DE1189163B - Pruefeinrichtung fuer eine selbsttaetige Peilanlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04p

Deutsche Kl.: 21 a4- 48/32

Nummer: 1189 163

Aktenzeichen: B 74739IX d/21 a4

Anmeldetag: 19. Dezember 1963

Auslegetag: 18. März 1965

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung für eine selbsttätige Peilanlage, bei welcher unter Verwendung eines Überlagerungsempfängers die von einer Richtantenne und einer Rundempfangsantenne empfangenen elektrischen Hochfrequenzschwingungen des anzupeilenden Senders zur Einstellung eines die Peilung anzeigenden Winkelzeigers verarbeitet werden.

Selbsttätige Peilanlagen (ADF-Anlagen) sind als Navigationshilfsmittel seit vielen Jahren im Gebrauch und haben sich insbesondere deshalb als besonders vorteilhaft erwiesen, weil sie nicht die Ausstrahlung eines speziellen Signals erfordern, sondern auch sehr zufriedenstellend arbeiten, wenn sie auf Rundfunkstationen abgestimmt werden. Es besteht jedoch ein dringender Bedarf an einer einfachen und leicht zu bedienenden Vorrichtung, welche eine Überprüfung der Anlage während des Fluges gestattet. Zu diesem Zweck wurde eine Reihe von Arbeitsverfahren entwickelt, welche in gewissem Umfang zur Prüfung verwendet wurden. Gemäß einem dieser Arbeitsverfahren muß der Pilot auf eine bekannte Station abstimmen und die Peilung hinsichtlich seiner bekannten Position feststellen. Wenn der von der Peilanlage angezeigte Wert mit dem auf einer Landkarte veranschaulichten Winkel zwischen den Stationen übereinstimmt, ist anzunehmen, daß die Anlage richtig arbeitet. Ein anderes Verfahren besteht einfach darin, das Flugzeug um einen bekannten Winkelwert zu drehen und die Nadel oder die Anzeigevorrichtung des automatischen Peilers zu verfolgen, ob sie den gleichen Winkelwert durchläuft. Gelegentlich wurden auch zwei Geräte eingebaut, so daß sie miteinander verglichen werden konnten. Die Tatsache allein, daß es derartige Arbeitsverfahren gibt, stellt einen schlagenden Beweis dafür dar, daß Bedarf an einer einfachen und leicht zu bedienenden Vorrichtung besteht, mit der während des Fluges die automatische Peilanlage überprüft werden kann. Man hat auch schon länger festgestellt, daß das mangelnde Vertrauen des Piloten auf eine Navigationsausrüstung in gewissem Ausmaß zu deren Unwirksamkeit führt.

Die Erfindung richtet sich auf eine Prüfeinrichtung für eine selbsttätige Peilanlage der oben angegebenen Art, welche während des Fluges mit möglichst einfachen Mitteln eine Prüfung auf Funktionsfähigkeit ermöglicht. Dabei soll aber die Anordnung so getroffen werden, daß bei Ausfall der Prüfeinrichtung nicht auch die ganze Peilanlage ausfällt. Mit Hilfe der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein mit der ZF des Empfängers schwingender Oszil-Prüfeinrichtung für eine selbsttätige Peilanlage

Anmelder:

The Bendix Corporation, Detroit, Mich.
(V. St. A.)

Vertreter:

ίο Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach (Isartal), Wiener Str. 2

Als Erfinder benannt:

!5 Stanley Frank Kadron, Owings Mills, Md.;
John Merle Tewksbury, Lutherville, Md.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. Januar 1963 (250 307)

lator vorgesehen ist, dessen Schwingung zusammen mit der Frequenz des Empfängeroszillators einer Mischstufe zugeführt ist, deren Ausgangsschwingung den beiden Antennen derart zugeführt ist, daß eine 45°-Peilanzeige zur Überprüfung der Anlage entsteht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines selbsttätigen Peilsystems, in dem die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung enthalten ist, und

F i g. 2 ein schematisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung.

Die F i g. 1 zeigt eine Richtempfangsantenne 10, bestehend aus zwei Ferritstabantennen 12 und 14 mit den Wicklungen 16 und 18. Diese Antennen sind räumlich zueinander unter einem Winkel von 90° angeordnet. Die Antennencharakteristiken weisen eine Nullstelle auf, auf die sich die automatische Peilanlage einzustellen trachtet. Die Ausgangssignale der Wicklungen 16 und 18 werden einem Goniometer 20 zugeführt, das aus einem Ferritring mit einer Reihe darauf aufgebrachten, mit den Spulen 16 und 18 verbundenen Wicklungen und einem Rotor besteht. Dieser besteht aus einem im Inneren des Ferritringes angeordneten Ferritglied, auf dem sich

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eine Wicklung befindet. Diese Wicklung liefert ein Ausgangssignal, das sich in seiner Phasenlage und Größe mit der Richtung und der Größe der Abweichung der Peillage des Flugzeuges von der Peilung einer Sendestation ändert. Ein am Rotor angebrachter Zeiger 21 ergibt auf einem in der Instrumententafel des Piloten angebrachten Skala eine Anzeige der Richtung des empfangenen Signals. Solange nicht der Zeiger 21 direkt die Peilrichtung der Station anzeigt, wird einem Hochfrequenzverstärker 22 ein Ausgangssignal zugeführt. Dieser Hochfrequenzverstärker erzeugt zusätzlich zur Verstärkung dieses Ausgangssignals eine Phasenverschiebung von 90°. Diese Phasenverschiebung ist notwendig, da das von der Richtantenne kommende Signal gegenüber dem Signal der Hilfsantenne (welche nachstehend beschrieben wird), mit der das Richtantennensignal verglichen wird, voreilt oder nacheilt.

Das von dem Hochfrequenzverstärker 22 verstärkte und in seiner Phasenlage verschobene Signal wird einem symmetrischen Modulator (Gegentaktmodulator) 24 parallel zugeführt, welcher noch mit einer von einem Niederfrequenzoszillator 26 kommenden Sinuswelle von 46 Hz im Gegentakt gespeist wird. Das Ausgangssignal des symmetrischen Modulators, das ein mit 46 Hz moduliertes Ausgangssignal des Verstärkers 22 darstellt, gelangt zu einer Primärwicklung 28 eines Transformators 30. Die Phasenlage dieses modulierten Signals ändert sich mit der Phasenlage des Ausgangssignals des Verstärkers 22. Einer zweiten Primärwicklung 32 wird das Ausgangssignal einer ungerichteten Hilfsantenne 34 zugeführt. Die Hinzufügung dieses Signals hat die Wirkung, daß bei einer vorgegebenen Ausgangsphasenlage des Goniometers 20 das Signal in einer Hälfte der Wicklung 28 vergrößert und in der anderen Hälfte vermindert wird. Die abgestimmte Sekundärwicklung 36 dieses Transformators führt die kombinierten Ausgangssignale des symmetrischen Modulators und der Hilfsantenne einem Hochfrequenzverstärker 38 zu. Mit dem Ausgangssignal dieses Verstärkers wird eine Mischstufe 40 gespeist, die das Signal mit dem Ausgangssignal eines örtlichen Hochfrequenzoszillators 42 mischt und ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt, das in einem Zwischenfrequenzverstärker 44 verstärkt und in einem Detektor gleichgerichtet wird, der eine über einen Widerstand 48 mit Erde verbundene Diode 46 enthält. Das Ausgangssignal der Diode 46 erscheint an dem Verbindungspunkt 50 und besteht aus einem Signal von 46 Hz, das eine Modulation mit der bereits vorhandenen Modulation des Signals aufweist, auf das der Empfänger abgestimmt ist. Die Amplitude der 46-Hz-Komponente hängt von der Größe der Abweichung des Goniometers 20 zu seiner Nullage ab, während ihre Phasenlage bezüglich des 46-Hz-Oszillators von der Richtung abhängt, in der das Goniometer 20 von seiner Nullage abweicht.

Ein Filter 52 führt das Niederfrequenzsignal einem Niederfrequenzverstärker 54 zu, der es verstärkt und damit einen Lautsprecher 56 speist. Ein zusätzliches Filter 58 führt das Peilsignal von 46 Hz einem Phasendetektor 60 zu. Der Phasendetektor 60 erhält als Bezugsschwingung ein Eingangssignal von 46 Hz vom Niederfrequenzoszillator 26. An den Steuerverstärker 62 wird ein Ausgangssignal abgegeben- dessen Polarität sich entsprechend der Phasenlage des das Filter 58 durchlaufenden Signals ändert. Der Steuerverstärker 62 verstärkt das ihm vom Phasendetektor 60 zugeführte Signal und speist damit die Steuerwicklungen eines Zweiphasenmotors 64 derart, daß der Rotor des Goniometers 20 in eine Lage dreht, in der er ein Ausgangssignal der Größe Null abgibt.
Das bis hierher beschriebene System ist typisch für die gegenwärtig verwendeten selbsttätigen Peilsysteme und wurde nur deshalb beschrieben, damit die Einordnung der Prüfvorrichtung in der sie umgebenden Schaltung erkennbar ist. In F i g. 1 ist die

ίο Prüfvorrichtung strichliert umrahmt. Das Wesen der Prüfvorrichtung besteht darin, daß am Zeiger 21 ein bestimmter Peilwert abzulesen ist, der durch eine künstliche Speisung der Antennen erzeugt wird. Wenn irgendein anderer Anzeigewert erscheint, so kann daraus auf einen Fehler im System geschlossen werden. Auch die Größe und die Richtung des Fehlers wird angezeigt.

Die im Empfänger verwendete Zwischenfrequenz kann irgendeinen Wert aufweisen. Als Beispiel wurden 142,5 kHz gewählt. Der örtliche Hochfrequenz-Oszillator 42 erzeugt somit ein Ausgangssignal, dessen Frequenz der um den Betrag der gewählten Zwischenfrequenz (142,5 kHz) versetzten Frequenz des Trägers des Hochfrequenzeingangssignals (z. B.

1000 kHz) entspricht. Werden diese Signale in der Mischstufe 40 miteinander vereinigt, dann wird die Empfangsfrequenz in die Zwischenfrequenz umgewandelt. Der Prüfoszillator erzeugt ein Ausgangssignal der Frequenz 142,5 kHz, das einer Prüfmischstufe 68 zugeführt wird. Da der Prüfmischstufe auch das Signal des örtlichen Hochfrequenzoszillators zugeführt wird, erzeugt sie ein Ausgangssignal, dessen Frequenz genau der Frequenz des Hochfrequenzträgers entspricht, den der Verstärker 38 dem Mischer 40 zuführt (1000 kHz). Dieses Signal gelangt dann zu einem Trenn- und Phasenschieberkreis 70, von wo es über eine Leitung 72 zum Eingang der Hilfsantenne und über Leitungen 74 und 76 zu den Rahmenantennenklemmen mit solcher Phasenlage gelangt, daß es ein Eingangssignal am Goniometer 20 erzeugt, das gleich demjenigen der Bezugspeilung ist. Aus der bisherigen Beschreibung des Systems geht klar hervor, daß die am leichtesten hervorzurufende Bezugspeilung 45° beträgt, da dieser Ablesewert dann entsteht, wenn das gleiche Signal beider Klemmen der Rahmenantenne zugeführt wird.

Die Einzelheiten einer beispielhaften Prüfeinrichtung sind in dem schematischen Schaltbild der F i g. 2 veranschaulicht. Bei der Inbetriebsetzung der Prüfeinrichtung wird einer Klemme 80 eine Gleichspannung (+10VoIt) zugeführt, welche den Transistor 82 des Prüfoszillators und den Transistor 84 des Prüfmischers speist. Die Basis des Transistors 82 erhält durch die Widerstände 86 und 88 eine geeignete Vorspannung. In den Basis-Kollektor-Kreis des Transistors 82 ist ein Resonanzkreis eingeschaltet, der einen Kondensator 90 und eine Induktivität 94 enthält. Dieser Kreis wird mittels eines Kristalls oder Quarzes 92 auf einer Frequenz von 142,5 kHz gehalten. Das Ausgangssignal des Oszillators tritt am Kollektor auf und wird über einen Kondensator 96 an den Emitter des Mischtransistors 84 ausgekoppelt. Das vom örtlichen Hochfrequenzoszillator 42 kommende Signal ist über eine Klemme 98 und einen Kopplungskondensator 100 der Basis des Mischtransistors 84 zugeführt. Die Widerstände 102 und 104 stellen in üblicher Weise die Vorspannung für die Basis des Transistors 84 her. Der Kollektor des

Transistors 84 ist über eine Spule 106 mit Erde verbunden, welche sehr geringen Gleichstromwiderstand aufweist, jedoch bei Hochfrequenzsignalen, die in einem Bereich liegen, in dem das selbsttätige Peilsystem arbeitet, eine beträchtliche Impedanz besitzt. Das vom Kollektorkreis des Transistors 84 kommende Ausgangssignal wird über einen kleinen Kondensator 108 über die Leitung 72 dem Hilfsantennenkreis und über gleich große Widerstände 110 und 112 von beträchtlichem Widerstandswert den Klemmen jeweils einer Antennenwicklung 16 und 18 des Goniometers 20 zugeführt (vgl. F i g. 1).

Beabsichtigt der Pilot das selbsttätige Peilsystem zu überprüfen, so braucht er nur einen an seiner Instrumententafel angebrachten Schalter oder Druckknopf zu betätigen, welcher den Prüfoszillator 66 und den Prüfmischer 68 einschaltet. Der Prüfoszillator gibt ein Signal mit einer Frequenz von 142,5 kHz an den Mischer ab, der auch das Ausgangssignal des örtlichen Hochfrequenzoszillators 42 erhält. Das ao Ausgangssignal des Mischers, das am Kollektor des Transistors 84 (F i g. 2) erscheint, wird über einen Kondensator 108 und eine Leitung 72 der Hilfsantennenwicklung 32 und auch noch über die Widerstände 110 und 112 den Wicklungen des Goniometers zugeführt. Dadurch, daß identische Signale dem Hilfsantennenkreis und den Goniometerwicklungen zugeführt werden, ist dem Piloten bekannt, daß die Peilanzeige 45° betragen sollte. Erforgt irgendeine andere Anzeige, so ist dies ein Hinweis, daß ein Fehler vorliegt.

Das System könnte wahlweise auch so ausgelegt werden, daß der einen Antennenwicklung ein sehr großes Signal und der anderen Antennenwicklung ein Signal der Größe Null zugeführt wird, wodurch sich eine Prüfpeilung von Null oder 90° ergäbe. Abgesehen von der allgemeinen Tendenz, einen Ablesewert der Größe Null bei der Überprüfung von Stromkreisen zu vermeiden (welcher sich in vielen Fällen nicht von gewissen Funktionsfehlern unterscheidet), weist aber das 45°-System noch einen wesentlichen Vorteil auf. Ein möglicher Funktionsfehler kann nämlich dadurch bedingt sein, daß ein Kurzschluß zwischen den Leitungen auftritt, die die Antennenwicklung mit dem Goniometer verbinden.

Es ist klar, daß dieser Fehler von einem System nicht angezeigt wird, daß einen Anzeigewert von Null oder 90° liefert.

Wenn auch nur eine einzige Ausführungsform dargestellt und beschrieben wurde, so ist es doch klar, daß innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung Abänderungen durchgeführt werden können.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Prüfeinrichtung für eine selbsttätige Peilanlage, bei welcher unter Verwendung eines Überlagerungsempfängers die von einer Richtantenne und einer Rundempfangsantenne empfangenen elektrischen Hochfrequenzschwingungen des anzupeilenden Senders zur Einstellung eines die Peilung anzeigenden Winkelzeigers verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der ZF des Empfängers schwingender Oszillator (66) vorgesehen ist, dessen Schwingung zusammen mit der Frequenz des Empfängeroszillators (42) einer Mischstufe (68) zugeführt ist, deren Ausgangsschwingung den beiden Antennen derart zugeführt ist, daß eine 45°-Peilanzeige zur Überprüfung der Anlage entsteht.

2. Peilanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (66) einen kristallgesteuerten Schwingkreis aufweist.

3. Peilanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mischung ein Transistor verwendet ist, dessen eine Elektrode die Schwingung des Oszillators (66), dessen zweite Elektrode die Schwingung des Empfängeroszillators erhält und an dessen dritter Elektrode die Ausgangsschwingung der Mischstufe entnommen ist.

4. Peilanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschwingung des Transistors (84) über einen Kondensator (108) dem Rundempfangsantenneneingang und zwei im wesentlichen gleiche, für eine 45°-Peilanzeige bemessene Widerstände (110, 120) an die beiden Eingänge der Richtantenne zugeführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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