N ») -th, (m + 2Np) -th, ... [m Jr (q - 1) Np] -th receiver (m = 1,2, 3. .. N is the equation of the overall characteristic All of these q receivers have the same auxiliary oscillation assigned.

Insgesamt sind Np derartige Untergruppen vorhanden. In Fig. lb, lc und ld sind die Charakteristiken Rm (/x) für m = 1, m = 2 und m = 3 dargestellt. Eine aus einer Richtung einfallende Schallwelle regt insgesamt Np aufeinanderfolgende Empfänger an, aus jeder Untergruppe einen, dessen Empfangsspannung mit der seiner Untergruppe zugeordneten Hilfsschwingung multipliziert wird. (Wie schon festgestellt, liefert dies dasselbe Ergebnis wie eine Modulation der Hilfsschwingungen mit den Empfangsspannungen und auch, bis auf eine Konstante, im umgekehrten Falle). Die Addition der Produkte ergibt die resultierende Empfangsspannung wo K eine Konstante bezeichnet, oder Der Realteil dieses Ausdrucks, der die Amplitude der resultierenden Empfangs spannung angibt, wird ein Maximum für q(wt - oc)= = O, i 2z, i 1 4 ... oder t a>t 1P q -2, p = 0,1,2,3 ... (q - 1). (7) Wenn alle N Empfänger wirksam sind, gibt es daher q Richtungen stärksten Empfangs, die alle mit der Winkelgeschwindigkeit w umlaufen (vgl. Fig. 1 e). Um eine eindeutige Richtempfangsanzeige zu erlangen, wird immer nur eine durch Zu- und Abschalten einzelner Empfänger in kleinen Sprüngen im Kreise wandernde Teilgruppe von Np Empfängern eingeschaltet, die sich jeweils aus denjenigen Empfängern zusammensetzt, die auf Grund der Lage ihrer Richtcharakteristik für aus der Richtung a = co t einfallenden Schalls eine Empfangs spannung liefern. Das Weiterschalten der Teilgruppe erfolgt so, daß der Winkelunterschied zwischen der Mittellinie der Teilgruppe und der bevorzugten Empfangsrichtung w t niemals den Betrag N überschreitet.Overall, there are Np such subgroups. In FIGS. 1b, 1c and 1d, the characteristics Rm (/ x) are shown for m = 1, m = 2 and m = 3. A sound wave incident from one direction excites a total of Np consecutive receivers, one from each subgroup, the receiving voltage of which is multiplied by the auxiliary oscillation assigned to its subgroup. (As already stated, this provides the same result as a modulation of the auxiliary oscillations with the received voltages and also, with the exception of a constant, in the opposite case). The addition of the products gives the resulting receive voltage where K denotes a constant, or The real part of this expression, which indicates the amplitude of the resulting receive voltage, becomes a maximum for q (wt - oc) = = O, i 2z, i 1 4 ... or ta> t 1P q -2, p = 0, 1,2,3 ... (q-1). (7) If all N receivers are active, there are therefore q directions of strongest reception, all of which revolve at the angular velocity w (cf. FIG. 1 e). In order to obtain an unambiguous directional reception display, only one subgroup of Np receivers, which moves in small jumps in a circle by connecting and disconnecting individual receivers, is turned on, which is composed of those receivers that, based on the position of their directional characteristic, for from direction a = co t deliver a receiving voltage to the incoming sound. The subgroup is indexed in such a way that the angular difference between the center line of the subgroup and the preferred receiving direction wt never exceeds the amount N.

Die Gleichung (6) hat zur Voraussetzung, daß stets Np Empfänger von dem einfallenden Schall angeregt werden. Für eine bestimmte Schalleinfallsrichtungu: ist dies wegen des Weiterschaltens der Teilgruppe jedoch nur in einem die Einfallsrichtung a einschließendenWinkelbereich 2n der Fall, auf den dem-N nach die strenge Gültigkeit der Gleichung (6) beschränkt ist. Außerhalb dieses Bereiches hat die resultierende Empfangsspannung einen etwas abweichenden Verlauf, und es treten Unstetigkeiten durch das Zu-und Abschalten einzelner Empfänger auf, wobei jedoch die Form der für die Anzeige benutzten positiven Halbwelle nur wenig und die Lage des Maximums der resultierenden Empfangsspannung nicht verändert wird. Zur Unterdrückung der Unstetigkeiten der resultierenden Empfangsspannung können Beruhigungsmittel vorgesehen sein. Für Werte von w t, die 2# um mehr als 2q von der Schalleinfallsrichtung abq weichen, ist die resultierende Empfangsspannung Null, so daß die Eindeutigkeit der Richtungsanzeige gesichert ist. Equation (6) assumes that Np receivers of the incident sound are excited. For a certain direction of sound incidence u: However, because of the switching of the subgroup, this is only the direction of incidence in one direction a angular range 2n enclosing the case to which the -N has strict validity of equation (6) is limited. Outside this area has the resulting Received voltage has a slightly different course, and discontinuities occur by switching individual receivers on and off, although the form of the for the display used only a little positive half-wave and the position of the maximum of the resulting receive voltage is not changed. To suppress the discontinuities tranquilizers can be provided for the resulting received voltage. For Values of w t which deviate 2 # by more than 2q from the direction of sound incidence, the resulting received voltage is zero, so that the uniqueness of the direction display is secured.

Auf mögliche Abänderungen der angegebenen Voraussetzungen zur Gewinnung einer Interpolationsspannung wird bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 6 und 8 sowie am Schluß der Beschreibung Bezug genommen werden. For possible changes to the specified conditions for extraction an interpolation voltage is used in the exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 8 and at the end of the description are referred to.

Bei der Schaltung nach Fig. 3 werden die Empfangsspannungen von sechzehn Empfängern 41 bis 48, 50 bis 57 sechzehn Modulatoren 58, 60 bis 68, 70 bis 75 zugeführt und modulieren in diesen vier untereinander um 90" phasenverschobene, amplitudengleiche Hilfsspannungen ai,, ,, 3 x, die von den Aus-2 2 gängen 77, 78, 80, 81 des Wechselspannungsgenerators 76 geliefert werden. Die Spannung 00 wird den Modulatoren 58, 63, 67, 72 zugeführt, in denen sie von Empfangsspannungen der Wandler 41, 45, 50, 54 moduliert werden können. Die Spannung 0, wird 2 den Modulatoren 60, 64, 68, 73 zugeführt, in denen sie von Empfangs spannungen der Wandler 42, 46, 51, 55 moduliert werden kann. Die Spannung ,, wird den Modulatoren 61, 65, 70, 74 zugeführt, in denen sie von Empfangsspannungen der Wandler 43, 47, 52, 56 moduliert werden kann. Die Spannung 03 z wird den 2 Modulatoren 62, 66, 71, 75 zugeführt, in denen sie von Empfangsspannungen der Wandler 44, 48, 53, 57 moduliert werden kann. Jeder Modulator weist vier parallel geschaltete Ausgänge für die modulierte Hilfsspannung auf. Je einer der Ausgänge der Modulatoren 75, 58, 60, 61 ist mit einem feststehenden Kontakt 82 eines Stufenschalters 83 verbunden, je ein anderer Ausgang der Modulatoren 58, 60, 61, 62 mit einem zweiten Stufenkontakt 84, je ein weiterer Ausgang der Modulatoren 60, 61, 62, 63 mit einem dritten Stufenkontakt 85. Die übrigen Modulatorenausgänge sind in ähnlicher Weise in sich überlappenden Vierergruppen zusammengefaßt und mit den verbleibenden dreizehn Stufenkontakten 86 bis 100 verbunden. Der gleichmäßig umlaufende Kontaktarm 101 des Schalters 83 ist über einen Gleichrichter 102 mit einem Anzeigegerät verbunden, als das z. B. ein Kathodenstrahlrohr mit einem ebenso schnell wie der Schaltarm 101 umlaufenden Elektronenstrahl benutzt werden kann. In the circuit of Fig. 3, the receiving voltages become sixteen Recipients 41 to 48, 50 to 57 are supplied to sixteen modulators 58, 60 to 68, 70 to 75 and modulate in these four mutually 90 "phase-shifted, amplitude equal Auxiliary voltages ai ,, ,, 3 x from the outputs 2 2 77, 78, 80, 81 of the alternating voltage generator 76 will be delivered. The voltage 00 is fed to the modulators 58, 63, 67, 72, in which they are modulated by receiving voltages from converters 41, 45, 50, 54 can. The voltage 0, 2 is fed to the modulators 60, 64, 68, 73 in which They can be modulated by receiving voltages from the converter 42, 46, 51, 55. the Voltage ,, is fed to the modulators 61, 65, 70, 74, in which they receive voltages the converter 43, 47, 52, 56 can be modulated. The voltage 03 z becomes the 2 modulators 62, 66, 71, 75, in which they receive voltages from the converters 44, 48, 53, 57 can be modulated. Each modulator has four outputs connected in parallel for the modulated auxiliary voltage. One of the outputs of the modulators 75, 58, 60, 61 is connected to a fixed contact 82 of a tap changer 83, a different output of the modulators 58, 60, 61, 62 with a second step contact 84, each a further output of the modulators 60, 61, 62, 63 with a third step contact 85. The remaining modulator outputs are similar in overlapping Groups of four combined and with the remaining thirteen level contacts 86 to 100 connected. The uniformly circumferential contact arm 101 of the switch 83 is connected via a rectifier 102 to a display device, as the z. B. a cathode ray tube with a rotating arm as fast as the switching arm 101 Electron beam can be used.

Durch die beschriebenen Verbindungen sind den einzelnen Empfängern in der Reihenfolge ihrer Anordnung einzelne Hilfsspannungen in der Reihenfolge ihrer Phasenverschiebungen zugeordnet, wobei der Zyklus der vier Hilfsspannungen viermal durchlaufen wird. Durch den Schalter 83 werden jeweils für eine gewisse Zeit von vier aufeinanderfolgenden Empfängern modulierte Hilfsspannungen zusammen auf das Anzeigegerät geschaltet. Beim Übergang des Kontaktarmes 101 von einem Stufenkontakt zum nächsten bleiben jedesmal drei Empfänger eingeschaltet, während einer ab- und ein anderer zugeschaltet wird. Auf diese Weise ist jeder Empfänger für die Dauer einer Periode der Hilfswechselspannungen eingeschaltet, und seine Ein- bzw. Ausschaltung erfolgt jedesmal bei einem negativen Höchstwert der von ihm modulierten Hilfsspannung. Through the connections described are the individual recipients in the order of their arrangement individual auxiliary voltages in the order of their Phase shifts assigned, the cycle of the four auxiliary voltages four times is run through. By the switch 83 are in each case for a certain time four successive receivers modulated auxiliary voltages together the Display device switched. At the transition of the contact arm 101 from a step contact for the next three receivers remain switched on each time, while one is switched off and on another is switched on. In this way, each recipient is permanent a period of the auxiliary AC voltages switched on, and its switching on and off occurs every time a negative maximum value of the auxiliary voltage it modulates.

Bei einer Umdrehung des Schalters 101 wird der gesamte Umkreis abgetastet. Die Interpolation einer Schalleinfallsrichtung erfolgt bei geeigneter Stellung des Schaltarmes über einen Teil des Umkreises in ähnlicher Weise wie bei der Schaltung nach Fig. 1 über den gesamten Umkreis. Dadurch ist die Unterscheidbarkeit benachbarter Schalleinfallsrichtungen verbessert. With one rotation of the switch 101, the entire circumference is scanned. The interpolation of a direction of sound incidence takes place with a suitable position of the Switching arm over part of the circumference in a similar way to the circuit according to Fig. 1 over the entire circumference. This makes it easier to distinguish between neighboring ones Direction of sound incidence improved.

Die Anzahl der Hilfsspannungen ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die gleiche wie die Anzahl der Empfänger, die (zu verschiedenen Zeiten) eine der Hilfsspannungen modulieren, nämlich gleich vier. The number of auxiliary voltages is in the embodiment according to Fig. 3 the same as the number of recipients who (at different times) one modulate the auxiliary voltages, namely four.

Diese Übereinstimmung ist nicht notwendig und besteht nicht bei den anderen Ausführungsbeispielen. This correspondence is not necessary and does not exist with the other embodiments.

Im vorliegenden Falle ergab sich dadurch eine Schaltungsvereinfachung. In the present case, this resulted in a simplification of the circuit.

Eine Einrichtung mit elektronisch gesteuerter Ein-und Ausschaltung der Empfänger an Stelle der Verwendung eines mechanischen Schalters ist in den Fig. 4 und 5 a und 5b dargestellt; Fig. 4 und 5 a zeigen einen Transformator in Scottscher Schaltung zur Erzeugung einer Zwölfphasenwechselspannung von z. B. 400 Hz. Ein Dreiphasenwechselspannungsgenerator 110 speist drei Primärwicklungen 111, 112, 113 mit phasenverschobenen Wechselspannungen. A device with electronically controlled on and off switching the receiver instead of using a mechanical switch is shown in Figs. 4 and 5 a and 5b shown; 4 and 5 a show a transformer in Scottscher Circuit for generating a twelve-phase alternating voltage of z. B. 400 Hz. A three-phase alternating voltage generator 110 feeds three primary windings 111, 112, 113 with phase-shifted alternating voltages.

Jeder Primärwicklung sind drei Sekundärwicklungen zugeordnet; der Primärwicklung 111 die Sekundärwicklungen 114, 115 mit einer Mittelanzapfung 117, die diese Wicklung in die beiden Teilwicklungen 115a, 115b zerlegt, und 116; der Primärwicklung 112 die Sekundärwicklungen 118, 120 mit einer Mittelanzapfung 122 die diese Wicklung in die beiden Teilwicklungen 120a, 120b zerlegt, und 121; der Primärwicklung 113 die Sekundärwicklungen 123, 124 mit einer Mittelanzapfung 126, die diese Wicklung in die beiden Teilwicklungen 124a, 124b zerlegt, und 125. Three secondary windings are assigned to each primary winding; the Primary winding 111 the secondary windings 114, 115 with a center tap 117, which divides this winding into the two partial windings 115a, 115b, and 116; the Primary winding 112, the secondary windings 118, 120 with a center tap 122 which divides this winding into the two partial windings 120a, 120b, and 121; the Primary winding 113 the secondary windings 123, 124 with a center tap 126, which divides this winding into the two partial windings 124a, 124b, and 125.

Die Sekundärwicklungen sind nach Fig. 5 a so verbunden, daß zwölf untereinander gleiche Phasendifferenzen aufweisende und amplitudengleiche Wechselspannungen erzeugt werden. Hierzu sind die Mittelanzapfungen 117, 122, 126 in einem Sternpunkt verbunden, der an Erde gelegt werden kann.The secondary windings are connected according to Fig. 5a so that twelve AC voltages with the same phase differences and with the same amplitude be generated. For this purpose, the center taps 117, 122, 126 are in a star point connected, which can be placed on earth.

Jede der Teilwicklungen 115a, 120a, 124a, 115b, 120b, 124b weist einen Anschlußpunkt auf, der mit 127a, 128a, 130n, 127b, 128b, 130b bezeichnet ist und an den ein Ende der Wicklungen 121, 125, 114, 118, 123, 116 angeschlossen ist. Die Windungszahl des zwischen Stern- und Anschlußpunkt liegenden Abschnittes einer Teilwicklung sowie die Windungszahl der in einem Anschlußpunkte an eine Teilwicklung angeschlossenen Wicklung sind zu - - der Windungszahl einer Teilwicklung gewählt. Die von den äußeren Enden der Wicklungen 121, 125, 114, 118, 123, 116 abgegebenen Phasenspannungen sind mit ,, 3, 05, 07s ,, 011, die Phasenspannungen an den äußeren Enden der Wicklungen 115a, 120a, 124a, 115b, 120b, 124b mit 012, 02, 04, 06, ¢>8, 8 10 bezeichnet. Je zwei Phasenspannungen mit 90 Phasendifferenz, z. B. -, und 04, 02 3und6, 03 und 06, 04 und 07, 05 und 08, 06 und 09, sind über Gleichrichter, die mit 131 und 132, 137 und 138, 142 und 143, 146 und 147, 151 und 152, 155 und 156 bezeichnet sind, zusammengeschaltet und arbeiten über Widerstände, z. B. 133, 140, 144, 148, 153, 157, auf Gleichrichter, z. B. 134, 141, 145, 150, 154, 158, an denen so zwölf phasenverschobene Torschaltimpulse mit abgeflachter Kuppe entstehen. Die Durchlaßspannung der Gleichrichter 134, 141 usw. ist hierzu geeignet zu wählen, oder es können in Reihe mit den Gleichrichtern passende Gegenspannungen vorgesehen sein. Die wirksame Länge dieser Impulse ist im folgenden mit einem Viertel der Periode der Grundfrequenz angenommen. Weiter sind die Phasenspannungen 1, 07n 7, di,, über Gleichrichter 160, 161, 162, 163, die Phasenspannungen 02, 05n 08, 011 über andere Gleichrichter und die Phasenspannungen 08, 06, g, 012 über noch andere Gleichrichter zusammengeschaltet. Die drei resultierenden Spannungen, die als 1. Harmonische eine Frequenz von 1600 Hz enthalten, werden über Leitungen 165, 167, 169 drei Phasenfiltern 164, 166, 168 zugeführt, an deren Ausgängen drei einem symmetrischen Dreiphasenwechselspannungssystem angehörende amplitudengleiche Hilfswechselspannungen mit der vierfachen Frequenz der Umlauffrequenz der Anzeigerichtung erhalten werden, die drei Modulatoren 174, 175, 176 zur Modulation durch die Empfangs spannungen einer veränderlichen Teilgruppe von drei Empfängern zugeführt werden. Die Einschaltung dieser Empfangs spannungen erfolgt durch die an den Gleichrichtern 134, 141, 145, 150, 154, 158 usf. auftretenden Torschaltimpulse, die über je einen Leiter eines Zwölfaderkabels 129 den Gittern 170 von zwölf Torschaltröhren 171 zugeführt werden. In der Gitterzuleitungjeder Schaltröhre liegt die Sekundärwicklung 135 eines Transformators 136, an dessen Primärwicklung 172 einer der zwölf Empfänger (mit Verstärker) 173 angeschlossen ist. Die Empfänger nehmen als Echo zurückkehrende Wellenimpulse auf, die eine Frequenz von z. B. 15 kHz haben und deren Länge größer als eine Periode der Schaltfrequenz von 400 Hz bemessen ist. Die Gittervorspannung der Schaltröhren 171 ist so gewählt, daß diese Röhren normalerweise gesperrt sind. Beim Eintreffen eines Torschaltimpulses wird die Gitterspannung so weit erhöht, daß die dem Gitter mittels der Wicklung 135 zugeführte Empfangsspannung verstärkt und gleichgerichtet wird. Jeder Torschaltiinpuls löst so im Anodenkreise einer Schaltröhre einen Spannungsimpuls aus, dessen Länge dem Torschaltimpuls und dessen Amplitude der Empfangsspannung des zugehörigen Empfängers entspricht. Die zu verschiedenen Zeiten und mit wechselnder Stärke im Anodenkreise der ersten, vierten, siebenten und zehnten Schaltröhre auftretenden Impulse werden dem ersten Modulator 174 zugeführt, die von der zweiten, fünften, achten und elften Schaltröhre geschalteten Impulse dem zweiten Modulator 175 und die von der dritten, sechsten, neunten und zwölften Schaltröhre geschalteten Impulse dem dritten Modulator 176. Die Impulse je einer der angeführten drei Gruppen steuern die Amplitude je einer von drei phasenverschobenen 1600-Hz-Wechselspannungen, die den Modulatoren von den Frequenzfiltern 164, 166, 168 zugeführt werden. Durch diese Filter wird die gewünschte Frequenz aus dem oberwellenreichen Frequenzgemisch am Ausgang der Gleichrichter der Fig. 5 a ausgesiebt. Die am Ausgang der Modulatoren erhaltenen Schwingungszüge werden durch Gleichrichter 177, 178, 180 gleichgerichtet und die gleichgerichteten Spannungen nach Durchlaufen eines Filters aus einem Widerstand 181, 182 bzw. 183 und einem Kondensator 184, 185 bzw. 186 an einem Widerstand 187 zu einer additiven Resultierenden vereinigt und einem Anzeigegerät 188 zugeführt. In diesem läuft ein Elektronenstrahl mit einer Frequenz von 400 Hz um, der entsprechend der mit der Einfallsrichtung der empfangenen Wellenimpulse wechselnden Phase des Hellsteuerimpulses eine Richtungsanzeige erzeugt. Die Gleichrichter 177, 178, 180 können auch fortgelassen oder durch einen gemeinsamen Gleichrichter für die vereinigten Ausgangsspannungen der Modulatoren ersetzt werden.Each of the partial windings 115a, 120a, 124a, 115b, 120b, 124b has one Connection point, which is designated by 127a, 128a, 130n, 127b, 128b, 130b and to which one end of the windings 121, 125, 114, 118, 123, 116 is connected. the Number of turns of the section of a partial winding located between the star and connection point and the number of turns connected to a partial winding in a connection point Windings are selected to - - the number of turns of a partial winding. The ones from the outside Ends of the windings 121, 125, 114, 118, 123, 116 are output phase voltages with ,, 3, 05, 07s ,, 011, the phase voltages at the outer ends of the windings 115a, 120a, 124a, 115b, 120b, 124b denoted by 012, 02, 04, 06, ¢> 8, 8 10. Two phase voltages each with a phase difference of 90, e.g. B. -, and 04, 02 3 and 6, 03 and 06, 04 and 07, 05 and 08, 06 and 09, are via rectifiers starting with 131 and 132, 137 and 138, 142 and 143, 146 and 147, 151 and 152, 155 and 156 are designated, interconnected and work through resistors, e.g. B. 133, 140, 144, 148, 153, 157, to rectifier, e.g. B. 134, 141, 145, 150, 154, 158, on which there are twelve out of phase Gate switching impulses with a flattened tip arise. The forward voltage of the rectifier 134, 141 etc. is suitable to choose for this, or it can be in series with the rectifiers suitable counter voltages can be provided. The effective length of these pulses is in the following assumed with a quarter of the period of the fundamental frequency. Further are the phase voltages 1, 07n 7, di ,, via rectifier 160, 161, 162, 163, the phase voltages 02, 05n 08, 011 via other rectifiers and the phase voltages 08, 06, g, 012 connected together via other rectifiers. The three resulting Voltages that contain a frequency of 1600 Hz as the 1st harmonic are over Lines 165, 167, 169 are fed to three phase filters 164, 166, 168, at their outputs three equal amplitudes belonging to a symmetrical three-phase alternating voltage system Auxiliary alternating voltages with four times the frequency of the rotational frequency of the display direction are obtained, the three modulators 174, 175, 176 for modulation by the reception voltages are fed to a variable subgroup of three receivers. These receive voltages are switched on by the rectifiers 134, 141, 145, 150, 154, 158 etc. occurring gate switching pulses, which each have a Head of a twelve-core cable 129 fed to the grids 170 of twelve gate interrupters 171 will. The secondary winding 135 of one is located in the grid lead of each interrupter Transformer 136, on whose primary winding 172 one of the twelve receivers (with Amplifier) 173 is connected. The recipients perceive the returning echo Wave pulses that have a frequency of z. B. 15 kHz and their length is greater is dimensioned as a period of the switching frequency of 400 Hz. The grid prestress the switching tubes 171 is chosen so that these tubes are normally blocked. When a gate switching pulse arrives, the grid voltage is increased to such an extent that that the received voltage supplied to the grid by means of the winding 135 is amplified and is rectified. Each gate switching pulse triggers in the anode circuit of a switching tube a voltage pulse, the length of which corresponds to the gate switching pulse and its amplitude corresponds to the receiving voltage of the associated receiver. The too different Times and with varying strength in the anode circle of the first, fourth, and seventh The impulses occurring in the tenth and tenth switching tubes are fed to the first modulator 174, the pulses switched by the second, fifth, eighth and eleventh switching tube the second modulator 175 and those of the third, sixth, ninth and twelfth Switching tube switched pulses to the third modulator 176. The pulses each one of the three groups listed control the amplitude of one of three phase-shifted groups 1600 Hz alternating voltages, which the modulators from the frequency filters 164, 166, 168 are supplied. Through this filter, the desired frequency is obtained from the harmonic-rich one Frequency mixture screened out at the output of the rectifier of FIG. 5 a. The one at the exit the Oscillation trains obtained by modulators are passed through rectifiers 177, 178, 180 rectified and the rectified voltages after passing through a filter from a resistor 181, 182 or 183 and a capacitor 184, 185 or 186 a resistor 187 combined to an additive resultant and a display device 188 supplied. An electron beam runs in this at a frequency of 400 Hz um, which corresponds to the direction of incidence of the received wave pulses alternating phase of the light control pulse generates a direction indicator. The rectifiers 177, 178, 180 can also be omitted or through a common rectifier for the combined output voltages of the modulators.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 a und 5b wird die Modulation nach der Teilgruppenschaltung, bei der Ausführungsfonn nach Fig. 3 vor der Teilgruppenschaltung durchgeführt. Natürlich müssen in den allgemeinen Ausführungsbeispielen (Fig. 1 und 3) die schematisch dargestellten Empfänger geeignete Mittel zur Verstärkung und Gleichrichtung der Empfangsspannungen enthalten, bevor diese den zugehörigen Modulatoren zugeführt werden, um in wohlbekannter Weise die in Fig. 2 dargestellte einseitig gerichtete Modulation zu bewirken. Bei der mehr bis ins einzelne dargestellten Ausführungsform nach Fig. 5 b kann die notwendige Gleichrichtung der Empfangs spannungen in den Schaltröhren 171 oder den Gleichrichtern 177, 178 und 180 erfolgen. Um zu dem gewünschten Ergebnis zu gelangen, muß die Hochfrequenzspannung an einer geeigneten Stelle vor der Addition der drei Sinuswellen zur Bildung der resultierenden Anzeigespannung gleichgerichtet werden; oft ist auch eine zusätzliche Gleichrichtung, z. B. in einer Diode 26 oder im Anzeigegerät selbst, wünschenswert, um die Modulationsfrequenz aus der Anzeigespannung zu entfernen. In the embodiment according to FIGS. 5 a and 5 b, the modulation after the subgroup switching, in the embodiment according to FIG. 3 before the subgroup switching carried out. Of course, in the general exemplary embodiments (Fig. 1 and 3) the schematically illustrated receiver has suitable means for amplification and rectification of the received voltages before the associated Modulators are fed to that shown in Fig. 2 in a well known manner to effect unidirectional modulation. In the case of the more detailed Embodiment according to Fig. 5 b, the necessary rectification of the received voltages take place in the interrupters 171 or the rectifiers 177, 178 and 180. In order to To achieve the desired result, the high frequency voltage must be applied to a suitable Place in front of the addition of the three sine waves to form the resulting display voltage be rectified; often an additional rectification, e.g. B. in a Diode 26 or in the display device itself, desirable to set the modulation frequency to remove from the display voltage.

Durch Benutzung eines kapazitiven Umschalters und Modulators für die Einschaltung wechselnder Teilgruppen nach Fig. 6 und 8 kann der Erfindungsgedanke mit wesentlich geringerem Aufwand als bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 5b verwirklicht werden. Bei einer Ausführungsform sind zylindrisch gewölbte Kondensatorplatten, deren jeder die Empfangs spannung eines Empfängers zugeführt wird, auf dem Umfang eines Zylinders angeordnet, und diesen festen Platten steht eine ebenfalls zylindrisch gewölbte drehbare Platte in kleinem Abstand gegenüber, die aber nur über einen Teil des Zylinderumfanges reicht. Bei jeder Winkelstellung der drehbaren Platte ist diese mit einer anderen Teilgruppe von Empfängern kapazitiv gekoppelt. Fig. 6 zeigt eine Teilansicht dieser Anordnung in abgewickelter Darstellung. Die feststehenden Platten sind mit 200, 201, 202, 203, 204 bezeichnet. Ihnen werden die Empfangsspannungen von auf einem Kreise angeordneten Empfängern in Richtwirkung zugeführt, denen die Ordnungszahlen 1, 2, 3, 4, 5 ... zugewiesen sind. Die geraden Kanten der Platten entsprechen der oberen und unteren Begrenzung der Zylinderfläche, im übrigen verläuft die Berandung der Platten nach einer Sinushalbwelle. Die Anordnung der Platten in zwei gegenüberliegenden, ineinander eingreifenden Reihen ist mit Rücksicht auf den Raumbedarf gewählt. Die im Pfeilsinne umlaufende Kopplungsplatte 205 hat in der Abwicklung Rechteckform. Wie bei der Anordnung nach Fig. 5 a und 5b ist die Breite der Kennlinien der einzelnen Empfänger im Verhältnis zum Winkelabstand der Hauptstrahlrichtungen so gewählt, daß aus einer bestimmten Richtung einfallender Schall jeweils von drei Empfängern aufgenommen wird. Die Breite der beweglichen Platte ist gleich der der festen Platten in Richtung des Zylinderumfanges gemacht, und diese Breite b ist so gewählt, daß der Drehwinkel, über den die umlaufende Platte mit einer festen Platte gekoppelt ist, gleich der Winkelbreite der Kennlinie eines Empfängers bzw. die umlaufende Platte in jeder ihrer Stellungen gleichzeitig mit drei aufeinanderfolgenden festen Platten gekoppelt ist. Im Längenmaß ist die Plattenbreite gleich dem Anderthalbfachen des Abstandes der Mittellinien zweier aufeinanderfolgender fester Platten. Die Umlauffrequenz der beweglichen Platte entspricht der gewünschten Umlaufgeschwindigkeit der Richtungsanzeige, die Zeitdauer, während der die umlaufende Platte mit einer bestimmten festen Platte gekoppelt ist, der Periode der gemäß der Erfindung mit den Empfangsspannungen zu multiplizierenden Hilfsschwingungen. Der zeitliche Verlauf der Kapazitäten zwischen der umlaufenden Platte und den feststehenden Platten ist in Fig. 7 durch die Kurven 207, 208, 210, 211 dargestellt. Die Kapazitäten sind in Richtung der Achse 212, die Zeit in Richtung der Achse 213 aufgetragen. Die Empfangsspannungen werden den festen Platten in solcher Form, z. B. als mindestens annähernd gleichphasige Wechselspannungen, aus denen die Anzeigespannung durch spätere Gleichrichtung gewonnen wird, zugeführt, daß jeder Empfänger an dem Widerstand 206 eine Spannung erzeugt, die proportional der veränderlichen Kapazität zwischen der an den Empfänger angeschlossenen festen und der beweglichen Platte und außerdem proportional der Empfangsspannung ist. Die Einschaltung eines Empfängers beginnt, wenn die Vorderseite der beweglichen Platte die äußerste linke Kante einer festen Platte erreicht, und endet, wenn die hintere Kante der beweglichen Platte über die äußerste rechte Kante der festen Platte hinwegläuft. Using a capacitive switch and modulator for the inclusion of alternating subgroups according to FIGS. 6 and 8 can the idea of the invention with significantly less effort than in the exemplary embodiments according to FIG. 1 to 5b can be realized. In one embodiment, they are cylindrically domed Capacitor plates, each of which is supplied with the receiving voltage of a receiver is arranged on the circumference of a cylinder, and these fixed plates stands a likewise cylindrically curved rotating plate at a small distance opposite, which only extends over part of the cylinder circumference. At every angle the rotatable plate, this is capacitive with another subset of receivers coupled. Fig. 6 shows a partial view of this arrangement in a developed view. The fixed plates are labeled 200, 201, 202, 203, 204. You will the receiving voltages of receivers arranged in a circle in directional effect to which the ordinal numbers 1, 2, 3, 4, 5 ... are assigned. The straight ones The edges of the plates correspond to the upper and lower boundaries of the cylinder surface, otherwise the edge of the plates runs according to a half sine wave. The order of the plates in two opposing, interlocking rows is with Consideration of the space required. The coupling plate rotating in the direction of the arrow 205 has a rectangular shape in the development. As with the arrangement according to Fig. 5 a and 5b is the width of the characteristics of the individual receiver in relation to the angular distance the main beam directions chosen so that incident from a certain direction Sound is picked up by three receivers each. The width of the movable Plate is made the same as that of the fixed plates in the direction of the cylinder circumference, and this width b is chosen so that the angle of rotation over which the rotating plate is coupled to a fixed plate, equal to the angular width of the characteristic curve of a Receiver or the rotating plate in each of its positions simultaneously with three consecutive fixed plates is coupled. The length of the panel is the width equal to one and a half times the distance between the center lines of two consecutive ones solid panels. The frequency of rotation of the movable plate corresponds to the desired one Circulation speed of the direction indicator, the length of time during which the orbiting Plate is coupled to a certain fixed plate, the period of the according to the Invention with the received voltages to be multiplied auxiliary oscillations. Of the Temporal progression of the capacities between the rotating plate and the stationary ones Plate is represented in FIG. 7 by curves 207, 208, 210, 211. The capacities are plotted in the direction of the axis 212, and the time in the direction of the axis 213. The receiving voltages are applied to the solid plates in such a form, e.g. B. as at least approximately in-phase alternating voltages that make up the display voltage through later Rectification obtained is fed to each receiver at resistor 206 generates a voltage proportional to the variable capacitance between the fixed and movable plate connected to the receiver and also is proportional to the received voltage. The activation of a receiver begins, when the front of the moving plate is the leftmost edge of a fixed one Plate reaches, and ends when the trailing edge of the movable plate over the rightmost edge of the fixed plate runs away.

Die Form der Hilfsschwingungen, die mit den Empfangsspannungen multipliziert werden, ist hier entsprechend dem Ausdruck 1 - cos wt gewählt, wobei die Zeit t für jeden Empfänger von dem Einschaltungsaugenblick aus zu rechnen ist. Durch die gewählte Form der Hilfsschwingungen werden Unstetigkeiten beim Ein- und Ausschalten von Empfängern vermieden. Die aus den modulierten Hilfsschwingungen zusammengesetzte Anzeigespannung verläuft ganz im positiven Bereich. Die Gestalt der festen Kondensatorplatten ergibt sich aus dem angenommenen Verlauf der Hilfsschwingungen. Bezeichnet f (x) den Verlauf der Berandung einer festen Platte, wobei x in der Umlaufrichtung senkrecht zu den Mantellinien des Zylinders gemessen ist, so ist die Gesamtkapazität zwischen der festen und der beweglichen Platte, deren Vorderkante sich bei x befindet, durch r f (X) X X = A (1cos Bx) (8) gegeben, wobei A und B Konstanten sind. Durch Differentiation erhält man hieraus f(x)=AsinBx (9) für die Randkurve der festen Platte. The shape of the auxiliary oscillations, which is multiplied by the received voltages is chosen here according to the expression 1 - cos wt, where the time t is to be expected for each recipient from the instant of activation. Through the The selected form of the auxiliary oscillations will be discontinuities when switching on and off avoided by recipients. The one composed of the modulated auxiliary vibrations Display voltage runs entirely in the positive range. The shape of the solid capacitor plates results from the assumed course of the auxiliary oscillations. Denotes f (x) the course of the edge of a solid plate, where x is perpendicular in the direction of rotation is measured to the surface lines of the cylinder, the total capacitance is between the fixed and the movable plate, the leading edge of which is at x r f (X) X X = A (1cos Bx) (8), where A and B are constants. Through differentiation one obtains from this f (x) = AsinBx (9) for the edge curve of the solid plate.

Der kapazitive Umschalter ersetzt die bei den zuerst beschriebenen Ausführungsformen erforderlichen Einrichtungen zur Erzeugung einer mehrphasigen Hilfsschwingung, zur Modulation der Phasen mit Empfangs spannungen und zur Einschaltung einer veränderlichen Teilgruppe von Empfängern. The capacitive switch replaces the ones described first Embodiments required Devices for generating a polyphase auxiliary oscillation, for modulating the phases with receive voltages and for engaging a variable subset of recipients.

Bei einer raumsparenden Ausführung des kapazitiven Umschalters nach Fig. 8 sind die festen Kondensatorpiatten 215 bis 226 auf einer Kreisfläche mit dazu senkrechter Drehachse der beweglichen Platte 227, die an einem Arm 228 befestigt ist, angeordnet. An Stelle der geraden Begrenzungen der Platten am oberen und unteren Ende treten Begrenzungen durch konzentrische Kreise. Die Schaltkanten der beweglichen Platte werden von Radien gebildet, und die bisher sinusförmigen Begrenzungen der festen Platten erleiden gewisse Verzerrungen. Die Platten mit ungerader Ordnungszahl der zugehörigen Empfänger 215, 217, 219, 221, 223, 225 haben eine andere Gestalt als die Platten für die Empfänger mit geraden Ordnungszahlen, nämlich 216, 218, 220, 222, 224, 226; im Vergleich zur ursprünglichen Form sind erstere in radialer Richtung verlängert, letztere verkürzt. Durch die bewegliche Platte 227 werden die Empfangsspannungen über veränderliche kapazitive Widerstände von den festen Platten abgenommen und über einen Schleifring229 und einen Schleifkontakt 230 einem Widerstand 231 zugeführt, an dem die zur Erzeugung der Anzeige dienende resultierende Spannung entsteht. With a space-saving design of the capacitive switch after Fig. 8 are the solid capacitor plates 215 to 226 on a circular area with The axis of rotation of the movable plate 227, which is perpendicular to this and is fastened to an arm 228 is arranged. Instead of the straight borders of the plates at the top and bottom At the end there are boundaries by concentric circles. The switching edges of the movable Radii and the previously sinusoidal boundaries of the plate are formed by radii solid disks suffer from some distortion. The plates with odd ordinal numbers the associated receivers 215, 217, 219, 221, 223, 225 have a different shape than the plates for the receivers with even ordinal numbers, namely 216, 218, 220, 222, 224, 226; Compared to the original shape, the former are more radial Direction lengthened, the latter shortened. By the movable plate 227, the Received voltages via variable capacitive resistances from the fixed plates removed and a resistor via a slip ring 229 and a sliding contact 230 231, at which the resulting voltage which is used to generate the display arises.

Der kapazitive Umschalter und Modulator kann auch in der Weise gebildet werden, daß jedem Empfänger zwei feste Platten, jede in Form einer Viertelwellenlänge, zugeordnet werden, denen die gleichgerichtete Empfangsspannung mit entgegengesetzten Vorzeichen zugeführt wird. Die beim Umlauf der bewegten Platte auftretenden Kapazitätsänderungen lassen dann Ströme in einem gemeinsamen Reihenwiderstand fließen, die den gleichen Verlauf haben wie die modulierten Hilfswechselspannungen in den Beispielen nach Fig. 1 bis Sb. The capacitive switch and modulator can also be formed in that way that each receiver has two solid plates, each in the form of a quarter-wave length, be assigned to which the rectified received voltage with opposite Sign is supplied. The changes in capacity that occur when the moving plate rotates then let currents flow in a common series resistor that are the same Like the modulated auxiliary alternating voltages in the examples Fig. 1 to Sb.

An Stelle der für diese Beispiele beschriebenen Hilfswechselspannungen kann man auch solche vorsehen, die gegenüber den beschriebenen um 90° phasenverschoben sind, und aus den modulierten Hilfswechselspannungen die gewünschte interpolierende Anzeigespannung durch zeitliche Integration oder Differentiation gewinnen. An Stelle veränderlicher kapazitiver Kopplungen können auch veränderliche induktive Kopplungen zur Erzeugung von mit den Empfangsspannungen modulierten Hilfswechselspannungen benutzt werden. Bei der Anwendung der Erfindung ist man an die Verwendung bestimmter Kennlinienformen und von Hilfsschwingungen mit bestimmtem Verlauf nur insoweit gebunden, als diese zur Erzeugung einer interpolierenden Spannung mit proportional der Einfallsrichtung veränderlicher Lage ihres Höchstwertes und davon unabhängiger Amplitude geeignet sein müssen. Instead of the auxiliary AC voltages described for these examples one can also provide those that are 90 ° out of phase with those described are, and from the modulated auxiliary AC voltages the desired interpolating Gain display voltage through integration or differentiation over time. Instead of Variable capacitive couplings can also be variable inductive couplings for generating auxiliary AC voltages modulated with the received voltages to be used. In applying the invention one is concerned with the use of certain Characteristic curve shapes and auxiliary vibrations with a specific course are only bound to the extent that than this for generating an interpolating voltage proportional to the direction of incidence variable position of its maximum value and independent amplitude must be.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for determining the direction of incident Sound wave energy with a number of differently directed receivers or groups of receivers, in particular for the simultaneous determination of distance and direction using the echo method with sound waves in the water, characterized in that the width of the directional characteristics of the individual receivers in relation to the angular spacing of their main beam directions .sc it is chosen that sound wave energy incident from a certain direction is received by at least three recipients that by the in their Different amplitude due to the mutually offset directional characteristics Receiving voltages can be derived by modulating auxiliary oscillations, which assigned to the individual, differently directed receivers and so against each other are out of phase that for the resulting voltage formed from them a Direction of strongest reception is available, which is at a certain angular velocity revolves, and that the resulting voltage to produce a direction indicator a display device with the strongest reception synchronized with the rotation of the direction Distraction is supplied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the number of the mutually phase-shifted auxiliary oscillations equal to the number of each effective recipient.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that from a group of differently directed recipients only a subgroup of each other overlapping directional characteristics is switched on, the mean receive vector strongest reception synchronized with the direction determined by the auxiliary vibrations running around.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that for Generation of the phase-shifted auxiliary AC voltages, the amplitudes of which correspond to the received amplitudes correspond to the respective effective receiver and their resultant as control voltage serves, each receiver a time-variable, especially capacitive coupling is switched on.

5. Device for performing the method according to claim 1 to 4, characterized by a group of differently directed recipients with at least three mutually overlapping directional characteristics, modulation devices for Formation of phase-shifted auxiliary voltages, the amplitudes of which vary in size Receiving voltages of the simultaneously excited receivers with the overlapping ones Directional characteristics correspond, and a device for the formation and display of the Resulting from these auxiliary voltages.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the modulation devices consist of modulators, on the one hand with the differently directed receivers and on the other hand, each with an output of a generator to generate the against each other phase-shifted auxiliary voltages are connected.

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the modulation devices from a coupling that rotates relative to one another and therefore changes over time Generating plates of capacitors exist, whose one assignment each to one the differently directed receivers and their other assignment to the display device connected for the resultant from the modulated auxiliary voltages formed in this way is.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the to the display device connected occupancy by a common plate is formed, which each cooperates with at least three counter plates that in turn connected to receivers with overlapping directional characteristics are.

9. Apparatus according to claim 7 and 8, characterized in that the capacitor plates connected to the receivers are arranged on a cylinder are.

10. Apparatus according to claim 7 and 8, characterized in that the capacitor plates connected to the receivers are arranged as a flat group of circles are.

Documents considered: German Patent No. 767 425; U.S. Patent No. 2,418,846.