DE1207978B - Doppler-Drehfunkfeuersystem - Google Patents

Description

• Doppler-Drehfunkfeuersystem Die Erfindung bezieht sich auf ein Doppler-Drehfunkfeuersystem, insbesondere auf ein solches System, wie es in der deutschen Patentschrift 1123 000 beschrieben ist und unter dem Namen »Zweiseitenband-Doppler-VOR« in dpr Fachwelt bekannt ist.
• Bei diesem Zweiseitenband-Doppler-VOR besteht der Sender aus einem kreisförmigen Antennensystem mit einer Mehrzahl auf dem Kreisumfang in gewissem gegenseitigem Abstand angeordneten Einzelantennen und einer in der Mitte der Kreisanordnung aufgebauten Antenne. Die Speisung des gesamten Antennensystems mit Hochfrequenzenergie erfolgt derart, daß jeweils zwei genau oder etwa auf dem Kreis gegenüberliegende Antennen aufeinanderfolgend und zyklisch mit um einen festen Betrag (2f = 2 - 9960 Hz) in der Frequenz differierenden Hochfrequenzträgern gespeist werden, während die Mittelantenne dauernd einen in der Mitte zwischen diesen beiden Hochfrequenzträgern liegenden, mit einer empfangsseitig als Bezugssignal benutzten Frequenz (30 Hz) amplitudenmodulierten Hauptträger (f.) aussendet. Die aufeinanderfolgende und zyklische Speisung der einzelnen Kreisantennen erfolgt mittels einer elektronischen Schalteinrichtung, deren Schaltfrequenz gleich der Modulationsfrequenz (30 Hz) des Hauptträgers ist. Auf diese Weise wird das Umlaufen von zwei gegenüberliegenden Einzelantennen auf dem Kreis mit einer Umlauffrequenz von 30 Hz nachgebildet. Die beiden Hochfrequenzträger (fo+f; fo-f) für die Speisung der Kreisantennen werden in der Praxis mittels einer bekannten Spezialschaltung als Modulationsseitenbänder getrennt erzeugt. Ein im Fernfeld eines derart strahlenden Funkfeuers gelegener Empfänger nimmt mittels eines geeigneten Empfängers den von der Mittelantenne ausgestrahlten, mit dem Bezugssignal (30 Hz) amplitudenmodulierten Hauptträger (f0) sowie die beiden Seitenbänder (fo+f; fo-f) der 9960-Hz-Modulation auf, die jeweils von zwei Kreisantennen ausgestrahlt werden. Durch Amplitudendemodulation erhält man die Frequenz 9960 Hz, die auf Grund der zyklischen Anschaltung der Kreisantennen des Sendesystems infolge des Dopplereffektes mit der Schaltfrequenz 30 Hz richtungsabhängig frequenzmoduliert ist, und das 30-Hz-Bezugssignal. Durch Frequenzdemodulation der 9960-Hz-Spannung erhält man die Richtungswelle von 30 Hz, die, mit dem Bezugssignal in der Phase verglichen, in bekannter Weise den Azimut liefert.
• Obwohl ein derart ausgebildetes Doppler-Drehfunkfeuer gegenüber den international eingeführten VOR-Drehfunkfeuern eine beachtliche Verbesserung der Meßgenauigkeit gerade bei der Aufstellung in schwierigem Gelände, z. B. im Gebirge, erbringt, so hat sich doch in der Praxis beim Betrieb herausgestellt, daß die Übertragung des 30-Hz-Bezugssignals infolge des nachgeahmten Umlaufes der mit den Seitenbändern gespeisten beiden Kreisantennen in gewissem Maß gestört ist, weil durch Rückwirkung der Kreisantennen auf die Mittelantenne eine zusätzliche Amplitudenmodulation des von der Mittelantenne ausgestrahlten Hauptträgers bewirkt wird. Auf diese Weise enthält das empfangsseitig aufbereitete Bezugssignal Störkomponenten, die die Azimutmeßgenauigkeit herabsetzen.
• Wenn dagegen das Bezugssignal erfindungsgemäß als Frequenzmodulation eines zusätzlichen Hilfsträgers, mit dem dann der die Mittelantenne speisende Hauptträger amplitudenmoduliert wird, übertragen wird, ergibt sich erfahrungsgemäß eine völlig störungsfreie Übertragung des Bezugssignals. Das hat zur Folge, daß das empfangsseitig entsprechend aufbereitete Bezugssignal frei von Störkomponenten ist und daß die Phasenmessung zur Azimutbestimmung mit außerordentlich großer Genauigkeit durchgeführt werden kann.
• Es ist zwar von den international eingeführten VOR-Drehfunkfeuern her sowie beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 736 979 und der USA.-Patentschrift 2 377 902 bekannt, das Bezugssignal als Frequenzmodulation zu übertragen, auch als Frequenzmodulation eines Hilfsträgers, mit dem dann der Hauptträger amplitudenmoduliert ist; jedoch geschieht das hier aus einem anderen Grunde, nämlich um einerseits einen eigenen Sender für die Übertragung des Bezugssignals, andererseits empfangsseitig einen zweiten Empfänger zur Aufnahme dieser Ausstrahlung einzusparen.
• Die Erfindung wird an Hand von Figuren näher erläutert, von denen in F i g. 1 schematisch die Senderseite und in F i g. 2 die entsprechenden empfangsseitigen Maßnahmen zur Aufbereitung der einzelnen zur Azimutmessung notwendigen Spannungen dargestellt sind.
• In F i g. 1 ist ein kreisförmiges Antennensystem 1 mit einer Anzahl (etwa fünfzig) von Einzelstrahlern 2 und einer Mittelantenne 3 schematisch dargestellt. Jeweils zwei auf der Kreisanordnung gegenüberliegende Einzelstrahler 2 werden mittels einer durch Pfeile symbolisierten Schalteinrichtung 4 an Hochfrequenzquellen 5 bzw. 6 von unterschiedlicher Frequenz (fo+f; f.-f) angeschlossen. Die von den Hochfrequenzquellen 5 und 6 gelieferten Frequenzen entsprechen frequenz- und leistungsmäßig den Modulationsseitenbändern einer Trägerfrequenz, die von einem Trägergenerator 7 geliefert wird, und einer Modulationsfrequenz, die zweckmäßigerweise der Frequenz des bisher bei den VOR-Drehfunkfeuern benutzten Zwischenträgers (9960 Hz) entspricht; diese Frequenzen -können auch in dieser Weise als Modulationsseitenbänder erzeugt werden.
• Die Spannung eines Bezugssignalgenerators 8 (30 Hz) wird einerseits dem ersten Eingang eines Trennverstärkers 9, andererseits dem einen Eingang eines Frequenzmodulators 10 eingegeben, in dem die Spannung eines Hilfsträgergenerators 11 (4 kHz) unter Einhaltung eines geeigneten Frequenzhubes frequenzmoduliert wird. Die Ausgangsspannung dieses Frequenzmodulators 10 wird einem zweiten Eingang des Trennverstärkers 9 eingegeben. Seine kombinierte Ausgangsspannung wird einem Amplitudenmodulator 12 zugeführt, in dem die Hochfrequenz des Trägergenerators 7 mit der kombinierten Ausgangsspannung des Trennverstärkers 11 amplitudenmoduliert wird. Mit der derart amplitudenmodulierten Hochfrequenz des Trägergenerators 7 wird die Mittelantenne 3 des Antennensystems 1 dauernd gespeist.
• Die Amplitudenmodulation des Trägers im Modulatom 12 mit dem 30-Hz-Bezugssignal des Generators 8 über den Trennverstärker 9 erfolgt zu dem Zweck, um Flugzeugen, die nur mit dem normalen VOR-Empfänger ausgerüstet sind und die erforderliche empfangsseitige Zusatzeinrichtung für die Aufnahme des Funkfeuers gemäß der Erfindung nicht besitzen, trotzdem die Benutzung des Drehfunkfeuers zu ermöglichen.
• Zur Zusammenarbeit mit dem Funkfeuer gemäß der Erfindung ist am Ausgang des Amplitudendemodulators eines üblichen VOR-Empfängers eine Zusatzeinrichtung angeschaltet, die der Aufbereitung des 30-Hz-Bezugssignals aus dem mit 30 Hz frequenzmodulierten Hilfsträger (4 kHz) dient. Dieser zusätzliche Kanal wird zweckmäßigerweise über einen Impedanzwandler 13 an den Ausgang des Amplitudendemodulators, an dem eine mit dem 30-Hz-Richtungssignal frequenzmodulierte Spannung von 9960 Hz, ein 30-Hz-Bezugssignal und eine mit dem 30-Hz-Bezugssignal frequenzmodulierte Spannung von 4000 Hz anstehen, angeschlossen, um einen hochohmigen Anschluß sicherzustellen. Die weitere Verwendung des 30-Hz-Bezugssignals, das aus der Amplitudenmodulation des Hauptträgers direkt abgeleitet wird, in einem normalen VOR-Empfänger soll hier nicht weiter erörtert werden.
• Der Kanal für das 30-Hz-Richtungssignal, bestehend aus einem Bandfilter 14 mit der Mittenfrequenz von 9960 Hz, einer Verstärkerstufe 15, einem Begrenzer 16, einem Frequenzdiskriminator 17 und einem ersten 30-Hz-Filter 18, sowie eine Phasenvergleichsschaltung 19 mit nachgeschaltetem Anzeigegerät 20 sind in jedem VOR-Empfänger vorhanden; dieser Kanal muß gegebenenfalls nur hinter dem Impedanzwandler 13 angeschlossen werden. Der zusätzliche Kanal für das 30-Hz-Bezugssignal ist ähnlich aufgebaut wie der für das 30-Hz-Richtungssignal und an- den Ausgang des Impedanzwandlers 13 angeschlossen. Dieser zusätzliche Kanal enthält einen Bandpaß 21 mit einer Mittenfrequenz von 4 kHz, mittels dessen das mit 30 Hz frequenzmodulierte 4-kHz-Signal ausgesiebt und in einer Verstärkerstufe 22 noch verstärkt wird. Die Ausgangsspannung des Verstärkers wird, wie üblich, mittels eines Amplitudenbegrenzers 23 begrenzt und mittels eines Frequenzdiskriminators 24 demoduliert. Die Ausgangsspannung ist das 30-Hz-Bezugssignal, das über ein 30-Hz-Filter 25 der Phasenvergleichsschaltung 19 zugeführt wird, in der das 30-Hz-Richtungssignal, das am Ausgang des Filters 18 ansteht, mit dem Bezugssignal phasenmäßig verglichen wird. Die den Azimut darstellende Phasendifferenz der beiden Signale wird im Anzeigegerät 20 angezeigt.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Doppler-Drehfunkfeuer mit einem Großbasisantennensystem aus einer Mehrzahl von auf einem Kreis von mehreren Wellenlängen Durchmesser befindlichen Einzelantennen und einer Mittelantenne, bei dem von der Mittelantenne ein mit einem Bezugssignal (30 Hz) amplitudenmodulierter Hauptträger und zur Bereitstellung eines Richtungssignals von jeweils zwei auf dem Kreis genau oder etwa gegenüberliegenden Einzelantennen, die mit einer dem Bezugssignal entsprechenden Anschaltfrequenz an Hochfrequenzquellen nacheinander und zyklisch angeschaltet werden, die Modulationsseitenbänder des Hauptträgers mit einer als Zwischenträger dienenden Modulationsfrequenz (9960 Hz) ausgestrahlt werden, und bei dem empfangsseitig die Richtungsinformation aus einem Phasenvergleich zwischen dem Bezugssignal (30 Hz) und dem Richtungssignal (30 Hz) gewonnen wird, das aus der durch den Dopplereffekt hervorgerufenen Frequenzmodulation des Zwischenträgers (9960 Hz) durch Frequenzdemodulation abgeleitet wird, dadurch gekennzeichn e t, daß sendeseitig der die Mittelantenne speisende Hauptträger zusätzlich mit einem Hilfsträger (4000 Hz), der mit dem Bezugssignal (30 Hz) frequenzmoduliert ist, amplitudenmodulinrt ist, und daß empfangsseitig ein zusätzlicher Kanal zur Aufbereitung des Bezugssignals (30 Hz) durch Frequenzdemodulation des Hilfsträgers (4000 Hz) vorgesehen ist.