DE1168982C2 - Abtastverfahren fuer funkpeiler - Google Patents

Description

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an deren Symmetrie keine besonderen Ansprüche _{f eJnen =} _2T_ _{& =} ι

gestellt werden müssen, da bei dem gewählten η ^s' /,

Prinzip der zyklischen Anschaltung von jeweils Abtastperiode und ft die Abtastfrequenz bedeutet.

κ.. ·· λ * j ι * j- c * ■ Die Abtastung erfolgt für beide Gruppen gleichzeitig,

— Antennen an je einen Modulator die Symmetrie ₅ ^f a &>

, . j · ,. .... . . j jedoch mit der Phasenverschiebung^-, so daß jeweils

der gesamten Anordnung nicht gestört wird. ^ö 2 ^J

Damit sind — trotz geringerem Aufwand gegenüber zwei benachbarte Kanäle (z. B. Kanal i—l und Kanal Ϊ)

bisher bekannten elektronischen Abtastverfahren _ _{während e}ines halben Abtastintervalls (-1 = Ά gleich-

die Fehlermoghchkeiten stark eingeschränkt. \2 n)° .

Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße i° zeitig durchgeschaltet sind, innerhalb einer Gruppe

Verfahren einen stärker konzentrierten Aufbau der jedoch stets nur ein Kanal abgetastet wird.

Abtasteinrichtung, wodurch eine bessere Breitband- In F i g. 4 sind die Steuerimpulse U_Sjl, U_Sli ... U₈,_n

anpassung und eine geringe Durchlaßdämpfung bei für die Schalter S₁, S₂, ■.. S_n dargestellt. Sie könrien

hoher Sperrdämpfung erzielt werden kann. Ferner beispielsweise aus zwei binären Zählketten mit jeweils

besteht die Möglichkeit, die Abtasteinrichtung zu 15 nachgeschalteter Diodenmatrix gewonnen werden,

dezentralisieren, d. h. einzelne Teile der Gesamt- Aus dem zeitlichen Verlauf der Steuerimpulse U_s,«

einrichtung können an abgesetzten Stellen angeordnet und der Gruppierung der zugehörigen Schalter St

werden, wenn dies aus elektrischen Gründen günstiger nach F i g. 3 ist der Verlauf des Abtastvorgangs er-

ist. Schließlich können verschiedene Abtastparameter, sichtlich, der sich periodisch mit der Abtastfrequenz

beispielsweise die Zahl der Kanäle, die Abtastfrequenz, 2° ,. 1 , · _{A u} u r> · r> · λ *u * a

■ ". r . ' *i ' u=. —. wiederholt. Bei Beginn der Abtastung der

die Abtastfunktion (zeitlicher Verlauf von Betrag und ^J T ^{6 e}

Phase der Spannung eines durchgeschalteten Kanals), Antenne 1 (Schaltergruppe I) ist noch während eines

Abtastfolge (z.B. pendelnde Folge bei Pilgerschritt- halben Abtastintervalls die Antenne η (Schaltgruppe II)

abtastung) innerhalb weiter Grenzen variiert werden. angeschaltet; ihr folgt die Antenne 2. Nach einem

Das ernndungsgemäße Verfahren wird am Beispiel 25 weiteren halben Abtastintervall wird die Antenne 1

der Abtastung der Großbasisantenne eines Doppler- abgeschaltet und die Antenne 3 angeschaltet; nach

peilers an Hand der F i g. 1 bis 6 b näher erläutert. einem weiteren halben Abtästintervall wird die

Die Problemstellung ist folgende: Eine Kreisgruppe Antenne 2 abgeschaltet und die Antenne 4 ange-

von η Dipolen befinde sich im Fernfeld des anzu- schaltet usw.

peilenden Senders (F i g. 1) und soll mit der Abtast- 30 Man erhält somit am Ausgang der Schaltergruppen I frequenz ft periodisch abgetastet werden, derart, daß und II eine Folge Ui und JTn von zeitlich unmittelbar der Phasenwinkel Φ der resultierenden Ausgangs- aufeinanderfolgenden HF-Impulsen Ui ohne Tastspannung Ua der Abtasteinrichtung sinusförmig modu- lücken (Uj und Ujx in F i g. 4 dargestellt), deren liert erscheint (Fig. 2a). Es soll also die Bewegung Amplitude im gewählten Anwendungsbeispiel konstant eines Einzeldipols, der mit der Winkelgeschwindig- 35 angenommen werden kann, und deren HF-Phasenkeit a>t = 1n ft rotiert, simuliert werden. Zur Ge- winkel Φί sich von Impuls zu Impuls sprunghaft derart winnung der Peilinformation genügt dann ein normaler ändert, daß der gesamte zeitliche Verlauf der Änderung FM-Empfanger, an dessen Ausgang man die sinus- des Phasenwinkels durch eine Treppenkurve gegeben förmige Signalspannung E/«, mit der Abtastfrequenz/, _die . _nach ^ _ßasis d^ _Dipolzahl „ _dne erhalt, deren Phasenwinkel (psig mit dem Phasen- 40 ' ^J λ ^v winkel ο? Bez der synchronen Bezugsspannung verglichen mehr oder weniger gute Annäherung an eine Sinuswird (Fig. 2b). Der Idealfall der sinusförmigen Phasen- kurve darstellt (F i g. 2a), deren Nulldurchgänge sich modulation tritt theoretisch nur bei rotierender Einzel- mit der Einfallsrichtung (Azimut) verschieben. Die antenne auf, praktisch kann er jedoch bei kontinuier- unmittelbare Auswertung einer solchen Treppenkurve licher Abtastung einer feststehenden Kreisgruppe von 45 erfordert, wie schon oben erwähnt, einen erheblichen η Dipolen durch die geeignete Wahl der Abtastfunktion Aufwand in der Empfangseinrichtung, da die Werte angenähert werden. , des Phasenwinkels Φ jeweils bis zum Eintreffen des

Die Erfindung löst dieses Problem mit elektronischen nächsten Wertes »gespeichert« werden müssen.

Mitteln. Aus dem Blockschaltbild (F i g. 3), der Dar- Um einen kontinuierlichen (im gewählten Beispiel

stellung der Steuerimpulse U_s, i und der Spannungen Ui 50 annähernd sinusförmigen) zeitlichen Verlauf des

(F i g. 4) und aus den Zeigerdiagrammen (F i g. 5 und 6) Phasenwinkels Φ zu erhalten, wird jede der HF-Im-

ist die Wirkungsweise ersichtlich. pulsfolgen Ui und Uu in je einem an sich bekannten

Zunächst wird die Folge der η Dipole in zwei Modulator Ί, ^ri und Mn (z.B. Gegentaktmodulator

Gruppen aufgeteilt (F i g. 3), wobei η eine gerade Zahl mit Kapazitätsdioden) amplitudenmoduliert, wobei

sein muß: ■ 55 die Modulatoren derart gesteuert werden, daß jeder

Gruppe I mit den ungeradzahligen Dipolen (Kanäle 1, Rechteckimpuls U_t mit der gewählten Abtastfunktion

3 ... «—Ι)' und deren Ausgangsspannungen CZ₁, moduliert erscheint Im allgemeinen sind zwei um 180

υ υ _\ =*-<= ί verschobene Modulatorsteuerspannungen U_s 1 und U_s π

Gruppe Il'mit den'geradzahligen Dipolen (Kanäle 2, . erforderlich. Die in Fi g. 4 dargestellte HF-Impuls-

4... ή) und deren Ausgangsspannungen CZ₂, ^{6o fol}S^{e u}™ ^{besteht aus den} Einzelimpulsen

^U»----^U"; . V_liu=\U₁,u\-t>'*¹,%_it=\U_t,u\-e'⁹-ⁱ,...,:

Die Kanäle jeder Gruppe werden durch je eine · — ' ^! ._Φη_

„ , , η .... U_n-I, M ⁼ j Un-i, M I " e¹

Schaltergruppe von -γ- mit ihren Ausgangen stern- ₆ .

förmig zusammengeschalteten an sich bekannten (mit der Abtastfunktion modulierte Ausgangsspanelektronischen HF-Schaltern Si mit Schaltdioden ab- nungen der Antennen 1, 3 .. .,n — l, deren Phasengetastet (Steuerimpulse U₈, i), wobei das Abtastintervall winkel Φ_1; Φ₃ ..., Φ_η-ι jeweils konstant sind).

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Ebenso besteht die HF-Impulsfolge Unμ aus Einzel- In Fig. 5a ist die opitmale Abtastfunktion für

impulsen, die durch Abtastung der geradzahligen kleine Phasendifferenzen O < Δ Φ < 45° zwischen

Antennen und anschließende Modulation gewonnen —■ —«

werden: ^Ui~i>^{M und U{}·^M

__. , 5 dargestellt.. | U^₁, μ | nimmt linear mit der Zeit ab,.

Ui, μ, U_itM ■ ■ ■ U_n, μ- I Ui, μ I wächst linear. Zur Zeit t = U hat | Ui-_X μ | den

vollen Betrag der entsprechenden Antennenausgangs-

In F i g. 5a bzw. 6a ist die zeitliche Überlappung spannung, während noch | C/j.m | = 0 ist. Nach einem

der beiden Abtastvorgänge noch genauer zu erkennen. , _1U .,. .. , „ , „ .. . . , τ . ,

Die zeitliche Verscheibung der Abtastung der beiden « ^halben Abtastintervall, also zur Zeit /= U + _Twird

benachbarten Antennen i - 1 und / beträgt -f. Die I ^fJ = °· . während | U_t„ | den vollen Betrag

2 erreicht hat. Fig. 5b veranschaulicht die kontmmer-

Phasenwinkel Φ«-! und Φ{ der Spannungen Ui-_UM liehe Drehung des resultierenden Vektors

und di, μ wurden konstant angenommen. Eventuelle TT 7T j_ 7Γ

Phasendrehungen während des Modulationsvorganges 15 ^A ~ ^IM ' ^{π Μ} ·

wiederholen sich mit der Periode -1 für alle Antennen ^Im dargestellten Abtastintervall ist ^

in gleicher Weise, so daß die strenge Symmetrie der U_1M = Ui-_ltM und Un μ = U_tfM .

i ??M δ Die Zeit \ wurde in zehn Einheiten unterteilt und aus

werden die beiden Ausgangsspannungen 20 2

^ _^ den entsprechenden Vektoren

und

(l ... 10 von Ui-i, μ und Ui, m)
der Modulatoren Mx und Mn vektoriell addiert. Der

zeitliche Verlauf von Betrag | Ua | und Winkel Φ der 25 jeweils die Vektorsumme gebildet. Für einen willresultierenden Summenspannung Ua ist für zwei kürlich gewählten Zeitpunkt (i = ii+ 0,3-^) wurden optimale Abtastfunktionen, die lineare symmetrische \ ¹I
Sägezahnfunktion in F i g. 5 b und die kommutierte in F i g. 5 b die momentanen Werte von Betrag | U_A \ Sinusfunktion in F i g. 6 b dargestellt. Die Zeiger und Phasenwinkel Φ des Vektors Üa durch besondere

30 Kennzeichnung und die Strichstärke hervorgehoben.

— _, 1 P_1-1 ,77* __ ι ι !φ, Die Abweichung des Betrages I Ua | vom vollen Betrag

t/ί-ι,Μ = I Ui-_ltM I e und U₁, _M — \ Ui, _M \ e _der Antennenspannung bedeutet eine unerwünschte

Amplitudenmodulation der Summenspannungen, die

sind die beiden Ausgangsspannungen von benach- aber durch Begrenzer beseitigt werden kann, da die barten Antennen, die man bei paarweise zeitlich über- 35 Information im Phasenwinkel Φ von Ua enthalten ist. lappter, nach einer vorgegebenen Übertragungs- Diese Amplitudenmodulation geht mit Δ Φ -> O auch funktion erfolgenden Abtastung am Ausgang der auf Null zurück. Der Phasenwinkel der Summen-Modulatoren Mi und Mn erhält. Zur Vereinfachung spannung ändert sich bei O < Δ Φ < 54° mit guter wurde gleiche Amplitude für alle Spannungen an den Annäherung zeitlinear.

Eingängen der Abtasteinrichtung vorausgesetzt, was 40 Die Fig. 6a und 6b zeigen die optimalen Abtast-

bei Doppler-Großbasisantennen zumindest theoretisch funktion für große Phasendifferenzen 45° < Δ Φ < 90°

gefordert wird. Praktisch treten Einzüge in der zwischen

Amplituden-Rundstrahlcharakteristik des Einzeldipols ' . .

innerhalb der Kreisgruppe infolge Antennenrück- t/i-i,M und Ui, μ ■

wirkung und -abschattung auf; doch ändert dies nichts 45

an der grundsätzlichen Wirkungsweise des beschrie- | Ui-_U μ \ nimmt nach einer Cosinusfunktion mit der

benen Verfahrens. Zeit ab, | Ut, μ \ wächst nach* einer Sinusfunktion. Die

Wie schon erwähnt, gibt es keine ideale Abtast- Amplitudenmodulation der Summenspannung geht

funktion, welche die gleiche kontinuierliche Änderung mit Δ Φ -> 90° auf Null zurück. Der Phasenwinkel

der Phase des Summenvektors liefert, wie sie bei der 50 ändert sich bei Δ Φ < 45° mit guter Annäherung zeit-

Rotation eines Dipols entsteht. linear.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

gleichzeitig als Schalter und aperiodische HF-VerPatentanspruch: stärker dienen.

Wegen der Schwierigkeit, mit dieser Anordnung für

Elektronisches Abtastverfahren für. Funkpeiler alle η Kanäle mit hinreichender Genauigkeit gleiche mit einer Anzahl kreisförmig angeordneter Einzelan- 5 Übertragungsfunktionen zu erhalten, sowie wegen des tennen, die durch eine Abtasteinrichtung in konti- ungünstigen Störabstands im Empfangsfall wird nuierlicher Reihenfolge kurzzeitig an einen Emp- dieses Abtastverfahren in der Praxis nicht angewendet, fänger angeschaltet werden und bei dem die durch Ein anderes bekanntes elektronisches Abtastverdie Abtastung entstehende Phasenmodulation in fahren für Peiler vermeidet einerseits diese Schwierigeiner an den Empfänger angeschalteten Phasen- io keiten, indem es eine sukzessive »harte« Abtastung der Vergleichseinrichtung mit einer zur Abtastfrequenz η Antennen verwendet, die mit Diodenschaltern synchronen Bezugsspannung verglichen und zur einfach realisiert werden kann.
Anzeige des Azimutwinkels der zu peilenden Hoch- ' Andererseits bewirkt aber die diskontinuierliche frequenzwelle herangezogen wird, dadurch Abtastung einen sprunghaften zeitlichen Verlauf von gekennzeichnet, daß zur Nachahmung 15 Amplitude und Ausgangsspannung der Abtasteinrichder kontinuierlichen, Bewegung einer einzigen tung, so daß ein beträchtlicher Mehraufwand in der Antenne die Einzelantennen in zyklischer Reihen- Peilempfangsanlage erforderlich wird, sowohl in folge abwechselnd einer ersten und einer zweiten gerätetechnischer Hinsicht als auch hinsichtlich der Gruppe zugeordnet sind, daß die Einzelantennen Empfängerbandbreite.

jeder Gruppe mit elektronischen Schaltern in an 20 Die Erfindung hat den Zweck, mit einfachsten

sich bekannter Weise zyklisch und lückenlos an je elektronischen Schaltmitteln eine kontinuierliche perio-

einen Sammelpunkt angeschaltet werden, daß die dische Abtastung von Antennengruppen für Funkpeiler

zyklische Anschaltung der zweiten Gruppe mit zu ermöglichen und die Nachteile der bisher bekannten

einer Phasenverschiebung gegenüber der ersten Abtastverfahren zu vermeiden. Die Erfindung ist

Gruppe erfolgt, die der halben Anschaltdauer einer 25 dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachahmung der

Einzelantenne entspricht, und daß die an den kontinuierlichen Bewegung einer einzigen Antenne die

beiden Sammelpunkten auftretendenHochfrequenz- Einzelantennen in zyklischer Reihenfolge abwechselnd

Impulsfolgen über je einen Amplitudenmodulator einer ersten und einer zweiten Gruppe zugeordnet sind,

mit einer frei wählbaren, für alle Abtastintervalle daß die Einzelantennen jeder Gruppe mit elektronischen

identischen Kommutierungsfunktion, vorzugsweise 30 Schaltern in an sich bekannter Weise zyklisch und

mit einer linearen symmetrischen Sägezahnspan- lückenlos an je einen Sammelpunkt angeschaltet

nung gegenphasig moduliert und nach vektorieller werden, daß die zyklische Anschaltung der zweiten

Addition an den Empfänger angeschaltet werden. Gruppe, mit einer Phasenverschiebung, gegenüber der

ersten Gruppe erfolgt, die der halben Anschaltdauer

35 einer Einzelantenne entspricht, und daß die an den

beiden Sammelpunkten auftretenden Hochfrequenz-Impulsfolgen über je einen Amplitudenmodulator mit einer frei wählbaren, für alle Abtastintervalle iden-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abtastverfahren tischen Kommutierungsfunktion, vorzugsweise mit

für Funkpeiler mit einer Anzahl kreisförmig angeord- 40 einer linearen symmetrischen Sägezahnspannung ge-

neter Einzelantennen, die durch eine Abtastein- genphasig moduliert und nach vektorieller Addition

richtung in kontinuierlicher Reihenfolge an einen an den Empfänger angeschaltet werden.

Empfänger angeschaltet werden und bei dem die durch In jedem Fall ermöglicht das erfindungsgemäße

die Abtastung entstehende Phasenmodulation in einer Verfahren eine kontinuierliche elektronische Abtastung

an den Empfänger angeschalteten Phasenvergleichs- 45 mit geringem Auf wand und großer Genauigkeit, wobei

einrichtung mit einer zur Abtastfrequenz synchronen die Wirkungsweise der mechanischen kapazitiven

Bezugsspannung verglichen und zur Anzeige des Schalter zwar simuliert werden kann, aber deren

Azimutwinkels der zu peilenden Hochfrequenzwellen Nachteile vermieden werden. Abweichend von dem

herangezogen wird. bekannten elektronischen kontinuierlichen Abtast-

Die meisten der bisher bekannten Verfahren zur 50 verfahren, bei dem für η Antennen auch η verschiedene

kontinuierlichen Abtastung verwenden stets mecha- Modulatoren benötigt werden, da Schaltvorgang und

nische Abtasteinrichtungen. So ist beispielsweise ein Modulation gemeinsam durchgeführt werden, trennt

Antennensystem für eine Peil-Empfang^nlage be- das erfindungsgemäße Verfahren den eigentlichen

kannt, bei welchem mehrere einseitig gerichtete Abtastvorgang (gruppenweise »harte« Abtastung mit

Richtantennenanordnungen, bestehend aus Antennen- 55 entsprechender zeitlicher Verschiebung) von der

paaren, auf einem Großbasiskreis angeordnet sind Modulation (»weiche« Übergangsfunktion) durch ge-

und durch einen rotierenden kapazitiven Verteiler- eignete Gruppenbildung und durch die Verwendung

schalter paarweise nacheinander mit der Empfangs- getrennter Schalter und Modulatoren. Dies bringt

einrichtung verbunden werden. einige Vorteile:

Die Verwendung von mechanischen Abtasteinrich- 60 _{χ Für die Symmettie} der Antennengruppe ein-

tungen bringt jedoch einige Nachteile mit sich welche schließlich der Abtasteinrichtung sind nur noch

die Betriebssicherheit und die Genauigkeit, aber auch _{die rdativ} ^kritischen »harten« Schalter maß-

die Wirtschaftlichkeit der Anlage begrenzen _{bend mit denen bei geringem} Aufwand optimale

Es ist auch ein elektronisches Abtastverfahren fur _{Werte und minima]e} Schwankungen der Über-

Sende- und Empfangssysteme bekannt, bei dem zur 6₅ tragungsgrößen erzielt werden können.
Erzielung einer kontinuierlichen Abtastung einer

Gruppe von η Antennen η Modulatoren verwendet 2. Für die Modulation der Spannungen der κ Kanäle

werden, wobei die hierzu benutzten Mehrgitterröhren werden nur noch zwei Modulatoren benötigt,