DE1196726B

DE1196726B - Peiler

Info

Publication number: DE1196726B
Application number: DEG32531A
Authority: DE
Inventors: Robert Charles Thor; Robert Stuart Webb
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1960-06-20
Filing date: 1961-06-19
Publication date: 1965-07-15

Description

Peiler Die Erfindung betrifft einen Peiler, bei dem von räumlich getrennten Antennen zwei Spannungen einer Phasenvergleichsvorrichtung zugeführt sind, deren Ausgangsspannung ein Maß für den Peilwinkel ist.
Derartige Peiler sind in einer großen Anzahl von Ausführungsformen und für verschiedene Anwendungszwecke bekannt, insbesondere in der Radartechnik zur genauen Richtungsbestimmung von Zielen nach dem Monopulsprinzip, das auch als Summe-Differenz-Prinzip bekannt ist. Bei allen bekannten Ausführungsformen ist der winkelmäßige Peilbereich jedoch auf größenordnungsmäßig maximal 30 beschränkt, was für die Praxis oft eine unerwünschte Einschränkung darstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Peiler der erwähnten Art anzugeben, der einen weit größeren winkelmäßigen Peilbereich hat und der bei azimutaler Schwenkung zur räumlichen Peilung von Zielen einsetzbar ist.
Die Erfindung besteht bei einem zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagenen derartigen Peiler darin, daß zur räumlichen Peilung die zwei Spannungen am Anfang und am Ende einer elektrischen Kettenschaltung abgegriffen sind, die Anzapfungen aufweist, zwischen denen ein fester, von der gewünschtenPeilgenauigkeit abhängiger Phasenunterschied besteht, daß an jeder dieser Anzapfungen eine Richtantenne angeschaltet ist, deren Diagramm sich so mit dem Diagramm der benachbarten, in einer senkrechten Zeile angeordneten Antennen überlappt, daß eine von einem Ziel ausgehende elektrische Schwingung gleichzeitig von mehreren Antennen empfangen wird und daß die Zeile azimutal schwenkbar ist.
Der erfindungsgemäße Peiler kann für einen Peilbereich von maximal größenordnungsmäßig 300 ausgelegt werden.
Die Erfindung sei im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren im einzelnen beschrieben. Hierbei zeigt Fi g. 1 ein Blockschaltbild eines Peilers nach der Erfindung, Fig. 2 das Schaltbild eines der im Peiler nach F i g. 1 verwendeten begrenzenden Verstärker, Fig. 3 schematisch die gemeinsame Phasenkette im Peiler nach Fig. 1, Fig.4 eine Anzahl von Vektordiagrammen, die die Phasenbeziehungen von Schwingungen in der gemeinsamen Phasenkette symbolisieren, F i g. 5 die graphische Darstellung des Energieeinfalls auf jedes einzelne Speiseelement eines typischen Antennensystems eines Peilers nach der Erfindung als Funktion des Zielelevationswinkels, F i g. 6 eine graphische Darstellung der Phasenverschiebung der Schwingungen, welche an den Anschlüssen A und B der Phasenkette im Peiler nach Fig. 1 auftreten, als Funktion des Zielelevationswinkels, F i g. 7 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Paar gemeinsamer Phasenketten zur Gewinnung von Grob- und Feinwerten vorgesehen sind, und F i g. 8 die graphische Darstellung der relativen Phasenverschiebung der Schwingungen, welche an den Enden der der Feinmessung dienenden gemeinsamen Phasenkette im Peiler nach F i g. 7 auftreten, als Funktion des Zielelevationswinkels.
F i g. 1 ist das Blockschaltbild eines besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiels eines Peilers nach der Erfindung, der zur räumlichen Peilung geeignet ist, wozu mindestens seine Antennenzeile azimutal schwenkbar ist. Eine Mehrzahl von Hornstrahlern in der Größenordnung von 10, welche als Antennenspeiseelemente dienen, sind vertikal übereinander in einer Zeile angeordnet, um den gewünschten Elevationssektor zu überdecken. Die untersten drei und der oberste dieser Hornstrahler sind mit 11, 12, 13 bzw. 17 bezeichnet. Bei dreidimensionalen Suchradargeräten werden diese Hornstrahler mit einem Reflektor versehen und auf einem gemeinsamen Drehgestell für das azimutale Suchen angebracht.
Diese Hornstrahlerzeile bedeckt üblicherweise einen 20- bis 300-Sektor über dem Horizont. Jedem einzelnen Hornstrahler ist ein Empfangskanal zur Mischung und Verstärkung der empfangenen Schwingungen zugeordnet. Da jeder dieser Kanäle gleich gebaut ist, sind nur die Empfangskanäle für die Hornstrahler 11 bis 13 und 17 in F i g. 1 dargestellt.
Diese Hornstrahler sind mit Mischstufen 21 bis 23 bzw. 27 verbunden, und jede dieser Mischstufen ist gleichzeitig mit einem gemeinsamen Oszillator 86 verbunden, wodurch die empfangenen Schwingungen auf eine Zwischenfrequenz umgesetzt werden, was bewirkt, daß die relativen Phasenbeziehungen der Schwingungen an den einzelnen Hornstrahlem durch getrennnte Mischung in den Zwischenfrequenzkanälen nicht gestört werden. Die Ausgangssignale der Mischstufen werden Zwischenfrequenzverstärkern 31 bis 33 bzw. 37 zugeführt. Die Ausgangssignale der Zwischenfrequenzverstärker werden auf eine gemeinsame Phasenkette 81 gegeben, und zwar auf deren Anzapfungen 41 bis 43 bzw. 47. Diese Anzapfungen sind derart abgestuft, daß eine gewünschte Phasenverschiebung zwischen ihnen in einer unten näher beschriebenen Art bewirkt wird. Die Koaxialleitungen 51 bis 53 bzw. 57 der zugeordneten Zwischenfrequenzverstärker führen ihre Schwingungen der gemeinsamen Phasenkette 81 in der Weise zu, daß ein Schwingungspaar an den Endanschlüssen A und B der Phasenkette auftritt, welches zueinander als Funktion des Elevationswinkels phasenverschoben ist. Jeder der Anschlüsse A und B ist mit einem der begrenzenden Verstärker 82, 83 verbunden. Die Ausgangsschwingungen dieser Verstärker werden einem Phasendetektor 84 zugeführt, dessen Ausgangsschwingung charakteristisch für den Phasenunterschied zwischen den ihm zugeführten Schwingungen ist und einem geeigneten geeichten Anzeigegerät 85 zugeführt wird.
Beispiele geeigneter Bausteine zur Anwendung bei erfindungsgemäßen Peilem sind an sich bekannt.
Die begrenzenden Verstärker und die gemeinsame Phasenkette sind unten im einzelnen näher beschrieben, da sie in einer nicht üblichen Weise benutzt werden und in kritischen Anwendungsfällen Eigenschaften erfordern, welche die üblichen Anordnungen nicht besitzen.
F i g. 2 zeigt das Prinzipschaltbild eines geeigneten vierstufigen begrenzenden Verstärkers. Die Begrenzer bewirken, daß dem Phasendetektor 84 konstante Amplituden zugeführt werden, da dieser amplitudenempfindlich ist. Bei der Begrenzung ist es wesentlich, daß keine zusätzlichen Phasenverschiebungen auftreten. Dieser Verstärker ist aus vier im wesentlichen gleichen Stufen aufgebaut, von denen jede ein Paar Pentoden in einer Gegentaktschaltung enthält und eine Kathodenstrahlablenkröhre als Begrenzter.
Dit Kathodenstrahlablenkröhre ist ein Begrenzer, der sich durch eine gute Phasenstabilität auszeichnet.
Es gibt zwei Faktoren, die grundsätzlich eine Phaseninstabilität bedingen. Der erste rührt davon her, daß die begrenzenden Verstärker Bandpaßcharakteristik besitzen und somit die Kopplungsnetzwerke Schwingkreise enthalten. Derartige Netzwerke bewirken eine Phasenverschiebung zwischen Ein- und Ausgangssignalen, welche sich mit der Anderung der Mittenfrequenz des Netzwerkes aus Anderungen der Zwischenfrequenz der Impulse ändert. Es ist deshalb notwendig, daß die Begrenzerröhren vernachlässig- bare Änderungen in ihrer Kapazität und Steilheit aufweisen, da diese Röhrenparameter einen Teil des Netzwerkes selbst bilden und daher die Abstimmung der Netzwerke beeinflussen. Der zweite Faktor ist die Notwendigkeit, daß die Steuerkopplung zwischen Ein- und Ausgang entweder vermieden oder kompensiert werden muß.
Die erwähnte Begrenzerröhre ist vorzugsweise vom Blattstrahltyp. Durch die Wirkung der Elektroden 3, 5 und 6, welche die Elektronen von der Kathode 7 zwischen den Ablenkplatten 1 und 2 beeinflussen, werden ein stromkonstanter Elektronenstrahl gebildet und gleiche Ströme in den Anoden 8 und 9 bewirkt. Das Eingangssignal wird im Gegentakt den Ablenkplatten zugeführt und lenkt den Strahl in Richtung auf die eine oder andere der Anoden 8 und 9 ab. Bereits bei kleinen Eingangsspannungen tritt ein Wechsel in der Anodenstromverteilung als Folge der Spannung zwischen den Ablenkplatten auf. Unter diesen Bedingungen arbeitet die Röhre als Verstärker, aber sowie die Amplitude der Eingangssignale erhöht wird, wird ein Punkt erreicht, an dem der Elektronenstrahl völlig auf eine Anode umgeschaltet wird. An diesem Punkt ist der Strom an der ausgewählten Anode ein Maximum, und eine weitere Erhöhung der Eingangssignalamplitude übt keinen Effekt auf den Ausgangsstrom aus Die Röhre arbeitet dann im Begrenzungsbereich.
Die vier Stufen 310, 320, 330 und 340 des Verstärkers nach Fig. 2 sind an ein Eingangsnetzwerk angeschlossen, welches die Pentode 210 enthält. Dieses Netzwerk dient als Anpassungsimpedanz für die Phasenkette 81, die der charakteristischen Impedanz gleich ist, und zwar üblicherweise 50 Ohm. Gleichzeitig dient dieses Eingangsnetzwerk als Treiberstufe für die in Gegentakt geschalteten Verstärkerröhren.
Das Eingangssignal wird von der Eingangsklemme 208 über den Koppelkondensator 211 und den Widerstand 119 dem Steuergitter 201 zugeführt. Die Eingangsklemme 209 und das Bremsgitter 202 der Pentode 210 sind mit der Leitung 213 gemeinsam an Masse angeschlossen. Der Gitterableitwiderstand 212 ist zwischen das Steuergitter 201 und Masse eingeschaltet. Das Schirmgitter 206 ist mit der Schirmgittervorspannungsleitung 306 verbunden. Der Kathodenwiderstand 214 und der Parallelkondensator 215 koppeln die Kathode 207 für die Signalspannungen mit der Masse. Die Anode 205 ist mit einem Ende einer in der Mitte angezapften Induktivität 241 verbunden, deren mittlere Anzapfung mit der Anodenbatteriespannungsleitung 304 verbunden ist. Die Leitung 304 ist gegen Masse durch den Kondensator 245 abgeblockt. Die Induktivität 241 dient als Arbeitswiderstand für die Eingangsröhre 210. Es ist wesentlich, daß im Eingangsnetzwerk wie in jeder Stufe der begrenzenden Verstärker Streukopplungen zwischen den einzelnen Stufen vermieden werden, da derartige Kopplungen eine Phasenverschiebung bewirken. Die Kapazitäten, wie beispielsweise der Kondensator 245, leiten induzierte Zwischenfrequenzsignale gegen Masse ab.
Die erste Begrenzerstufe, die mit den drei folgenden Stufen identisch ist, wird durch zwei Pentoden 220 und 230 zur Verstärkung und die Röhre 10 zur Begrenzung gebildet. Die Endanschlüsse der in der Mitte angezapften Induktivität 241 sind jeweils mit einem der Steuergitter 221 und 231 über Koppelkondensatoren 242 bzw. 243 verbunden. Die Induktivität 241 und die Kapazitäten der Röhren 220, 230 und 210 ergeben gemeinsam die wesentlichen Schwingkreiselemente eines Parallelresonanzkreis es, der auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist. Ein Paar aufeinander abgestimmter Widerstände 246 und 247 sind in Serie zwischen den Steuergittern 221 und 231 verbunden Ein Paar von Spannungsteilerwiderständen 250 und 251 sind zwischen die negative Polarität aufweisende Steuergittervorspannungsleitung 305 und Masse verbunden. Der Spannungsteilerverbindungspunkt ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 246 und 247 zur Zuführung der für die Röhren 220 und 23Q erforderlichen Gfttervor spannung verbunden, während die Kathoden 222 und 232 dieser Röhren an Masse liegen, Die shunt Kapazität 249 liegt zwischen dem Verbindungspunkt des Spannungsteilerverbindungspunktes und Masse.
Die Schirmgitter 226 und 236 sind mit der Schirmgittervorspannungsleitung 306 verbunden. Die Bremsgitter 227 und 237 der Röhren 220 und 230 sind - wie gezeigt - im Röhrensystem an ihre zugehörigen Kathoden angeschlossen.
Die Anoden 225 und 235 der Röhren 220 und 230 sind zur Steuerung der Ablenkplatten 1 und 2 der Röhre 10 im Gegentakt miteinander verbunden.
Der Arbeitskreis für die Röhren 220 und 230 be steht aus einem abgestimmten Netzwerk, welches eine in der Mitte angezapfte Induktivität 261 enthält, deren Endanschlüsse mit den Anoden 225 und 235 und über Koppelkondensatoren 262 und 263 mit den Ablenkplatten 1 und 2 der Röhre 10 verbunden sind.
Die Mittelanzapfung der Induktivität 261 ist an die Batteriespannungsleitung 304 angeschlossen und durch den Kondensator 265 gegen Masse abgeblockt.
Ein Paar von aufeinander abgestimmten Widerstände den 266 und 267 sind in Serie zwischen die Ablenkplatten 1 und 2 eingeschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 266 und 267 ist an Masse angeschlossen. Die Kathode 7 der Röhre 10 ist mit der Steuergittervorspannungsleitung 305 über den Widerstand 271 verbunden und gegen Masse durch den Kondensator 275 abgeblockt. Die Elektroden 5 und 6 sind an Masse angeschlossen, und die Elek trode 3 ist mit einem Spannungsteiler aus den Widerständen 277 und 278 verbunden, welcher zwischen der Vorspannungsleitung 306 und Masse liegt. Parallel zum Widerstand 277 liegt der Kondensator 274.
Die Anoden 8 und 9 der Röhre 10 sind an eine in der Mitte angezapfte Induktivität 281 angeschlossen, welche für diese Röhre den Arbeitskreis darstellt.
Die Mittelanzapfung dieser Induktivität 281 ist durch den Kondensator 285 gegen Masse abgeblockt. Die Kopplung zu der folgenden Begrenzerstufe ist von den Endanschlüssen der Induktivität 281 abgeleitet.
Die Anoden 8 und 9 sind gleichfalls mit den Ablenkplatten 1 und 2 durch Neutralisationskondensatoren 297 und 298 verbunden, welche zur Kompensation der unvermeidbaren Kapazität zwischen Ein- und Ausgang der Röhre 10 einstellbar sind.
Die zweite, dritte und vierte Stufe 320, 330 bzw. 340 sind untereinander und mit der ersten Stufe 310 bis auf das Ausgangsnetzwerk der letzten Stufe identisch.
Die Ausgangsklemmen 308 und 309 sind mit der Lastinduktivität 301 der letzten Stufe durch eine Sekundärwicklung 307 gekoppelt. Die Spannungsversorgungsleitungen sind an folgende Spannungen angeschlossen: 305 an 150 150 V, 306 an Q 150 V und 304 an t250 V, Die vierstufigen begrenzenden Verstärker 82 und 83, die oben beschrieben sind, geben Signale mit konstanter Amplitude auf den Phasendetektor 84.
Die Stabilisierung der Amplitude der Eingangssignale, die dem Phasendetektor zugeführt werden, bewirkt eine große Steigerung seiner Genauigkeit, da sein Ausgangssignal zumindest teilweise durch die Amplitudenunterschiede zwischen den Eingangssignalen beeinflußt wird. Die starke Begrenzung in den begrenzenden Verstärkern bewirkt gleichzeitig eine Erhöhung der Unempfindlichkeit des Systems gegen Rausch- und Störprobleme durch Interferenz.
Vor einer in nähere Einzelheiten gehenden Diskussion der Erfindung sei bemerkt, daß die einzelnen Kanäle jeweils an getrennte Hornstrahler angeschlossen sind, von denen jeder einen räumlichen Winkelausschnitt überstreicht. Diese Winkelausschnitte überlappen sich, so daß ein einzelnes Ziel in mehreren Empfangskanälen meßbare Echosignale ergibt.
Die Amplitude der Echosignale wird in dem Hornstrahler am größten sein, der fast genau auf das Ziel gerichtet ist, während jene Hornstrahler, die vom Ziel wegzeigen, kleine oder gar keine Signale abgeben. Die Erfindung zeigt somit eine neue Art eines Amplitudenvergleichs zwischen Echosignalen auf, um die Zielposition zu ermitteln und ermöglicht diesen Vergleich durch eine Phasenvergleichsmethode in einer Art, die unten näher beschrieben ist. Die Umwandlung von der Amplituden- zur Phaseninformation wird durch die Kombination der empfangenen, den einzelnen Hornstrahlern zugeordneten Signale in der gemeinsamen Phasenkette 81 mit einer festen Phasenverschiebung bewirkt. Die einzelnen Signale ergeben durch ihre Kombination eine vektorielle Summe, die eine Phasenverschiebung aufweist, welche eine Funktion der relativen Amplituden der einzelnen Signale und somit für die Zielposition charakteristisch ist.
F i g. 3 zeigt schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Übertragungsleitung, die als Phasenkette 81 nach Fig. 1 benutzt werden kann.
Die Verbindungen 41, 42, 43 bis 47 sind derart ausgelegt, daß sie Signale von den Verstärkern 31, 32, 33 bis 37 der Phasenkette 81 im wesentlichen reflexionsfrei und mit gleichen Obertragungscharakteristiken zuführen. Die Übertragungsleitung dient zur Addition mehrere Signale von den zugehörigen Empfangskanälen mit der gewünschten gegenseitigen Phasenverschiebung; in diese Übertragungsleitung wird die resultierende Summe der Signale den Anschlüssen A und B zugeführt. Eine übliche Zwischenfrequenz einer geeineten Anordnung benutzt aufeinanderfolgende Stücke eines Koaxialkabels des genormten Typs RG-58 A/U. Wenn die Verbindungsleitungen 51, 52, 53 bis 57 von den Zwischenfrequenzverstärkern gleichfalls vom Typ RG-58A/U sind, können die Verbindungen mit standardisierten Hochfrequenzkopplungen hergestellt werden, beispielsweise durch den Vatertyp RG-88U und den Muttertyp UG 290-U. Für die Zwischenverbindungen der Leitungen 52, 53 bis 56 werden die Enden der Leitung aufgeteilt, und jedes Endpaar wird mit einem Übertragungsteil verbunden; beispielsweise wird Leitung 52 mit beiden tDbertragungsleitungsteilen 101 und 102 über die Verbindungsstücke 121, 122 und 125, 126 verbunden. Der Außenleiter der Koaxialkabel ist mit einer gemeinsamen Masseleitung über die Kopplungen 123, 124 und 127, 128 verbunden. Die erste und letzte Verbindungsleitung 51 bzw.
57 sind direkt mit der Übertragungsleitung B und A verbunden. Da diese Verbindungsleitungen nur mit einem einzelnen Teil der Übertragungsleitung richtig verbunden sind, wird eine Lastanpassung durch Einfügen von Widerstand 119 und 179 zwischen den Verbindungsleitungen und Masse erreicht. Falls gewünscht, kann eine verbesserte Anpassung durch Einfügung einer Induktivität in Serie mit dem Widerstand erreicht werden. Die Impedanzwerte für die Anpassungswiderstände hängen selbstverständlich vom für die Übertragungsleitung benutzten Koaxialkabel ab. In diesem Ausführungsbeispiel sind 50 Ohm geeignet.
In F i g. 4 ist die Beziehung zwischen verschiedenen von den Zwischenfrequenzverstärkern empfangenen Signale für ein typisches empfangenes Signal im Diagramm dargestellt. Für eine Anzahl von Signalen, die von einem Ziel in der Nähe des Horizontes herrühren, werden wesentliche Teile im Ausgangssignal nur von den Signalen beigesteuert, die von den unteren drei Übertragungskanälen herrühren. Wie in Zeile I gezeigt, haben die Signale 54ln 542 und 543 verschiedene Amplituden und werden den zugehörigen Verbindungspunkten 41, 42 bzw.
43 in gleicher Phase zugeführt. Diese Signale werden sowohl zum Anschluß A als auch zum Anschluß B mit einer 200-Phasenverzögerung pro Teil der Phasenkette zwischen aufeinanderfolgenden Anschlüssen übertragen. Wie in Zeile II gezeigt, ergibt sich hieraus eine vektorielle Addition der Signale in der Übertragungsleitung; die Vektoren der Signale an den Verbindungspunkten 41 und 43 sind ihren Phasen entsprechend aufgetragen. Die Vektoren haben untereinander eine Phasenverschiebung von 200, wie gezeigt. In Zeile III sind die Summenvektoren SA an Anschluß 41, SR an Anschluß 43 dargestellt.
In Zeile IV ist das Summensignal SA wiederholt als das Signal, das am Anschluß A mit vernachlässigbaren Phasenunterschieden auftritt, da der Anschluß A sehr nahe der Klemme 41 ist. Das Signal SR, welches an der Klemme 43 auftritt, ist als gestrichelter Zeiger in Zeile IV gezeigt, und das gleiche Signal SB ist als aufgezogener Zeiger dargestellt. SB hat durch die dazwischenliegende Phasenkette von Klemmen 43 bis 47 gegenüber SR eine Phasenverschiebung von 800. Da das resultierende Signal SA gegenüber dem resultierenden 5R an Anschluß 43 um etwa 100 phasenverschoben ist, ist ersichtlich, daß die Signale an den Klemmen A und B untereinander eine Phasenverschiebung von 700 aufweisen, d. h., das Signal SB liegt hinter dem Signal um 70° in der Phase zurück.
F i g. 5 ist ein typisches Diagramm einer Mehrzahl von Kurven S, bis S" die im logarithmischen Maßstab die Signalechoamplitude S als Funktion des Elevationswinkels 6 für jedes einzelne Speiseelement darstellen. Es ergeben sich eine Anzahl von sich überlappenden Kurven, von denen jede einem Antennenspeiseelement zugeordnet ist und wobei jede Kurve von einem Umkehrgebiet durch ein Maximum läuft, welches von einem zweiten Umkehrgebiet gefolgt wird. Die Maxima der Kurven sind im wesentlichen amplitudengleich und gleichmäßig voneinander entfernt. Die Kurven überlappen sich in einem derartigen Ausmaß, daß gewöhnlich drei Signalanteile für einen bestimmten Elevationswinkel zur Verfügung stehen.
F i g. 6 zeigt die graphische Darstellung des Phasenwinkels der Signale in Grad an den Phasenkettenanschlüssen A und B als Funktion des Elevationswinkels. Die Werte auf der Abzisse stellen die Nummern der Hornstrahler dar. Diese Kurve SA und SB wird durch die besondere Zeile von Speiseelementen bestimmt, welche die in Fig. 5 gezeigten Signale erzeugt, und eine gemeinsame Übertragungsleitung mit einer 200-Phasenverschiebung zwischen jeder Übertragungsleitungsverbindung. In dem Bereich zwischen dem Speiseelement 11 und dem Speiseelement 17 ist die Phasenbeziehung angenähert linear, und - was am wichtigsten ist - zwischen jedem Punkt besteht eine Phasenbeziehung von 1 : 1. Mit geeigneter Eichung kann daher der Elevationswinkel mit einer Genauigkeit bestimmt werden, die im wesentlichen durch den Fehler des Phasendetektors gegeben ist. Fig.6 zeigt gleichzeitig die Diagramme und einzelnen Amplituden der Signale, die an den Anschlüssen A und B auftreten. Diese Signale SA und Sg haben im wesentlichen konstante Amplitude über den Elevationsbereich, was wesentlich ist, um die Einflüsse des Rauschens im Ausgangssignal zu vermindern.
Die allgemeine Beziehung zwischen dem Elevationswinkel und der Phasenverschiebung an den Endanschlüssen der Phasenkette kann in zwei Teilen betrachtet werden. Der Hauptfaktor bei der Analyse dieser Beziehung ist die Verbindungspunktentfernung. Nimmt man eine hypothetische Antenne an, bei der keine Überlappung zwischen den von den einzelnen Speiseelementen überstrichenen Sektoren stattfindet, so besitzt diese als Diagramm des Elevationswinkels in Abhängigkeit der Phasenverschiebung eine Treppenkurve, welche einen einzelnen Winkelwert für jedes Speiseelement besitzt. Beispielsweise weist das resultierende Diagramm 7 für die Phasenkette nach F i g. 3 mit sieben Empfangskanälen, welche untereinander eine Phasenverschiebung mit 200 aufweisen, gleich abgestufte Werte der Phasenverschiebung zwischen den Werten + 120 und 1200 auf. Jeder feste Wert der Phasenverschiebung würde für alle Werte des Elevationswinkels innerhalb eines der von den Speiseelementen bedeckten Sektoren gelten. Um eine ununterbrochene Änderung des Wertes in Abhängigkeit des betrachteten Sektors zu erreichen, muß jedes einzelne Speiseelement derart angeordnet werden, daß sich sein Diagramm mit den anderen wesentlich überlappt. Dann ist der Elevationswinkel in Abhängigkeit mit der Phasenverschiebung eine linear ununterbrochene Funktion. Da ein solches Diagramm der Phasenverschiebung von der Charakteristik des Antennensystems abhängt und diese Charakteristik nicht leicht analytisch ausgedrückt werden kann, kann auch die Funktion, welche durch das Diagramm der Phasenverschiebung symbolisiert wird, nicht leicht analytisch ausgedrückt werden. Aus diesem Grund muß das System empirisch erstellt werden.
Hierbei ist zu beachten, daß eine möglichst große Anzahl einzelner Speiseelemente vorgesehen werden sollte. Aus baulichen Rücksichten hat diese Anzahl jedoch eine Begrenzung bei etwa zehn, falls in einem praktischen Ausführungsbeispiel Hornstrahler angewendet werden sollen.
Falls der Abstand der Verbindungspunkte der Phasenkette nach F i g. 3 10 oder 300 gemacht würde und die gleiche Anzahl der Kanäle behalten würde, würde das Diagramm seinen allgemeinen gleichen Verlauf behalten, jedoch würde der Bereich der Phasenverschiebung von etwa 240 bis etwa 120 bzw.
3600 geändert. Demgemäß ist die gesamt erreichbare Änderung der Phasenverschiebung in Abhängigkeit vom Elevationswinkel direkt proportional zur Abstufung der Verbindungspunkte der Phasenkette.
Aus diesem Grund kann die Auflösung des Systems dadurch erhöht werden, daß die Teile der Phasenkette auseinandergezogen werden; jedoch ergeben sich mehrere eindeutige Ablesungen, wenn die gesamte Phasenlänge der Phasenkette 1800 überschreiten, weil dann das Ausgangssignal entsprechend mehr als 3600 überstreicht.
Es kann erwartet werden, daß Abänderungen der Auslegung, wie beispielsweise verschiedene relative Phasenverschiebungen zwischen den Anzapfungen, vorteilhaft sein können. Beispielsweise ist es häufig wünschenswert, die Abstufung von Paaren von Anzapfungen in der Nähe der Enden der Phasenkette zu erhöhen. Der Grund hierfür ist, daß die von einem in der Nähe der Grenzen eines Sektors befindlichen Ziel empfangenen Signale Beträge von weniger Speiseelementen aufweisen, und eine entsprechende Auswertung der Phasenkette wird dienlich sein, um diese Änderungen zu kompensieren.
Ein weiterer Gesichtspunkt ist der, daß Signale mit gleicher Amplitude an den Enden der Phasenkette erzeugt werden sollten, um Rauchstörungen zu vermindern.
Fig.7 zeigt das Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung, wobei zwei gemeinsame Phasenketten benutzt werden, um Grob- und Feinwerte beim PhasenvergIeich zu ermitteln. Die Auslegung der groben Phasenkette ist identisch mit der des Systems nach Fig. 1, und daher sind die gleichen Bausteine mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, jedoch jeweils mit einem Strich versehen. Diese bereits beschriebenen Teile schließen die Speiseelemente 11' usw., die Mischstufen 21' usw., den Oszillator 86' usw., die Zwischenfrequenzverstärker 31' usw. die Verbindungspunkte 41' usw., die begrenzenden Verstärker 82' und 83' und den Phasendetektor 84' ein. Das feine Phasenvergleichsnetzwerk besteht aus einer zweiten Phasenkette 81A mit Endanschlüssen A', B', die mit einem zweiten Paar von begrenzenden Verstärkern 82A und 83A verbunden sind, deren Ausgänge an den Eingängen eines zweiten Phasendetektors 84A liegen. Die einzelnen Bauteile des feinen Phasenvergleichsnetzwerkes sind identisch mit dem groben Phasenvergleichsnetzwerk, abgesehen davon, daß die Länge einzelner Teile der Übertragungsleitung zwischen den Anzapfungspunkten 41A, 42A, 43A usw. bis 47A der Phasenkette von einer Länge sind, die geeignet ist, eine größere Phasenverschiebung zwischen den Anschlüssen zu erzielen als die Phasenverschiebung, welche in der Phasenkette 81' erzeugt wird. Die ausgewählte Phasenverschiebung und die deswegen erforderliche Länge der einzelnen Phasenkettenteile wird durch das gewünschte Verhältnis von Phasenwinkel zu Elevationswinkel bestimmt.
Die Eingangssignale für die feine Phasenkette 81A werden von getrennten, isolierten Ausgängen der Zwischenfrequenzverstärker 31', 32', 33' usw. abgenommen, parallel zu den entsprechenden Ausgängen der groben Phasenkette 81' mit den Leitungen51A, 52A, 53A usw. bis 57A. Das Ausgangs- signal des feinen Phasenvergleichsnetzwerkes aus dem Phasendetektor 84A wird mit dem Ausgangssignal des groben Phasenvergleichsnetzwerkes im Anzeigegerät 85A kombiniert.
F i g. 8 zeigt als Diagramm die Abhängigkeit des Phasenwinkels vom Elevationswinkel 6 im feinen Phasendetektor 84A nach Fig. 7. Wie in Fig. 6 wird diese Kurve durch die benutzte Antennenzeile bestimmt und die Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Anzapfungen der Übertragungsleitung. Die aus den Empfangssignalen nach F i g. 5 resultierende Kurve und eine 900-Phasenverschiebung zwischen den Anzapfungen der Phasenkette erscheint als eine Mehrzahl von im wesentlichen geraden Linien mit jeweils der gleichen Steigung und mit Unterbrechungen zwischen sich bei Erhöhung des Elevationswinkels. Die Phasenwerte, welche am Phasendetektor auftreten, sind eine kontinuierliche Funktion des Elevationswinkels, welcher zyklisch durch die Werte +180 und - 1800 läuft. Demgemäß tritt ein hoher Wechselwert im Phasenwinkel in Abhängigkeit vom Elevationswinkel und eine dementsprechende Genauigkeit auf. Da eine Mehrzahl von Werten für den Elevationswinkel bei einem gegebenen Phasenwinkel auftritt, ist das ursprüngliche Grobphasenvergleichsnetzwerk notwendig, um diese Mehrdeutigkeit zu beseitigen.
In beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung nach F i g. 1 und 7 werden die gemeinsamen Phasenketten in der Schaltung eingefügt, nachdem die Echosignale gemischt und verstärkt sind. Die vektorielle Addition der einzelnen Signale kann entweder vor der Verstärkung oder der Mischung durchgeführt werden, was von den benutzten Signalfrequenzen abhängt. Im allgemeinen werden die Dimensionen der Übertragungsleitungen bei höherer Signalfrequenz unpraktisch klein, falls die angegebenen Phasen ab stufungen benutzt sind. Diese Überlegung erfordert im allgemeinen, daß die gemeinsame Phasenkette Signale im Zwischenfrequenzbereich verarbeitet. Die Verstärkung oder Mischung und Verstärkung wird dann am Ausgang der gemeinsamen Phasenkette durchgeführt.
Selbstverständlich sind auch andere Antennen in Verbindung mit der angegebenen Schaltung nach der Erfindung brauchbar, soweit sie eine Mehrzahl von Signalen abgeben, deren Amplitude eine Funktion des Einfallwinkels auf die Antenne ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Peiler, bei dem von räumlich getrennten Antennen zwei Spannungen einer Phasenvergleichseinrichtung zugeführt sind, deren Ausgangsspannung ein Maß für den Peilwinkel ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zur räumlichen Peilung die zwei Spannungen am Anfang und am Ende einer elektrischen Kettenschaltung abgegriffen sind, die Anzapfungen aufweist, zwischen denen ein fester, von der gewünschten Peilgenauigkeit abhängiger Phasenunterschied besteht, daß an jeder dieser Anzapfungen eine Richtantenne angeschaltet ist, deren Diagramm sich so mit dem Diagramm der benachbarten, in einer senkrechten Zeile angeordneten Antennen überlappt, daß eine von einem Ziel ausgehende elektrische Schwingung gleichzeitig von mehreren Antennen empfangen wird und daß die Zeile azimutal schwenkbar ist.
2. Peiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusatzliche, gleichfalls Anzapfungen aufweisende elektrische Kettenschaltung vorgesehen ist, daß deren Anzapfungen aufeinanderfolgend mit aufeinanderfolgenden Anzapfungen der anderen Kettenschaltung rückwirkungsfrei parallel geschaltet sind und phasenmäßig dichter aufeinanderfolgen als diejenigen dtr anderen Kettenschaltung und daß zur Grobpeilung zwei Spannungen am Anfang und am Ende der anderen Kettenschaltung und zur Fein- peilung zwei Spannungen am Anfang und am Ende der zusätzlichen Kettenschaltung abgegriffen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 879404, 906584, 910781; schweizerische Patentschrift Nr. 258 343; USA.-Patentschrift Nr. 2 568 250; »Aviation Week« (71) vom 27. 7. 1959, S. 71 bis 74; »Introduction to monopulse«, 1959, S. 51.