DE1216388B

DE1216388B - Empfaenger fuer ein Hyperbel-Funknavigationssystem

Info

Publication number: DE1216388B
Application number: DEC32251A
Authority: DE
Inventors: Andre Emery
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1963-02-26
Filing date: 1964-02-26
Publication date: 1966-05-12
Also published as: FR1357721A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTWWt PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIs

Deutsche Kl.: 21 a4-48/43

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C32251IXd/21a4
26. Februar 1964
12. Mai 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger für ein Hyperbel-Funknavigationssystem, bei welchem wenigstens zwei voneinander entfernte Sendestationen erste bzw. zweite wiederkehrende Signale mit verschiedenen Frequenzen aussenden, welche die gleiche Unterharmonische als Bezugsfrequenz und die gleiche Ausgangsphase haben, wobei der Empfänger Einrichtungen zum Empfang und zur Verstärkung der ersten und der zweiten Signale enthält.

Funknavigationssysteme dieser Art, bei denen die Erfindung anwendbar ist, sind beispielsweise das. DECCA-System und das HARCO-System; die Erfindung wird später besonders für das zuletzt genannte System beschrieben.

Solche Funknavigationssysteme beruhen auf der Messung der Laufzeitunterschiede zwischen den von den beiden Sendestationen am Empfänger ankommenden Signalen. Wenn die Signale in wiederholter Form ausgesendet werden (Sinusschwingungen, wiederkehrende Impulse usw.), kann man bekanntlich die Messung der Laufzeitunterschiede auf Messungen von Phasendifferenzen an einer gemeinsamen Grundfrequenz oder einem gemeinsamen Vielfachen der Frequenzen der von jeder Sendestation ausgesendeten Signale zurückführen.

Die bisher an Bord der Flugzeuge verwendeten Navigationsgeräte enthielten ein elektrisches oder elektronisches Phasenmeßgerät, das eine dezimale oder ähnliche (beispielsweise sexagesimale) Anzeige auf einer Skala lieferte, eine mechanische Ablese-Vorrichtung für das Phasenmeßgerät und einen dezimal-digitalen Wandler zur Eingabe des Ergebnisses der Ablesung in ein Rechengerät in einer von diesem verwendbaren digitalen Form.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Empfängers der eingangs angegebenen Art, der automatisch das Ergebnis der Messung in einer digitalen Form liefert, welche von dem digitalen Rechengerät ohne weiteres verwertbar ist. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Empfänger eine Einrichtung enthält, welche die empfangenen Signale in erste bzw. zweite Impulse umwandeln, deren Frequenz gleich der Bezugsfrequenz ist und die entsprechende Phasen haben, und daß der Empfänger digitale Anordnungen enthält, welche in digitaler Form die Phasendifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen von verschiedener Herkunft angeben, wobei die digitalen Anordnungen einen Impulszähler enthalten, dessen Zählung durch den ersten dieser Impulse ausgelöst und durch den zweiten dieser Impulse angehalten wird.

Bei dem nach der Erfindung ausgeführten Empfänger Empfänger für ein
Hyperbel-Funknavigationssystem

Anmelder:

CSF-Compagnie Generale de Telegraphie

Sans FiI, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Andre Emery, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 26. Februar 1963 (925 999)

erfolgt die Phasenmessung durch Zählung von Impulsen, und die Ergebnisse der Phasenmessung werden in binärer Zahlendarstellung gebildet, so daß sie direkt in das an Bord befindliche digitale Rechengerät eingegeben werden können.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Funknavigationssystems mit einem Empfänger nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Phasenmeßschaltung des Empfängers nach der Erfindung für den Fall der kontinuierlichen Aussendung «von Sinuswellen,

Fig. 3 das Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Schaltung von F i g. 2 für den Fall, daß die ausgesendeten Sinuswellen kurzzeitig unterbrochen werden können (Fall des HARCO-Systems),

F i g. 4 ein Schaltungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung zur Identifizierung der Zone bei dem HARCO-System und

F i g. 5 ein Schaltungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung für die Identifizierung des Kanals bei dem HARCO-System.

F i g. 1 zeigt schematisch zwei Funkfeuer A und B, die aus je einem Sender E₁ bzw. E₂ und einem damit synchronisierten Sender E₁' bzw. E₂' bestehen. Die

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3 4

Sender E₁ und E_z senden dauernd reine Sinuswellen dargestellt. Eine solche Schaltung enthält beispiels-

mit den Frequenzen 5/ bzw. 6/ der Form weise in Kaskade einen Verstärker, eine Begrenzerschaltung, eine Differentiationsschaltung und eine

sin 5 ω (t—/₀) bzw. sin 6 ω (t— i₀) Gleichrichterdiode.

5 Die von der Schaltung 3 abgegebenen Impulse

aus. Diese Wellen haben also den gleichen, beliebig werden einem Frequenzteiler zugeführt, der aus einem gewählten Zeitursprung t₀ wie eine Bezugswelle der Impulszähler 5 besteht, welcher jeweils fünf Impulse Frequenz/ und der Form sin ω (t—t₀). Zur Verein- zählt. In entsprechender Weise werden die Ausgangsfachung wählt man t₀ = 0. In herkömmlicher Weise signale der Schaltung 4 einem Frequenzteiler zugilt natürlich für die Kreisfrequenz ω = 2π/. ίο geführt, der aus einem Impulszähler 6 besteht, der

Die Sendeschaltungen sind nicht dargestellt. Sie jeweils sechs Impulse zählt. Jeder dieser Zähler gibt bilden keinen Teil der Erfindung und können in her- also Impulse mit der Folgefrequenz/ ab. Diese kömmlicher Weise ausgeführt sein, beispielsweise Impulse werden den beiden Eingängen einer biin Form eines stabilisierten Pilotoszillators der stabilen Kippschaltung 12 zugeführt, die eine Tor-Frequenz/ und Frequenzvervielfacherschaltungen mit 15 schaltung 14 steuert. Der Eingang dieser Torschaltung den Multiplikationsfaktoren 5 und 6. Selbst wenn die empfängt Impulse mit der Frequenz 1024/ aus einem Signale mit der Frequenz 5/ und 6/ auf andere Weise Impulsgenerator 13. Der Ausgang der Torschaltung gebildet sind, kann in allen Fällen angenommen steuert einen binären Impulszähler 15, der somit die werden, daß sie durch Multiplikation einer gleichen Impulse der Frequenz 1024/ zählt, die zwischen zwei Sinuswelle gebildet sind. In der Folge wird gesagt, 20 von verschiedenen Quellen stammenden Impulsen daß die Signale mit der Frequenz 5/, 6/ usw. der der Frequenz/ abgegeben werden. Um zu gewährverschiedenen Funkfeuer mit der Bezugswelle »in leisten, daß die Signale mit der Frequenz/ auch wirk-Phase« sind, um kurz auszudrücken, daß sie einen lieh »in Phase« mit den entsprechenden Funkfeuergemeinsamen Zeitursprung t₀ haben, obgleich dies Sendungen der Frequenz 5/ bzw. 6/ sind, ist die nicht der richtigen Definition des Ausdrucks »in 25 folgende Schaltung vorgesehen: Ein Verstärker? Phase« entspricht, der, bis auf 2kn, nur dann gilt, verstärkt die von den Funkfeuern mit der Frequenz/ wenn die verglichenen Signale die gleiche Frequenz ausgesendeten Signale. Er speist eine Schaltung 8, haben. · welche die Schwingungen in Impulse umwandelt und

Die Funkfeuer A und B senden außerdem in regel- mit den Signaleingängen von zwei Torschaltungen 9 mäßigen Intervallen, aber zu verschiedenen Zeit- 30 und 10 verbunden ist. Die Steuereingänge dieser Torpunkten Signale mit der Frequenz/über die Sender E₁ schaltungen sind an einen Taktgeber 11 angeschlossen, und E₂' aus, welche mit den Bezugssignalen in Phase während ihre Ausgänge die Nullstellung des Zählers 5 sind. bzw. des Zählers 6 steuern. Der Taktgeber 11 wird

Es wird gesagt, daß ein Signal der Frequenz kf hier nicht näher beschrieben. Er bildet einen Teil

(beispielsweise k = 5,6) im Empfänger R »auf die 35 eines allgemeinen Synchronisationssystems und ist

Frequenz/ zurückgebracht« wird, wenn aus diesem kein Teil der Erfindung. Das Prinzip eines solchen

Signal — das die Form Taktgebers ist an sich bekannt; er hat hier die Aufgabe,

die Torschaltung 9 oder die Torschaltung 10 für die

sin km (t—At) von der Anordnung 8 abgegebenen Impulse zu öffnen,

40 je nachdem, ob diese aus Signalen der Frequenz/

hat, wenn t₀ = 0 und At die Laufzeit des Signals abgeleitet sind, welche vom Funkfeuer A kommen,

ist — ein Signal der Frequenz/ und der Form oder aus entsprechenden Signalen, welche vom Funkfeuer B kommen. Dadurch wird erreicht, daß die von

sin ω (t—Δί) den Zählern 5 und 6 abgegebenen Impulse der Fre-

45 quenz/ auch tatsächlich in Phase mit den Grundgebildet wird, also ein Signal, das mit dem Signal Signalen der Frequenz/ jedes Funkfeuers sind. Die der Frequenz kf »in Phase« ist, wobei unter Berück- vor den Verstärkern 1, 2 und 7 liegenden Empfangssichtigung der zuvor angewendeten Terminologie gilt: schaltungen für die Signale der Frequenz 5/, 6/und /

sind nicht dargestellt, da sie in herkömmlicher Weise

At₁ für den Sender E₁, k = 5 und 50 ausgeführt sind.

At₂ für den Sender E₂, k = 6. Die Werte 5 und 6 für die Vielfachen von / sind

natürlich nur als Beispiel angegeben. Im allgemeinen

Empf angsseitig soll nun für die beiden Sendungen 5/ Fall verwendet man die Frequenzen kf und k'f,

und 6/ die Phasendifferenz zwischen den auf die wobei k und k' verschiedene ganze Zahlen sind,

Grundfrequenz/ »zurückgebrachten« Signalen ge- 55 während / eine willkürlich gewählte Frequenz ist,

messen werden. F i g. 2 zeigt die hierzu verwendeten welche unter Berücksichtigung der atmosphärischen

Empfängerschaltungen. Absorption mit der Technologie der Sende- und

Die Schaltung enthält zwei Verstärker 1 und 2 zur Empfangsschaltungen vereinbar ist.

Verstärkung der von den Antennen AnI bzw. An2 Wenn die Signale direkt in Form von Impulsen empfangenen Signale mit der Frequenz 5/ bzw. 6/. 60 mit konstanter Folgefrequenz ausgesendet werden,

Die Antennen AnI und An2 können auch durch eine können natürlich die Anordnungen 3,4 und 8 entfallen,

einzige Antenne ersetzt werden. Die Ausgangssignale In F i g. 3 sind zusätzlich zu den Schaltungen

der Verstärker 1 und 2 werden in den Schaltungen 3 von F i g. 2 Schaltungen dargestellt, mit denen die

bzw. 4 in Impulse der gleichen Folgefrequenz 5/ Signale der Frequenzen-5/und 6/gespeichert werden bzw. 6/ umgewandelt. Die zu dieser Umwandlung 65 können, falls sie ausfallen oder von einer anderen

verwendete Technik ist an sich bekannt; deshalb Station gesendet werden (beispielsweise zum Zweck

sind die Schaltungen insgesamt jeweils nur durch der Identifizierung, wie dies bei dem HARCO-System

einen Block (3 für die Signale 5/und 4 für die Signale 6/) der Fall ist). Zu diesem Zweck ist in jedem Kanal

5 6

zwischen dem Verstärker 1 bzw. 2 und der Schaltung 3 eliminiert man aus den η ersten, mit großer Genauig- bzw. 4 ein Oszillator 23 bzw. 24 der gleichen Fre- keit definierten Hyperbeln {n—p) Hyperbeln. Die quenz 5/ bzw. 6/ wie die empfangenen Signale annähernde Kenntnis des Ortes ermöglicht dann die vorgesehen, der durch einen Phasendiskriminator 21 Bestimmung der geographischen Hyperbel (»Be- bzw. 22 dem Eingangssignal seines Kanals in der 5 seitigung der Mehrdeutigkeit«).
Phase nachgeregelt wird. Diese Phasennachregelein- Praktisch wird der Kanal direkt und automatisch richtung enthält eine Speicherschaltung, die einfach durch eine andere Messung definiert; die Zwischendurch eine Kapazität 25 bzw. 26 dargestellt ist. Der messung mit der Frequenz //5 hat den Zweck, jedes-Oszillator 23 bzw. 24 speist die Schaltung 3 bzw. 4 des mal dann eine »Grobortung« durchzuführen, wenn entsprechenden Kanals in der Anordnung von io die Kanalbestimmungsanordnung nachgestellt werden F i g. 2, und der sich an die Punkte α bzw. b an- muß. Die Kanalbestimmung erfolgt durch Messungen schließende Teil der Schaltung ist demjenigen von , . _Λ ^ _x, ,. ..,,, . , , „ _£, . V
F i g. 2 völlig gleich. ^{bei der Frec}l^uenz/ > ^{die s0} S^{ewahlt lst}> ^daß / < T7'

Der zuvor erwähnte Taktgeber 11 steuert außerdem beispielsweise /' = //32. Die Impulse mit der Fre-

Schalter 27 und 28, welche in die Phasenregelschleifen 15 quenz/' werden an Bord aus den Signalen abgeleitet,

eingefügt sind, so daß jede Regelschleife offen ist, welche mit den Eigenfrequenzen der Sender (5/, 6/

wenn die Sendung auf dem betreffenden Kanal usw.) empfangen werden, und man verfügt nur über

unterbrochen ist, während die Regelschleife während eine Bezugsphase für die Frequenz/. Es besteht

der Sendezeiten geschlossen ist. daher ein Problem der Bestimmung des Phasennull-

Nachdem die zur Realisierung der Erfindung ver- 20 punktes; dieses Problem wird dadurch gelöst, daß

wendeten Grundschaltungen beschrieben worden sind, die Nullstellung der Zähler auf Grund einer Koinzidenz

werden an Hand von F i g. 4 und 5 einige zusatz- zwischen einer durch Impulszählung erhaltenen Zahl

liehe Schaltungsbeispiele erläutert, welche die An- und einer eingestellten Kanalnummer erfolgt. Dies

Wendung der Erfindung bei den Ketten des HARCO- wird später im einzelnen in Verbindung mit der

Systems ermöglichen, damit die Bestimmung des 25 Beschreibung von F i g. 4 und 5 erläutert. F i g. 4

Ortes des Flugzeugs für diesen Sonderfall besser zeigt die Schaltungen zur Messung der Phasendifferenz

verständlich ist. bei der Frequenz 8,2/.

Die Hyperbel-Navigationssysteme beruhen auf der Die Stationen der HARCO-Ketten senden jeweils Messung der Differenz der Laufzeiten von Funksignalen in genau definierten Zeitpunkten Signale der Frezwischen dem Boden und dem Flugzeug, welches 30 quenz 8/ und 8,2/ gleichzeitig aus, so daß es empfangssynchron, d. h. mit einem gemeinsamen Zeitursprung t₀, seitig durch Überlagerung möglich ist, Signale der von Stationen oder Funkfeuern auf verschiedenen Frequenz 0,2/ zu erhalten.

Frequenzen ausgesendet werden, welche eine gemein- Im folgenden wird einer Station eine bevorzugte

same Unterharmonische haben oder verschiedene Rolle zugeteilt, beispielsweise der Station B, die als

Oberwellen einer gleichen Frequenz / sind und die 35 Mutterstation angesehen wird, während die Station A

Identifizierung ihrer Herkunft ermöglichen. Praktisch als Tochterstation angesehen wird. Natürlich kann

mißt man an Bord des Flugzeugs die Phasendifferenzen von vornherein jede Station Mutterstation oder

bis auf k · 360° (wobei k eine beliebige ganze Zahl ist) Tochterstation sein.

zwischen den empfangenen Signalen, welche auf eine In der Zeichnung bedeuten die Angaben A

gleiche Frequenz/ zurückgebracht sind, die so ge- 40 und B, daß die empfangenen Signale von der

wählt ist, daß man für jede Sendung eine absolute Station A bzw. von der Station B stammen.
Bezugsphase für die auf diese Frequenz gebrachten Die in F i g. 4 dargestellten Verstärker 301 und 302

Signale hat. Für eine gegebene Frequenz/ entspricht verstärken die empfangenen Signale mit der Fre-

die gleiche gemessene Phasendifferenz η verschiedenen quenz 8/ bzw. 8,2/, unabhängig davon, ob sie von

Hyperbeln, welche η Kanälen entsprechen, wobei 45 der Station .4 oder von der Station B kommen. Die

ein Kanal einer Phasendifferenz von 360° entspricht; Ausgänge dieser Verstärker sind mit den Eingängen

dabei ist η um so größer, je höher diese Frequenz ist. einer Mischstufe 303 verbunden, welche Schwingungen

Theoretisch läßt sich η auf einen kleinen Wert der Frequenz 0,2/ dem Signaleingang einer Tor-

und sogar auf η — 1 herabsetzen, jedoch ist dies nur schaltung 304 und dem Signaleingang einer Tor-

mit einer Frequenz möglich, die um so niedriger ist, 50 schaltung 305 zuführt. Je nachdem, ob das Signal 0,2/

je weiter die Funkfeuer entfernt sind. Wenn 2e der vom Muttersender oder vom Tochtersender kommt,

., . , ., .„,. . . ν öffnet der Taktgeber 11 entweder die Torschaltung

Abstand zwischen zwei Funkfeuern ist, muß / < -^ ^₅ _{oder die To} ⁸ _{rschaltung 304}

gelten, wobei V die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Es sei der erste Fall betrachtet: Die Torschaltung elektromagnetischen Wellen ist. Dies ist bei direkten 55 305 ist geöffnet, und die vom Muttersender B kommen-Sendungen mit den vorkommenden Entfernungen den Signale 0,2/. ziehen einen empfangsseitigen und Übertragungsverfahren unvereinbar. Man geht Oszillator 306 mit der Frequenz 0,2/ phasenstarr mit. daher so vor, daß zunächst eine Messung mit einer Beim Fehlen dieser Signale 0,2/ erfolgt die Phasenhohen Frequenz/ ausgeführt wird, wodurch eine nachsteuerung des Oszillators 306 auf Grund der Hyperbel mit großer Genauigkeit im Innern von 60 Signale 6/ des Muttersenders über die Schaltungen η Kanälen (beispielsweise η = 32) definiert wird, und von F i g. 2 bzw. 3, welche am Ausgang des Frequenzdaß dann mit einer Frequenz von beispielsweise //5 teilers 6 Impulse mit der Frequenz / abgeben. Diese die durch Überlagerung von ausgesendeten höheren Impulse erregen einen Oszillator 307, dessen Schwin-Frequenzen (beispielsweise 8/und 8,2/) erhalten wird, gungen den einen Eingang eines Phasendiskriminators eine weniger genaue und weniger häufige Messung 65 308 speisen. Der andere Eingang des Phasendiskrimiausgeführt wird, die mit geringerer Genauigkeit eine nators empfängt die vom Oszillator 306 abgegebenen Hyperbel in jeder von ρ Zonen (beispielsweise ρ = 7) Signale mit der Frequenz 0,2/ über einen Frequenzdefiniert. Durch Vergleich mit der ersten Messung vervielfacher 309 mit dem Faktor 5. Das Ausgangs-

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signal des Diskriminators wird zum Oszillator 306 von einem der Sender sein können). Der Ausgang

zurückgegeben. der Torschaltung 404 steuert ein Zellenregister 405,

Infolge der Frequenzvervielfachung um den Faktor 5 das die Kanalnummer anzeigt und zum Rechengerät

ergibt sich bei dieser Phasennachsteuerung eine Fehler- überträgt. Dabei ist vorauszusetzen, daß der Ursprung

..,.,,.. ,/ 360° , . ,, . . , 5 der Impulsteilung durch den Faktor 32 richtig ist, da

moghchkeit um k · —j—, wobei k eine zwischen ^ ^ö ₃₆₀o

„ , *. ,. ■■ rr λλ -^a j· /^ j sonst ein Phasenfehler der Größe k"· besteht,

1 und 5 hegende ganze Zahl ist. Aus diesem Grund 32

erfolgt regelmäßig die Phasenberichtigung durch die wobei k" eine ganze Zahl zwischen 1 und 32 ist. Sendungen mit der Frequenz 8/ und 8,2/ von Seiten Es ist daher beim Beginn oder nach einer Unterdes Muttersenders in der beschriebenen Weise. io brechung der Sendung oder des Empfangs erforder-

In allen Fällen werden die vom Oszillator 306 lieh, beispielsweise den Impulsteiler 402 in einem

abgegebenen Schwingungen 0,2/ durch eine Schaltung richtigen Augenblick bezüglich des Zustands des

310 in Impulse der gleichen Frequenz umgewandelt. Zählers 401 auf NuE zurückzustellen.· Zu diesem

Der Ausgang dieser Schaltung ist mit einem Eingang Zweck wird der Umschalter 406 auf seinen zweiten

einer bistabilen Kippschaltung 312 verbunden, die 15 Kontakt d eingestellt, der elektrisch mit dem Ausgang

an ihrem anderen Eingang die Impulse 0,2/ empfängt, einer Koinzidenzschaltung 408 verbunden ist. Diese

welche aus den Signalen 8/ und 8,2/ des Tochter- Koinzidenzschaltung gibt jedesmal dann ein Signal

senders durch eine Schaltung 311 gebildet werden, ab, wenn der im Register 405 aufgezeichnete Wert, der

die die Ausgangssignale der Torschaltung304 empfängt, dem einen Eingang der Koinzidenzschaltung zuge-

wenn diese geöffnet ist. 20 führt wird, gleich dem Wert ist, der von der Be-

Die Kippschaltung 312 steuert eine Torschaltung dienungsperson in einem an dem anderen Eingang

313, die an ihrem Signaleingang Impulse der Fre- der Koinzidenzschaltung 408 angeschlossenen Hilfs-

quenz/ empfängt, die von einem beliebigen Impuls- register 407 eingestellt wird. Die Rückstellung des

erzeuger der Frequenz/ (beispielsweise dem Frequenz- Impulszählers 402 auf Null erfolgt in der nachstehend

teiler 6) kommen. Der Ausgang der Torschaltung 25 beschriebenen Weise.

steuert ein Register 314, welches das Ergebnis der In einem Zeitpunkt t_x kennt der Navigator die

Zählung speichert und zum Rechengerät überträgt. Zone, in der er sich befindet. Die mit den Frequenzen /

Man erhält dadurch eine dreistellige Binärzahl, und 0,2/durchgeführtenMessungen haben die Nummer

welche Werte zwischen 0 und 5 darstellt. Diese des Kanals in der Zone genau bestimmt, so daß er

Messung ist sehr viel weniger genau. Sie ermöglicht 30 die Nummer des Kanals auf der Grundlinie kennt,

die Berichtigung der Zählung der Nummer η des die er im Register 407 einstellt. Wenn der Umschalter

Kanals. Der Navigator kennt gewöhnlich seinen Ort 406 auf den Kontakt d eingestellt ist, überträgt die

mit ausreichender Genauigkeit, um die Zone be- Kippschaltung 403 zur Torschaltung 404 einen

stimmen zu können. Der Vergleich der Ergebnisse Öffnungsimpuls, sobald sie einen Impuls von dem

der Messung bei der Frequenz/ und der Ergebnisse 35 Impulszähler 401 empfängt, so daß die Zählung im

der Messung bei der Frequenz//5 definiert daher Register 405 beginnt. Wenn die in den Registern 405

die Hyperbel »/« in der Zone, also die Nummer des und 407 angezeigten Werte übereinstimmen, gibt die

Kanals, in welchem er sich befindet. Auf der Grund- Koinzidenzschaltung 408 einen Impuls ab, der einer-

linie sind zweiunddreißig Kanäle definiert, da die seits die Kippschaltung 403 zum Umkippen bringt,

In F i g. 5 sind die Schaltungen zur Bildung und seits stellt dieser Impuls den Zähler 402 auf Null

zur Anzeige der Kanalnummer dargestellt. Der Fre- zurück. Die Zählung im Impulszähler 402 läuft also

quenz //32 entspricht, wie bereits erwähnt wurde, »in Phase« mit der Zählung im Impulszähler 401 an.

eine Phasendifferenz von höchstens 360° (wobei 45 Der Umschalter kann dann in seine Meßstellung c

diese Phasendifferenz von 360° für d^—d^ ⁼ 2e gilt, gebracht werden.

wobei d_x und d_z die Entfernungen des Empfängers it Die Schaltungen zur Löschung des Registers 405

von den Funkfeuern A bzw. B sind). sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt;

Auf Grund der von den Stationen kommenden sie weisen keine Besonderheit auf.

Grundsignale 5/, 6/ sind in jedem Kanal (F i g. 2 50 Als Beispiel können die folgenden Werte für die

oder 3) Impulse mit der Frequenz/ gebildet worden, HARCO-Kette in Betracht gezogen werden:
welche mit den Grundsignalen streng »in Phase«

sind (Ausgänge der Schaltungen 5 und 6 in F i g. 2). Frequenz/: 16 kHz.

Diese Signale mit der Frequenz/ werden durch Messung bei der Frequenz/mit einem Oszillator

Frequenzteiler in Form von Impulszählern 401 und 55 von 1024/ für ein Ergebnis in Form einer zehn-

402, die jeweils zweiunddreißig Impulse zählen, für stelligen Binärzahl (1024 Werte),

den Muttersender bzw. den Tochtersender in Impulse Messung bei der Frequenz //32 mit einem Os-

der Frequenz//32 umgewandelt. zillator der Frequenz/ für ein Ergebnis in Form

Der Ausgang des Impulszählers 401 ist direkt mit einer fünfstelligen Binärzahl (32 Werte),
dem einen Eingang e_x einer bistabilen Kippschaltung 60 Die zehn ersten Ziffern werden mit der Frequenz/ 403 verbunden, während der Ausgang des Impuls- erneuert, während die Ziffern des größten Stellenzählers 402 mit dem anderen Eingang e_% dieser Kipp- Werts (fünf letzten Ziffern) mit der Frequenz //32 schaltung über einen Umschalter 406 verbunden ist, erneuert werden. Diese Geschwindigkeiten sind, wenn dieser auf seinen Kontakt c eingestellt ist. Die mit dem vorgesehenen digitalen Rechengerät Ausgangssignale der Kippschaltung 403 steuern eine 65 »Omnitrac« vollkommen vereinbar.
Torschaltung 404, die an ihrem Signaleingang Impulse Überlagerungsempfänger,
der Frequenz/empfängt (die beispielsweise von einem Betrieb der Phasenbezugsschaltung alle 20 Seempfangsseitigen Generator kommen oder Signale künden.

Es genügt, daß man über einen Bezugsoszillator mit einer Stabilität von mehr als 10~⁴ verfügt, was technisch möglich ist, damit der Fehler hinsichtlich der Nummer der Hyperbel kleiner als 10~³ ist (also im Maximum eine Einheit, wenn seine Nummer zwischen 1000 und 1024 liegt).

Die hyperbolischen Koordinaten werden in binärer Zahlendarstellung ausgegeben und direkt zu einem Rechengerät zur Berechnung der kartesischen Koordinaten oder zu einer anderen Anordnung¹-zur Bestimmung oder Aufzeichnung des Kurswegs übertragen.

Sie können durch Verwendung von Nixie-Röhren sichtbar gemacht werden.

Claims

Patentansprüche: 20

1. Empfänger für ein Hyperbel-Funknavigationssystem, bei welchem wenigstens zwei voneinander entfernte Sendestationen erste bzw. zweite wiederkehrende Signale mit verschiedenen Frequenzen aussenden, welche die gleiche Unterharmonische als Bezugsfrequenz und die gleiche Ausgangsphase haben, wobei der Empfänger Einrichtungen zum Empfang und zur Verstärkung der ersten und der zweiten Signale enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger Einrichtung enthält, welche die empfangenen Signale in erste bzw. zweite Impulse umwandeln, deren Frequenz gleich der Bezugsfrequenz ist, und die entsprechende Phasen haben, und daß der Empfänger digitale Anordnungen enthält, welche in digitaler Form die Phasendifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen von verschiedener Herkunft angeben, wobei die digitalen Anordnungen einen Impulszähler enthalten, dessen Zählung durch den ersten dieser Impulse ausgelöst und durch den zweiten dieser Impulse angehalten wird.

2. Empfänger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Modulator, der Impulse abgibt, welche die Bezugsfrequenz und die Phase der entsprechenden empfangenen Signale haben, und durch einen Frequenzteiler, welcher die entsprechenden Impulse mit der Bezugsfrequenz liefert.

3. Empfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Sende-Stationen, die außerdem Synchronisationssignale aussenden, im Empfänger Einrichtungen vorgesehen sind, welche die empfangenen Synchronisationssignale den Anordnungen zur Umwandlung der empfangenen Signale in Impulse als Steuersignale zuführen.

4. Empfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Synchronisationssignalen in Form von Wellen der gleichen Frequenz eine Synchronisationsanordnung vorgesehen ist, welche die empfangenen Synchronisationssignale wahlweise der einen oder der anderen Umwandlungsanordnung zuführt, je nachdem, ob die empfangenen Synchronisationssignale von der ersten oder von der zweiten Sendestation kommen.

5. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Anordnungen einen Generator enthalten, der Impulse mit einer Frequenz abgibt, die eine Zweierpotenz der Bezugsfrequenz ist, und daß ein Binärzähler vorgesehen ist, der von dem Generator über eine Torschaltung gespeist wird, deren das Öffnen steuernder Steuereingang die ersten Impulse mit der Bezugsfrequenz empfängt, und deren das Schließen steuernder Steuereingang die zweiten Impulse mit der Bezugsfrequenz empfängt.

6. Empfänger nach Anspruch 4 oder 5 unter Rückbeziehung auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die ersten und die zweiten Signale Sinuswellen sind, die mit Unterbrechungen ausgesendet werden, im Empfänger vor jeder der Umwandlungsanordnungen ein Oszillator vorgesehen ist, welcher auf der Frequenz der entsprechenden empfangenen Wellen arbeitet, daß der Oszillator die zugehörige Umwandlungsanordnung speist, daß ein Phasendiskriminator· vorgesehen ist, der an seinem ersten Eingang die entsprechende empfangene Welle und an seinem zweiten Eingang die Ausgangsschwingung des Oszillators empfängt, und daß ein Schalter vorgesehen ist, der gleichfalls von der Synchronisationsanordnung gesteuert wird und das Ausgangssignal des Diskriminators dem Oszillator als Phasensteuersignal zuführt, wenn ein Signal am ersten Eingang des Diskriminators vorhanden ist, während er die Verbindung unterbricht, wenn kein Signal an diesem Eingang vorhanden ist.

7. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche für den Fall, daß die Bezugsfrequenz eine bestimmte Kanalnummer bestimmt, mit einer Schaltung zur Bestimmung der Nummer des Kanals, in welchem sich der Empfänger befindet, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schaltung die Kanalnummer direkt in digitaler Form liefert und einen ersten und einen zweiten Frequenzteiler enthält, daß dem ersten Frequenzteiler die ersten und dem zweiten Frequenzteiler die zweiten Impulse mit der Bezugsfrequenz zugeführt werden, daß der erste Frequenzteiler dritte Impulse und der zweite Frequenzteiler vierte Impulse mit einer gemeinsamen Frequenz abgeben, die eine Unterharmonische der Bezugsfrequenz ist, die so bemessen ist, daß ihr nur eine einzige Zone oder Hyperbel entspricht, daß ein Digitalzähler vorgesehen ist, dessen Zählung durch die dritten Impulse ausgelöst und durch die vierten Impulse stillgesetzt wird, daß eine Vergleichsanordnung für den Vergleich des Zählerstandes mit einem Bezugswert vorgesehen ist und daß die Vergleichsanordnung bei Feststellung einer Koinzidenz zwischen den beiden Werten ein Steuersignal für den ersten Frequenzteiler und ein Nullstellsignal für den Zähler abgibt.

8. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß jede der Sendestationen gleichzeitig Signale auf zwei Frequenzen aussendet, die so nahe beieinander liegen, daß die sich daraus ergebenden Schwingungen einer fiktiven Frequenz entsprechen, der eine kleinere Kanalzahl als der Bezugsfrequenz entspricht, wodurch es möglich wird, durch Vergleich der Messungen bei der Bezugsfrequenz und bei der Schwebungsfrequenz den Ort des Empfängers und damit die Nummer des Kanals, in dem er sich befindet, abzuleiten,

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im Empfänger Einrichtungen zum Empfang der von den beiden Stationen kommenden Signale und zur Ableitung der entsprechenden Schwebungssignale durch Mischung vorgesehen sind, daß ein Oszillator vorgesehen ist, dessen Phase den von der zweiten Station stammenden Schwebungen nachgeregelt ist und der eine kontinuierliche Schwingung mit der Schwebungsfrequenz abgibt, daß ein erster und ein zweiter Modulator vor-

gesehen sind, welche auf Grund der von der ersten Station stammenden Schwebungssignale bzw. auf Grund der vom Oszillator gelieferten Schwingung erste bzw. zweite Impulse mit der Schwebungsfrequenz abgeben, und daß digitale Zähleinrichtungen vorgesehen sind, welche von den ersten Impulsen mit der Schwebungsfrequenz ausgelöst und von den zweiten Impulsen mit der Schwebungsfrequenz stillgesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen