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Verfahren und Anordnung zur Winkelbestimmung von einem Fahrzeug oder
Flugzeug aus Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Winkelbestimmung von
einem Fahrzeug oder Flugzeug aus in bezug auf einen Sender elektromagnetischer Hochfrequenzschwingungen
mit einem wenigstens einen Teil des Raumes dem Höhen- oder Seitenwinkel nach abtastenden
Richtstrahl, bei dem die Hochfrequenzschwingung in Abhängigkeit von dem die augenblickliche
Lage des Richtstrahls kennzeichnenden Winkel moduliert ist, sowie auf Anordnungen
zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Es ist eine Anordnung dieser Art bekannt, bei der die Hochfrequenzschwingung
durch ein Niederfrequenzsignal moduliert ist, das seinerseits in Abhängigkeit von
der augenblicklichen Lage des Richtstrahls frequenzmoduliert ist, wobei die Frequenzmodulation
die Information unabhängig von der Leistung, mit welcher der Richtstrahl empfangen
wird, verfügbar macht. Die Frequenzmodulation des Niederfrequenzsignals kann jedoch
in bestimmten Fällen zu sehr großen Frequenzhüben führen. Die Meßschaltungen sind
dann sehr kompliziert, und es wird eine beträchtliche Modulationsbandbreite zur
Übertragung einer einzigen Winkelinformation eingenommen.
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Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der zuvor
angegebenen allgemeinen Art, das jedoch den geschilderten Nachteil nicht aufweist.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß die Hochfrequenzschwingung
mit n Unterträgern moduliert ist (wobei n eine ganze Zahl und größer als 1 ist),
deren Frequenzen Vielfache einer gleichen Grundfrequenz sind, daß einer der Unterträger
nicht moduliert ist und als Bezugsphase dient, während die übrigen Unterträger in
Abhängigkeit von dem Winkel phasenmoduliert sind, und daß empfangsseitig die Phasen
der phasenmodulierten Unterträger mit der Phase des nichtmodulierten Unterträgers
verglichen werden, nachdem durch eine Frequenzvervielfachung die Frequenzen aller
Unterträger auf den gleichen Wert gebracht worden sind.
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Für die Form des verwendeten Richtstrahls genügt es bei einer Höhenwinkelmessung,
daß der Richtstrahl in jeder Azimutebene des von der Messung erfaßten Azimutsektors
eine Keule bildet, die im wesentlichen symmetrisch zu beiden Seiten einer Achse
maximaler Strahlungsleistung ist, und daß diese Achsen maximaler Strahlungsleistung
wenigstens annähernd den gleichen augenblicklichen Höhenwinkel haben.
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Unter Berücksichtigung dieser zweiten Bedingung können zwei Hauptantennentypen
unterschieden werden, und zwar je nach der Fläche, welche der
Ort der Achsen maximaler
Strahlungsleistung in den verschiedenenAzimutebenen ist und die als »Achsenfläche«
des Richtstrahls bezeichnet wird: Entweder hat diese Achsenfläche die Form einer
Kegelmantelfläche um eine vertikale Achse, so daß sie in der Azimutrichtung entweder
den ganzen Horizont bestrahlt oder durch zwei vertikale Ebenen begrenzt ist, die
durch die Kegelachse gehen - in diesem Fall ändert sich während der Bewegung des
Richtstrahls der Scheitelwinkel des Kegels, und alle Achsen maximaler Strahlung
haben im gleichen Zeitpunkt den gleichen Höhenwinkel, welcher der Höhenwinkel des
Richtstrahls ist, oder die Achsenfläche ist eben und durch zwei durch den Ursprung
des Richtstrahls gehende vertikale Ebenen begrenzt; dann haben die verschiedenen
Achsen maximaler Strahlungsleistung während der Bewegung des Richtstrahls nur annähernd
den gleichen Höhenwinkel. In diesem Fall bezeichnet man als Höhenwinkel des Richtstrahls
den Winkel zwischen der Achsenebene und der horizontalen Ebene.
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Für eine Messung des Azimutwinkels genügt es, daß der Richtstrahl
in jeder Höhenwinkelebene des von der Messung erfaßten Höhenwinkelsektors eine Keule
aufweist, die im wesentlichen symmetrisch zu einer Achse maximaler Strahlungsleistung
ist, und daß alle diese Achsen wenigstens annähernd den gleichen augenblicklichen
Azimutwinkel haben.
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Im allgemeinen wird in diesem Fall eine ebene Achsenfläche verwendet,
also ein Richtstrahl, der
symmetrisch in bezug auf eine vertikale
Ebene ist, wobei sich diese vertikale Ebene um eine durch den Ursprung des Richtstrahls
gehende vertikale Achse dreht; diese Bewegung kann so erfolgen, daß entweder der
ganze Azimutbereich oder nur ein vorgegebener Azimutsektor bestrichen wird. In diesem
Fall haben sämtliche Achsen maximaler Strahlungsleistung den gleichen augenblicklichen
Azimutwinkel, welcher der Azimutwinkel des Richtstrahls ist.
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Der Höhenwinkel (oder Azimutwinkel) der Achsenfläche wird also als
der Höhenwinkel (oder Azimutwinkel) des Richtstrahls angesehen, und die Unterträger
werden in Abhängigkeit von diesem Winkel moduliert.
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Das Signal, welches in dem Fahrzeug oder Flugzeug festgestellt wird,
wenn dieses von dem Richtstrahl überstrichen wird, liefert eine Anzeige für den
eigenen Höhenwinkel (oder Azimutwinkel).
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Bei Anwendung eines Richtstrahls, der im wesentlichen symmetrisch
in bezug auf eine Achsenfläche maximaler Strahlung ist, ist ein zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens dienender Sender vorzugsweise so ausgebildet, daß
ein stabilisierter Oszillator an n Frequenzvervielfacher geschaltet ist, die aus
der Oszillatorschwingung die n Unterträger bilden, deren Frequenzen unterschiedliche
Vielfache der Oszillatorschwingung sind und (n - 1) Phasenmodulatoren speisen, welche
(n - 1) Unterträger nach verschiedenen Funktionen des Höhenwinkels (bzw. des Seitenwinkels)
der Achsenfläche phasenmodulieren, und daß mittels eines Modulators die Hochfrequenzschwingung
mit einem Signal moduliert wird, das aus der Summe der (n - 1) phasenmodulierten
Unterträger und des nichtmodulierten Unterträgers besteht.
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Ein Empfänger zur Verwendung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
enthält vorzugsweise einen Demodulator zur Gewinnung des Modulationssignals n, daran
angeschaltete Filter zur Trennung der n Unterträger, die über Frequenzvervielfacher
und synchronisierte Oszillatoren n kontinuierliche Schwingungen bilden, die alle
die gleiche Frequenz haben und wovon jede eine Phase aufweist, die der Phase des
zugehörigen Unterträgers gleich ist, und die eine Anordnung zur Messung der Phasenwinkel
zwischen der kontinuierlichen Schwingung, die dem nichtmodulierten Unterträger zugeordnet
ist, und jeder der übrigen kontinuierlichen Schwingungen speist.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert.
Darin zeigt Fig. 1 das Blockschaltbild der Modulationsschaltungen eines Senders
nach der Erfindung, F i g. 2 das Blockschaltbild eines Empfängers nach der Erfindung
zur Verwendung für den Fall, daß die Hochfrequenzschwingung mit den Unterträgern
amplitudenmoduliert ist, Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des
Empfängers von F i g. 2 und F i g. 4 ein Blockschaltbild der Anderungen, die an
dem Empfänger von F i g. 2 für den Fall vorzunehmen sind, daß die Hochfrequenzschwingung
frequenzmoduliert ist.
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Die Erfindung wird nachstehend als Beispiel für den Fall beschrieben,
daß ein Flugzeug für einen Landevorgang in jedem Augenblick seinen Höhenwinkel kennen
soll. Die angegebenen Zahlenwerte sind natürlich nur als einfache Beispiele anzusehen.
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Ein am Eingang der Landebahn angebrachter Sender strahlt eine Keule
aus, die eine Symmetrieebene im zuvor angegebenen Sinn aufweist und deren Öffnungswinkel
der Höhe nach in jeder Azimutebene des erfaßten Raumbereichs annähernd 110 bei 3
db zu beiden Seiten der Richtung der maximalen Strahlungsleistung in der betreffenden
Azimutebene beträgt.
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Als Beispiel sei ferner angenommen, daß der Gesamtöffnungswinkel
des Richtstrahls der Höhe nach in den verschiedenen Azimutebenen des erfaßten Bereichs
120 beträgt.
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Diese Keule tastet den Raum der Höhe nach in einem Bereich ab, der
durch zwei Ebenen begrenzt ist, welche um 2 bzw. 450 gegen die waagerechte Ebene
im Ort des Senders geneigt sind. In bezug auf diese waagerechte Ebene soll der Höhenwinkel
bestimmt werden. Die Abtastung erfolgt ohne Azimutdrehung, so daß der erfaßte Bereich
in waagerechter Richtung durch die nutzbare Azimutbreite des Richtstrahls begrenzt
ist, die beispielsweise + 100 zu beiden Seiten der mittleren Azimutebene beträgt.
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Der Richtstrahl tastet den Höhenwinkelsektor nach einer Funktion
S(t) ab, die zägezahnförmig, sinusförmig oder auf ähnliche Weise verlaufen kann.
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Die Sendung kann bei wachsendem S, bei abnehmendem S oder auch in
beiden Richtungen stattfinden.
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Es wird lediglich vorausgesetzt, daß der Empfangspunkt ausreichend
oft (beispielsweise fünfmal pro Sekunde) in einer ungefähr regelmäßigen Folge überstrichen
wird.
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Die zur Erzeugnug des Richtstrahls verwendete Hochfrequenzschwingung
von 4000 MHz wird mit drei Unterträgern von 60, 80 bzw. 90 MHz moduliert, von denen
der erste nicht moduliert ist, während die beiden anderen in Abhängigkeit von dem
augenblicklichen HöhenwinkelS(t) des Richtstrahls phasenmoduliert sind. In F i g.
1 sind die Modulationsschaltungen des Senders dargestellt.
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Diese Anordnung enthält einen Oszillator 101, der eine Frequenz von
10 kHz abgibt und beispielsweise durch einen Quarz stabilisiert ist. Er liefert
eine Schwingung der Phase mit (mit der Kreisfrequenz o = 2s 10 000) und speist drei
Frequenzvervielfacher 102, 103 und 104, welche ihre Eingangsfrequenz mit 6, 8 bzw.
9 multiplizieren. Man erhält also an ihren Ausgängen Schwingungen mit den Phasen
6 w t, 8 cot t bzw. 9 co t.
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Die Ausgangs signale der Frequenzvervielfacher 103 und 104 werden
jeweils einem Phasenmodulator 105 bzw. 106 zugeführt. Jeder dieser Phasenmodulatoren
empfängt an seinem Modulationseingang ein Signal s(t), das von einer Anordnung 107
geliefert wird, die mechanisch oder elektromechanisch über eine Verbindung 108 mit
der Antennenbewegung gekoppelt ist. Der Modulator 105 ist so eingestellt, daß der
Unterträger von 80 kHz nach der Funktion 2n S p g 45 phasenmoduliert wird, wobei
die Phasep in Bogengraden und der Winkel S in Winkelgraden ausgedrückt ist. Der
Modulator 106 ist so eingestellt, daß der Unterträger von 90 kHz nach der Funktion
20 = 20n S 8 45
phasenmoduliert wird, wobei die Phase p' gleichfalls
in Bogengraden ausgedrückt ist.
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Man erhält also an den Ausgängen der Phasenmodulatoren 105 und 106
Schwingungen mit den Phasen 8wt + p bzw. 9wt + p'.
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Die Schaltungen sind vorzugsweise so eingestellt, daß die beiden
modulierten Schwingungen sowie die vom Frequenzvervielfacher 106 gelieferte nichtmodulierte
Schwingung mit der Phase 6 w t die gleiche Amplitude haben. Diese drei Schwingungen
werden in der Schaltung 109 in an sich bekannter Art linear addiert. Der Ausgang
der Schaltung 109 ist mit dem Modulationseingang eines Amplitudenmodulators 110
verbunden, dem außerdem am Eingang 111 die Hochfrequenzschwingung von 4000MHz zugeführt
wird und der an seinem Ausgang die zur Aussendung des Richtstrahls verwendete modulierte
Hochfrequenzschwingung abgibt.
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Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer Ausführungsform des Empfängers,
der an Bord des Flugzeugs angebracht ist. Eine Antenne 1 speist eine Mischstufe
2, die außerdem an einen tÇberlagerungsoszillator 3 angeschlossen ist. Auf die Mischstufe
2 folgt ein Zwischenfrequenzverstärker 4, dessen Ausgang einerseits mit einem ersten
Demodulator 4 a verbunden ist, dessen Ausgangssignal dem Verstärker 4 zur Durchführung
einer automatischen Verstärkungsregelung zugeführt wird, und andererseits parallel
dazu mit einem zweiten Demodulator 5. Auf den Demodulator 5 folgt ein Niederfrequenzverstärker
6, dessen Ausgang mit einem normalerweise gesperrten zweiten Niederfrequenzverstärker
8 verbunden ist und parallel dazu mit einem Detektor 6 a. Der Detektors ist einerseits
mit dem Verstärker 6 zur Durchführung einer automatischen Verstärkungsregelung verbunden
und andererseits mit einer Schwellwertanordnung 6 b, auf die eine Schaltung 7 folgt,
welche einen Verstärker und einen Begrenzer enthält und deren Ausgang mit einer
Elektrode des Verstärkers 8 zu seiner Entsperrung verbunden ist.
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Die Zeitkonstante der automatischen Verstärkungsregelung des Verstärkers
4 ist so gewählt, daß die Hüllkurve e des vom Demodulator5 abgegebenen Niederfrequenzsignals
einen annähernd konstanten maximalen Pegel aufweist und getreu die Pegelschwankungen
wiedergibt, die am Eingang des Empfängers mit dem Höhenwinkel-Strahlungsdiagramm
des den Empfänger überstreichenden Richtstrahls verknüpft sind. Das Ausgangssignal
des Demodulators 5 wird durch den Niederfrequenzverstärker 6 verstärkt, dessen automatische
Verstärkungsregelung zur Vervollkommnung der bereits im Verstärker 4 erzielten Verstärkungsregelung
dient.
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Die Form der Hüllkurvee des Niederfrequenzsignals ist in Fig. 3 a
dargestellt. Diese Form ist durch die Form der Strahlungskeule der Sendeantenne
in der betreffenden Azimutebene bedingt.
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In Fig. 3 a ist angenommen, daß die Antenne außer der Hauptkeule,
welche die zuvor angegebenen Bedingungen erfüllt und den Teil L der Hüllkurve hervormft,
zwei Sekundärzipfel aufweist, welche die Teile L 1 und L2 der Hüllkurve erzeugen.
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Von diesem Niederfrequenzsignal wird nur der durch den Abschnitt
m der Hüllkurve bestimmte Teil beibehalten; dieserTeil ist durch die Punkte begrenzt,
in denen das aus den drei Unterträgern erhaltene Niederfrequenzsignal einen Abfall
von 3 db gegenüber dem Maximum aufweist, das während der Be-
streichung des Flugzeugs
durch die Richtung der maximalen Strahlungsleistung des Richtstrahls empfangen wird.
Es werden also die Abschnitte des Signals beseitigt, die von den Sekundärzipfeln
und den seitlichen Gebieten der Hauptkeule stammen.
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Zu diesem Zweck wird das Niederfrequenzsignal am Ausgang des Verstärkers
6 im Detektors gleichgerichtet, dessen Ausgangssignal eine Form hat, die der oberen
Hälfte der Hüllkurve e von F i g. 3 a entspricht.
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Die Schwellwertanordnung 6 b ist so eingestellt, daß sie nur den
Scheitel des Ausgangssignals des Detektors 6 a durchläßt, welcher dem Abschnitt
m der Hüllkurve e entspricht. Dieses Signal wird schließlich in der Schaltung 7
verstärkt und begrenzt, wodurch das in F i g. 3b gezeigte Rechtecksignal erhalten
wird.
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Das von dem Begrenzer7 gelieferte Rechtecksignal wird dem Verstärker
8 zugeführt und bewirkt dessen Entspermng nur während der Dauer dieses Rechtecksignals.
Man erhält somit am Ausgang des Verstärkers 8 ein Niederfrequenzsignal, dessen Hüllkurve
in F i g. 3 c dargestellt ist.
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DerVerstärker8 speist drei schmalbandige Filter 9, 10 und 11, welche
auf die Frequenzen 60, 80 bzw.
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90 11Hz abgestimmt sind, d. h. den nichtmodulierten Unterträger und
die modulierten Unterträger ausfiltern. Der Empfänger enthält ferner drei Oszillatoren
12, 13 und 14 mit den Frequenzen 60, 80 bzw.
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90kHz; jeder dieser Oszillatoren speist einen von drei elektronischen
Schaltern 15, 16 und 17, deren Steuereingänge an den Ausgang der Begrenzerverstärkerschaltung
7 angeschlossen sind, so daß diese Schalter für den Durchgang der Ausgangssignale
der Oszillatoren 12, 13 und 14 nur während der Dauer des in F i g. 3 b dargestellten
Signals geöffnet sind.
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Man verfügt also bei jeder Überstreichung des Flugzeugs durch den
Richtstrahl an den Ausgängen des Schalters 15 und des Filters 9 über zwei Schwingungszüge
von 60 kHz gleicher Dauer, deren Amplituden in jedem Schwingungszug annähernd konstant
sind. Die Pegel sind so eingestellt, daß derjenige des Ausgangssignals des Oszillators
12 normalerweise größer als derjenige des Ausgangssignals des Filters 9 ist.
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Das gleiche gilt für die Schwingungszüge mit 80 kHz, die an den Ausgängen
des Schalters 16 und des Filters 10 erscheinen, sowie für die Schwingungszüge mit
9011Hz, die an den Ausgängen des Schalters 17 und des Filters 11 erhalten werden.
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Man kann annehmen, daß die von der Antenne 1 im Zeitpunkt t empfangene
Hochfrequenzschwingung mit den Unterträgern mit folgenden Phasen moduliert ist:
6w(t - t,), 80(t - t,) + p bzw. 9arzt - t0) + p', worin t0 die Laufzeit zwischen
dem Sender und dem Empfänger ist.
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Unter der Voraussetzung, daß die das empfangene Signal übertragenden
Empfängerschaltungen bis zum Ausgang des Verstärkers 8 keine Phasenverzerrung hervorrufen,
und daß andererseits die Filter 9, 10 und 11, von denen zwei gegebenenfalls Phasenkorrekturschaltungen
enthalten, ihren jeweiligen Ausgangssignalen die gleiche Verzögerung erteilen, erhält
man an den Ausgängen der drei Filter drei Schwingungen, deren Phasen die folgende
Form haben:
6w(t - f,), 8a(t- 8 t1)+p zu p bzw. 9 9w(t-t1) +p' oder,
nach einer Änderung des Zeitursprungs zur Vereinfachung der Darstellung: 6tot',
8wt' + p bzw. 9cit' + p' mit t' = t - t1.
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Der Ausgang des Schalters 15 und derjenige des Filters 9 sind mit
den beiden Eingängen eines Phasendiskriminators 18 verbunden, an dessen Ausgang
ein Tiefpaßfilter angebracht ist. Der Phasendiskriminator liefert nach einer Phasenverschiebung
eines seiner Eingangssignale um 22 ein Fehlersignal, das 2 dem Sinus des Phasenverschiebungswinkels
proportional ist. Dieses Signal wird nach Durchgang durch das Tiefpaßfilter in an
sich bekannter Art dazu verwendet, die Phase des Oszillators 12 dem Ausgangssignal
des Filters 9 nachzuregeln.
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Die Phase des Oszillators 13 wird in gleicherWeise dem Ausgangssignal
des Filters 10 durch eine gleichartige Schaltung mit einem Phasendiskriminator 19
nachgeregelt, und die Phase des Oszillators 14 wird dem Ausgangssignal des Filters
11 durch eine dritte gleichartige Schaltung mit dem Phasendiskriminator 20 nachgeregelt.
Die Phasendiskriminatoren 19 und 20 sind ebenfalls mit Tiefpaßfiltern an ihren Ausgängen
ausgestattet.
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Die Oszillatoren 12, 13 und 14 bilden somit die Phasen der Ausgangssignale
der Filter 9, 10 und 11 nach, welche beim letzten Überstreichen des Flugzeugs durch
den Richtstrahl erhalten worden sind, und sie bewahren diese Phasen bis zu der nächsten
Überstreichung.
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Die Oszillatoren 12, 13 und 14 speisen andererseits jeweils einen
von drei Frequenzvervielfachern 21, 22 und 23, welche eine Vervielfachung um den
Faktor 12, 9 bzw. 8 bewirken. Man erhält also drei Schwingungen, welche die gemeinsame
Kreisfrequenz 720 haben, die der Frequenz 720 kHz entspricht, und welche folgende
Phasen aufweisen: 72wt', 72£t>t' + 9p bzw. 72wo' + t' + 8 p'.
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Die Phasenverschiebung der zweiten dieser Schwingungen gegenüber
der ersten dieser Schwingungen beträgt also 9 p, und diejenige der dritten Schwingung
gegen die erste Schwingung beträgt 8 p'.
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Zur bequemeren Messung von p und p' werden die Frequenzen dieser
drei Schwingungen herabgesetzt und beispielsweise auf 10 11Hz gebracht. Dies geschieht
durch drei Mischstufen 24, 25 und 26, die jeweils an einen der drei Frequenzvervielfacher21,
22 und 23 und außerdem an einen gemeinsamen Oszillator 27 mit 710 kHz angeschlossen
sind; diese Operation verändert die zuvor erwähnten Phasenverschiebungen von 9p
und von 8 p' nicht.
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Die Mischstufen 24, 25 und 26 liefern somit drei Schwingungen von
10 kHz, die mit I, II und III bezeichnet werden. Die Schaltungen sind so eingestellt,
daß diese Schwingungen im wesentlichen die gleiche Amplitude haben. Die Schwingung
II ist gegen die SchwingungI um 9p=2a 45 phasenverschoben, 43 und die Schwingung
III gegen die Schwingung I um s 8p' = 45 . Der Schwingung II wird in einem goniometrischen
Phasenschieber 30, dessen Welle mit der Welle eines Motors 31 verbunden ist, eine
Pha-
senverschiebung um einen Winkel ab (in Bogengraden) erteilt, der gleich dem
Winkel ist, der durch die Stellung des Phasenschieberrotors in bezug auf eine Ursprungsstellung
definiert wird, und das gegen die Schwingung 1 um + 9 p - b phasenverschobene Signal,
das vom Ausgang des Phasenschiebers 30 geliefert wird, wird mit der Schwingung 1
in einem Phasendiskriminator28 einem Phasenvergleich unterzogen. Der Phasendiskriminator28
liefert, nachdem eines seiner Eingangssignale um 2 phasenverschoben worden ist,
ein Signal, das dem Sinus der Hälfte des Phasenverschiebungswinkels zwischen seinen
Eingangssignalen proportional ist. Dieses Signal wird einer Wicklung des Motors
31 so zugeführt, daß dieser den Ausdruck 9 p - b auf den Wert Null bringt, s so
daß also b gleich dem Wert 9p = 2s 45 ist.
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Der Rotor des Phasenschiebers 30 führt also einen vollständigen Umlauf
aus, wenn der festgestellte Wert S sich von 0 bis 450 ändert.
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Die Welle des Motors 31 treibt außerdem den Rotor einer Anzeigeeinrichtung
32 an, welche eine grobe, jedoch eindeutigeAnzeige des HöhenwinkelsS liefert.
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Die Information 8 p' wird in gleicher Weise festgestellt und ausgewertet:
Die SchwingungIII wird um einen Winkel - c in dem goniometrischen Phasenschieber
33 phasenverschoben, dessen Rotorachse mit der Welle eines Motors 34 verbunden ist.
Die Schwingung am Ausgang des Phasenschiebers 33 wird in einem Phasendiskriminator29
mit der Schwingung 1 einem Phasenvergleich unterzogen, und das Ausgangssignal dieses
Phasendiskriminators wird einer Wicklung des Motors 34 in der Weise zugeführt, daß
der Wert 8p' - c auf Null gebracht wird, daß also c gleich dem Wert s 8p'= 207r
45 ist.
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Die Welle des Motors 34 treibt den Rotor eines zweiten Anzeigegeräts
35 an, das zehn Umläufe ausführt, wenn sich das festgestellte Signal S von 0 bis
450 ändert. Das Anzeigegerät 35 ermöglicht also eine Verbesserung der Genauigkeit
der eindeutigen Messung, die von dem ersten Anzeigegerät geliefert wird.
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Bei dem beschriebenen Beispiel war die Hochfrequenzschwingung mit
den Unterträgern amplitudenmoduliert. Dies ist keineswegs eine zwingende Bedingung;
diese Schwingung kann beispielsweise auch frequenzmoduliert sein. In diesem Fall
wird der Modulator 110 des Senders (F i g. 1) beispielsweise durch einen Oszillator
ersetzt, der durch das Ausgangssignal der Schaltung 109 frequenzmoduliert wird.
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Es müssen dann an dem Empfänger von Fig. 2 einige Änderungen vorgenommen
werden, damit am Ausgang der Filter 9, 10 und 11 Signalzüge erhalten werden, die
denjenigen entsprechen, welche bei Amplitudenmodulation erhalten werden. Diese Änderungen
werden an Hand von Fig. 4 erläutert, in welcher nur diejenigen Teile der Anordnung
von F i g. 2 dargestellt sind, die verändert werden.
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Bis zum Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 4 werden keine Anderungen
vorgenommen. Dieser speist jedoch außer den zur Verstärkungsregelung dienenden ersten
Demodulator 4 a einerseits einen Frequenzdemodulator 55 mit einem Frequenzdiskriminator,
dem ein Amplitudenbegrenzer vorgeschaltet
ist, und außerdem einen
Detektor 55a. Der Ausgang des Demodulators 55 ist mit dem Eingang des Niederfrequenzverstärkers
8 verbunden, während der Detektor 55 a einen Niederfrequenzverstärker 56 speist,
auf den ein Detektor 56a folgt. Das Ausgangssignal des Detektors 56 a wird einerseits
dem Verstärker 56 zur Durchführung einer Verstärkungsregelung zugeführt und andererseits
an eine Schweliwertanordnung 56 b angelegt, deren Ausgang mit der Verstärker- und
Begrenzerschaltung 7 verbunden ist. Es ist zu erkennen, daß die Schaltung 55 a,
56, 56 a, 56 b, 7 der Schaltung 5, 6, 6 a, 6 b, 7- von Fig.2 gleich ist; sie arbeitet
in gleicher Weise wie diese, und die Zeitkonstante der Verstärkungsregelung des
Verstärkers 4 ist ebenso gewählt, daß die Hüllkurve des Ausgangssignals des Detektors
55 a die Pegelschwankungen wiedergibt, welche am Eingang des Empfängers mit dem
Höhenwinkel-Strahlungsdiagramm des den Empfänger überstreichenden Richtstrahls verknüpft
sind, so daß diese Hüllkurve die Form von Fig. 3 a hat.
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Der von dem Detektor 55 a gespeiste Schaltungskanal dient wie zuvor
zur Lieferung des Rechtecksignais von Fig. 3 b. Dieses Signal wird dem Verstärker
8 und den Schaltern 15, 16, 17 zugeführt. Der Betrieb des Empfängers bleibt im übrigen
der gleiche wie im Fall von F i g. 2; es ist jedoch zu bemerken, daß das Ausgangssignal
des Verstärkers 8 zwar eine Dauer hat, die derjenigen des Signals von Fig. 3 c entspricht,
daß jedoch die Form seiner Hüllkurve nicht mehr die gleiche ist, weil der Verstärker
8 von dem Frequenzdemodulator 55 gespeist wird, der einen Amplitudenbegrenzer enthält.
Wie zuvor haben aber die an den Ausgängen der Filter 9, 10 und 11 erhaltenen Schwingungszüge
eine im wesentlichen konstante Amplitude.
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Mit dem zuvor beschriebenen Modulationsverfahren genügt für die Übertragung
der Information ein schmales Band für jeden Unterträger. Da die Abtastung mit sehr
niedriger Frequenz (einigen Hertz) durchgeführt wird, ist der mit der Phasenmodulation
verbundene Frequenzhub nicht größer als einige zehn Hertz, und die Frequenzbänder
sind sehr schmal.
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Es können daher mittels der gleichen Hochfrequenzschwingung weitere
Informationen mittels weiterer Unterträger übertragen werden. Die einzige zu beachtende
Bedingung ist ein geringer Wert des Nebensprechens zwischen den verschiedenen Unterträgern,
damit die Phasen der die Winkelinformation übertragenden Unterträger nicht über
die zulässigen Grenzen hinaus gestört werden.
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Ganz allgemein werden die n Unterträger dadurch erhalten, daß eine
gleiche Grundfrequenz mit A,: .... . A -1) multipliziert wird, wobei der erste Unterträger
unmoduliert bleibt, während die übrigen phasenmoduliert werden.
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Der Empfänger enthält n Oszillatoren, deren Phase den empfangenen
Unterträgern mittels einer Anordnung von Torschaltungen der beschriebenen Art nachgeregelt
werden, und die verschiedenen Phaseninformationen werden erhalten, nachdem die modulierten
Unterträger auf die gleiche Frequenz wie der nichtmodulierte Unterträger gebracht
worden sind.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf das dargestellte und beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Insbesondere braucht das Gesetz für die Phasenmodulation als Funktion
des Höhenwinkels nicht un-
bedingt linear zu sein. Man kann beispielsweise ein logarithmisches
Gesetz anwenden. In diesem Fall besitzen einfach die Anzeigegeräte eine entsprechende
Skaleneinteilung.
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Die durch die Stellung der goniometrischen Phasenschieber gelieferten
Anzeigen über den Höhenwinkel bzw. den Seitenwinkel können natürlich auch für andere
Zwecke als für die einfache Betätigung von Anzeigegeräten verwendet werden.