DE1197633B

DE1197633B - Anordnung zur Messung des Abstandes zwischen zwei voneinander entfernten Stationen

Info

Publication number: DE1197633B
Application number: DES51241A
Authority: DE
Inventors: Trevor Lloyd Wadley
Original assignee: SOUTH AFRICAN COUNCIL SCIENTIF
Current assignee: SOUTH AFRICAN COUNCIL SCIENTIF
Priority date: 1955-11-15
Filing date: 1956-11-14
Publication date: 1965-07-29
Also published as: NL113584C; GB811762A; FR1210627A; US2907999A; CH348430A; DE1197633C2

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WWW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIc

Deutsche Kl.: 42 c-18

1197 633
S51241IXb/42c 14. November 1956 29. Juli 1965

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung des Abstandes zwischen zwei voneinander entfernten Stationen, vor allem für Vermessungszwecke, etwa zur Festlegung der Länge einer Basislinie für eine trigonometrische Landesvermessung.

Bei der Landesvermessung wird bekanntlich zunächst eine sogenannte Basislinie, eine gerade Strecke, genau vermessen, d. h. in ihrer Richtung und ihrer Länge so genau wie möglich aufgenommen. Mit dieser Basislinie als eine Seite werden Dreiecke gebildet und auf diese Weise die Lage der übrigen, sogenannten trigonometrischen Punkte und der anderen Seiten des Dreiecks bestimmt, die dann ihrerseits als Basislinien für weitere Dreiecke verwendet werden. Die Genauigkeit, mit der die ursprüngliche Basislinie vermessen worden ist, ist deshalb maßgebend für die Genauigkeit des ganzen trigonometrischen Netzes, so daß an die Genauigkeit der Vermessung einer solchen Basislinie sehr hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Es war deshalb bisher üblich, solche Basislinien mit Invardraht oder Bandapparaten zu messen; mit solchen Meßverfahren können selbstverständlich nur verhältnismäßig kurze Strecken gemessen werden, etwa in der Größenordnung von einem oder einigen wenigen Kilometern. Damit werden die Flächen der einzelnen Vermessungsgrunddreiecke ziemlich klein.

Es ist deshalb bereits seit langem ein Meßverfahren erwünscht, mit dem Basislinien in der Größenordnung von beispielsweise 30 km in der erforderlichen Genauigkeit gemessen werden können, d.h. mit einer Genauigkeit der Längenmessung von besser als 2 · 10~⁶.

Zusätzlich zu der Genauigkeitsfrage tritt das Problem auf, daß die verwendeten Geräte tragbar sein müssen, weil die Vermessung häufig in unwegsame Gegenden führt.

Es ist zwar eine Anordnung zur Messung des Abstandes zwischen zwei an voneinander entfernten Stationen aufgestellten, verschiedene Meßfrequenzen als Modulation verschiedener Trägerfrequenzen sendenden Sende-Empfangs-Anlagen für Zwecke der Flugzeugnavigation bekanntgeworden, deren jede eine Vergleichfrequenz aus der Schwingung der örtlichen Meßfrequenz und der von der Gegenstation empfangenen Meßfrequenz bildet und bei der in wenigstens einer Station die so erhaltene Vergleichsfrequenz der örtlichen Trägerfrequenz zusätzlich zur Meßfrequenz aufmoduliert und in der anderen Station ein Phasenvergleich zwischen der empfangenen und der örtlich gebildeten Vergleichsfrequenz durchgeführt wird.

Anordnung zur Messung des Abstandes zwischen zwei voneinander entfernten Stationen

Anmelder:

South African Council for Scientific and Industrial Research, Pretoria (Südafrika)

Vertreter:

Tipi.-Ing. H.Klaus Bernhardt, "Patentanwalt,
München 23, Mainzer Str.5

Als Erfinder benannt:

Trevor Lloyd Wadley, Pretoria (Südafrika)

Beanspruchte Priorität:

Südafrika vom 15. November 1955, -Niederlande vom 15. Februar 1956

Bei dem Bau dieser bekannten Anordnungen muß der Konstrukteur davon ausgehen, daß die empfangenen Signale von dem Sendesignal der gleichen Station gestört werden. Deshalb sind Maßnahmen zur Entkopplung des Empfängers gegenüber dem Sender notwendig. Entweder wurde zu diesem Zweck der Sender entfernt vom Empfänger aufgestellt oder — wenn wegen verschiedener Unzuträglichkeiten davon abgesehen wurde — im Empfänger eine entsprechende Filteranordnung vorgesehen. Derartige Filter müssen, da der Empfänger von dem in seiner Nähe liegenden Sender der gleichen Station mit einem starken Signal beaufschlagt wird, einen sehr geringen Durchlaß im Sperrbereich aufweisen und wegen der großen Breite phasenstarr von dem Sender der Gegenstation zu empfangenden Frequenzbandes und des demgegenüber verhältnismäßig geringen Abstandes der empfangenen Trägerfrequenz von der Senderfrequenz mit großer Flankensteilheit ausgelegt sein. Daraus ergibt sich nicht nur ein erheblicher technischer Aufwand, sondern auch eine starke Dämpfung der vom Filter durchgelassenen, vom Sender der Gegenstation empfangenen Signale, so daß deren Demodulation in der Regel erst nach entsprechender Verstärkung möglich ist. Die dafür erforderlichen Verstärker müssen, da die üblichen Verstärkerelemente bei der Höhe der Trägerfrequenz des Signals an Wirksamkeit einbüßen, ebenfalls besonders aufwendig werden.

509 628/94

Durch die Erfindung soll deshalb eine Anordnung impulserzeugenden Stromkreis 64 zuzuleiten. Die der bekannten Art verfügbar gemacht werden, bei Ausgangsimpulse, die auf Grund ihrer Ableitung aus der die eingangs erörterten Schwierigkeiten nicht der Vergleichsfrequenz f_b — f„ die dieser entauftreten und mit der trotzdem die für geodätische sprechende Folgefrequenz f_b — f„ haben, werden zu Zwecke erforderliche Genauigkeit erreichbar ist. 5 dem Generator 22 als die erwähnte zweite Modula-Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge- tionsspannung nach 61 geleitet Die schließlich von löst, daß in jeder Station die örtlich modulierte dem Sender 23 vom Punkt B zum Punkt P ausTrägerfrequenz der empfangenen modulierten Trä- gestrahlte Schwingung hat demnach eine Fregerfrequenz Oberlagert und das entstehende Fre- quenz f_el, die frequenzmoduliert ist mit f_b und mit quenzgemisch einem Filter zugeführt wird, so daß 10 Impulsen der Folgefrequenz f_b — f_p. eine mit der Differenzfrequenz der beiden Meß- Der Mischkreis 33 im Punkt P erhält ähnlich dem

frequenzen als Vergleichsfrequenz modulierte Zwi- Kreis 26 in Punkt B zusätzlich zu der Ausgangsschenfrequenz entsteht, deren Modulationsträger schwingung des Generators 11 die Schwingung, gleich der Differenzfrequenz zwischen den beiden welche durch den Empfänger 31 vom Punkt B empverschiedenen Trägerfrequenzen ist, und daß in jeder 15 fangen wird, also eine Schwingung der Frequenz f_c, Station die modulierte Zwischenfrequenz einem De- moduliert mit der Frequenz f_p, und eine Schwingung tektorkreis zugeführt wird. Bei einer solchen Anord- der Frequenz f_ci, moduliert mit der Frequenz f_b, nung ist die Entkopplung zwischen Sender und Emp- und mit Impulsen der Folgefrequenz f_b — f_p. Die fänger nicht notwendig. In dem durch die Erfindung Kombinationsschwingung am Ausgang des Kreise» 33 entstehenden Frequenzgemisch ist der Abstand des _So enthält also eine Komponente der Frequenz f_c — fci Modulationsträgers der auszusiebenden Schwingung als Zwischenfrequenz, die mit der Frequenz f_b — f_p von der nächstgelegenen Frequenz viel größer und, _als andere Vergleichsfrequenz amplitudenmoduliert weil zwei eng benachbarte Meßfrequenzen benutzt j_st. Diese wird durch den Filterkreis 71 ausgesiebt werden, die Bandbreite wesentlich kleiner als in dem J_n dem Zahlenbeispiel ist dies eine Schwingung mit nach dem Stand der Technik zu filternden Frequenz- _{35 emer} Frequenz von 33 MHz, die mit 1 kHz ampligemisch mit denselben Anfangsfrequenzen. Außer- tudenmoduliert ist Diese Ausgangsschwingung wird dem ist im Bereich der niedrigeren Zwischenfrequenz _zu dem Amplitudendetektorkreis 72 geleitet, um die eine einfache Verstärkung möglich. Schließlich er- Schwingung der Frequenz ft,— f„, die andere Vergibt ein Mischkreis auch dann noch ein auswertbares gleichsfrequenz, als Eingangssteuerschwingung für Ausgangssignal, wenn die Amplitude eines der Ein- ₃₀ einen Kreis 73 zu gewinnen, der die erforderlichen gangssignal für die Gleichrichtung bereits unter- Kreisablenkspannungen für eine als Phasenindikator schwellig wäre. vorgesehene Braunsche Röhre 40 liefert. Die Aus-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Form gangsspannung des Filterkreises 71 wird ferner zu eines Blockschaltbildes in der Zeichnung dargestellt einem Frequenzdiskriminator 74 geleitet der vor-In dem Meßpunkt P erzeugt ein Generator 10 35 gesehen ist, um die Impulsmodulationskomponente eine erste Meßfrequenz f„ geeigneter Größe, z.B. der Frequenz i_b — f_p, der ersten Vergleichsfrequenz, 10 MHz. Diese wird als Modulationsfrequenz zu dem aus der von B empfangenen Schwingung auszuson-Generator 11 geleitet der eine Trägerfrequenz f_c ge- dem, welche zu einer passenden Elektrode der eigneter Größe erzeugt z. B. 3000 MHz. Die mit f_p Braunschen Röhre geleitet wird, um einen Ausschlag modulierte iesultieread© Ausgangsschwingung wird 40 des Röhrenstrahls entweder nach innen oder außen durch einen Sender 12 zu dem Punkt B übertragen _yon seiner normalen Kreisbahn hervorzurufen oder und außerdem als eine Eiögsngsschwingung zu einem um die Intensität des Strahls durch den empfangenen Miflchkreis 33 geleitet, der später erläutert wird. Impuls zu modulieren.

Im Punkt B erzeugt ein zweiter Generator 21 eine Als Alternative zur Impulsmodulation kann die

zweite Meßfreqnenz f_b geeigneter Größe, die ver- 43 Schwingung der Frequenz f_b — f_p, die erste Verschieden von f_p ist und beispieleweise einen Wert gleichsfrequenz, die von dem Detektorkreis 63 ervon 9,999MHz aufweist Diese wird als Modula- halten wird, in dem Generator 22 auf die Trägertjonsfrequenz zu einem weiteren Generator 22 ge- schwingung f_ci direkt in Sinusform auf moduliert leitet der mit einer Trägerfrequenz f_cl arbeitet, die werden.

verschieden von f_e ist und z. B. 3033 MHz beträgt. 50 Zur Erläuterung der Wirkungsweise werden die Der Generator 22 fet noch mit einer weiteren Modu- Phasenverzögerungen der Frequenz f_p bzw. f_b auf laticmsspannung 61 beschickt. Die Ausgangsspan- dem Weg von einer Station zur anderen mit ρ bzw. b Quag des Generator» 22 wird durch den Sender 23 bezeichnet. Die an der Gegenstation B aus der nach dem Punkt P gestrahlt und außerdem zu einem phasenverzögerten Frequenz f_p und der örtlichen Mischkreis 26 geleitet der von einem Schwingung- 55 Frequenz f_& gebildete Differenzfrequenz f_b — f_p ge~ empfänger 25 mit der von P empfangenen Schwin- langt dann als eine Vergleichsfrequenz zum Sender gang gereist wird. Da hiernach dem Misch- der Gegenstation mit der Phasenverzögerung — ρ kreis M die Trägerfrequenz f_cl moduliert mit _ond erreicht die Meßstation P mit der Phasenverder Frequenz f_b und die Trägerfrequenz f_c moduliert zögerung b - 2p. Gleichzeitig erreicht die Freust der Frequenz /„ zugeführt werden, entsteht in 60 quenz f_b die Meßstation mit der Phasenverzögeitai OEoe Zwiscnenfrequeaz f_c~f_cl, welche durch rung b, so daß die dort gebildete Differenzfredk> Dffiereaz der beiden Meßfrequenzen f_b~f_p als queaz f_b~f_p, als die andere Vergleichsfrequenz, eine Vesglektefreqoenz amplitudenmoduliert ist Bei ebenfalls die Phasenverzögerung b aufweist Der dem ZaBenbeispiel ist die Zwischenfrequenz 33 MHz von dem Phasenindikator 40 angezeigte Phasenunterrad Ä V^eKhifasquenz 1 kHz. Diese Zwischen- 65 schied zwischen den beiden Vergleichsfrequenfreqneoz ifxcif mtttefe des Filterkreises 62 ausgesiebt zen f_b — f_p an der Meßstation ergibt sich damit zu und ζ« einem I>e3Bod»lator 63 geleitet, um die Mo- 2 p, der doppelten Phasenverzögerung der Fredulationskomponente /₆ - f„ zn gewinnen und einem quenz f_p auf dem Weg von der Meß- zur Gegen-

station, ist also proportional der zu messenden Entfernung. Durch Kalibrierung der Anordnung, etwa durch Festlegung des Nullpunktes des Meßindikators, brauchen bei dieser Anordnung nur die Strecken beberücksichtigt zu werden, in denen die beiden Meß- frequenzen eine konstante Phasenverzögerung in den beiden beteiligten Geräten erfahren. Bei geschickter Anordnung ist es möglich, diese Strecken praktisch gleich Null zu machen, so daß eine Kalibrierung mit Rücksicht auf irgendwelche Bauelemente und deren Halterung nicht erforderlich wird. Das ist darauf zurückzuführen, daß die eigentlichen Meßfrequenzen /p und f_b nach dem Mischvorgang nicht mehr benötigt werden, weil die aus ihnen abzuleitende Information in anderer Weise vorliegt, und der Mischkreis kann in unmittelbarer Nähe der Sende- und Empfangsantenne angeordnet werden.

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zur Messung des Abstandes zwischen zwei an voneinander entfernten Stationen aufgestellten, verschiedene Meßfrequenzen als Modulation verschiedener Trägerfrequenzen sendenden Sende-Empfangs-Anlagen, deren jede as eine Vergleichsfrequenz aus der Schwingung der örtlichen Meßfrequenz und der von der Gegenstation empfangenen Meßfrequenz bildet und bei der in wenigstens einer Station die so erhaltene Vergleichsfrequenz der örtlichen Trägerfrequenz zusätzlich zur Meßfrequenz aufmoduliert und in der anderen Station ein Phasenvergleich zwischen der empfangenen und der örtlich gebildeten Vergleichsfrequenz durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Station die örtlich modulierte Trägerfrequenz der empfangenen modulierten Trägerfrequenz überlagert und das entsprechende Frequenzgemisch einem Filter zugeführt wird, so daß eine mit der Differenzfrequenz der beiden Meßfrequenzen als Vergleichsfrequenz modulierte Zwischenfrequenz entsteht, deren Modulationsträger gleich der Differenzfrequenz zwischen den beiden verschiedenen Trägerfrequenzen ist, und daß in jeder Station die modulierte Zwischenfrequenz einem Detektorkreis zugeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 884 831;
britische Patentschrift Nr. 671661;
Stanner, »Leitfäden der Funkortung«,
misch-Partenkirchen, 1952, S. 73.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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