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Funknavigationsverfahren und Anordnung zur Durchführung desselben
Entfernungsmessungen dienen in der Navigation vor allem der Positionsbestimmung,
einer Operation, die z. B. in der Luftfahrt am Boden und an Bord laufend durchgeführt
werden muß.
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Bekannte funktechnische Entfernungsmeßverfahren arbeiten nach dem
Laufzeitmeßprinzip, nach welchem zur Messung der Entfernung zwischen zwei Punkten
die Laufzeit elektromagnetischer Schwingungen zwischen diesen zwei Punkten entweder
bei deren einmaligem Hin- und Rücklauf - wie beispielsweise beim Primär- oder Sekundär-Radar
- oder bei deren Ausbreitung von dem einen zum anderen Punkt mit anschließendem
Vergleich der Empfangsschwingungen mit einer Bezugs schwingung einer an letzterem
Punkt vorgesehenen Bezugsschwingungsquelle bestimmt wird.
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Bei Anwendung des Laufzeitmeßprinzips lassen sich außerdem zwei Rückstrahl-Entfernungsmeßverfahrensgruppen
voneinander dadurch unterscheiden, daß in dem einen Falle - wie beispielsweise beim
Primärradar - das ausgesandte Signal zwischen den beiden Punkten A und B hin- und
zurückläuft, während im anderen Falle - wie beispielsweise beim Sekundärradar -
das vom Punkt A ausgesandte Signal am Punkt B empfangen und dort durch ein neues
Signal beantwortet wird, welches dann im Punkt A empfangen wird. In beiden Fällen
ist es nachteilig, daß die bekannten Verfahren deswegen keine sogenannten passiven
Verfahren sind, bei denen der Signalempfang allein genügen würde, um die Entfernung
auf direktem Wege zu bestimmen, weil an Punkt B der Empfang des Signals von Punkt
A nicht genügt, um die Entfernung zwischen Punkt A und Punkt B ohne Vorhandensein
einer Bezugssignalquelle an Punkt B bestimmen zu können.
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Letzteres ist z. B. in der Luftfahrt von außerordentlich nachteiliger
Bedeutung. Befindet sich Punkt A am Boden, dann kann an dem in der Luft gelegenen
Punkt B die Entfernung nur dann gemessen werden, wenn die Signale von Punkt B nach
Punkt A und wieder zurück nach Punkt B laufen. Wenn nun - was in der Praxis oft
der Fall ist - viele Flugzeuge möglichst kontinuierlich ihre Entfernungen zur gleichen
Bodenstation ermitteln wollen, so ist es erforderlich, daß entweder - wenn alle
Flugzeuge auf der gleichen Frequenz senden - eine zeitgestaffelte Signalabfrage
der gemeinsamen Bodenstation durch die Flugzeuge erfolgt, oder aber - wenn die Möglichkeit
einer gleichzeitigen Signalabfrage durch alle Flugzeuge erwünscht ist - das Abfragesignal
eines jeden Flugzeugs und das ihm entsprechendeAntwortsignal von der Bodenstation
auf einer anderen Frequenz übertragen werden als die Abfrage- und Antwortsignale
der übrigen Flugzeuge.
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Es besteht deshalb seit langem im internationalen Bereich die Forderung
nach einem passiven funktechnischen Entfernungsmeßverfahren, das einer beliebig
großen Anzahl von Benutzern gestattet, fortlaufend und gleichzeitig, auf gleicher
Frequenz und automatisch ihre Entfernung von einem für alle Benutzer gleichen Bezugspunkt
zu messen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Funknavigationsverfahren
anzugeben, das diese Forderung mit dem besonderen Vorteil gegenüber einem der eingangs
genannten Verfahren, daß bordseitig kein Zeitnormal oder Frequenznormal mitgeführt
zu werden braucht, erfüllt.
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Das zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagene Verfahren geht aus von
einem Funknavigationsverfahren, bei dem sendeseitig zur Erzeugung von Navigationsstandlinien
von zwei Sendepunkten aus, die einen vorgegebenen gegenseitigen Abstand besitzen,
Schwingungen gleicher Frequenz ausgestrahlt werden, und von einem dritten Sendepunkt
aus, der sich angenähert im Symmetriepunkt der zwei Sendepunkte befindet, eine dritte
Schwingung ausgestrahlt wird, bei dem die Frequenz der dritten Schwingung und die
Frequenz der Schwingungen der zwei Sendepunkte harmonisch zueinander oder zu einer
gemeinsamen Grundfrequenz sind und die Phase der dritten Schwingung zu den Phasen
der Schwingungen der zwei Sendepunkte in vorgegebener Beziehung steht und bei dem
empfangsseitig die Bestimmung der jeweiligen Navigationsstandlinie, auf der sich
der Empfänger befindet, durch Phasenvergleich der von den zwei Sendepunkten empfangenen
Summenschwingung mit der von dem dritten Sendepunkt empfangenen und in ihrer Frequenz
durch
Teilung bzw. Vervielfachung angeglichenen Schwingung erfolgt.
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Ein derartiges Funknavigationsverfahren ist in seinem Prinzip in
zwei Varianten bekannt.
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Bei der einen dieser bekannten Varianten stellt jedoch die jeweils
bestimmte Navigationsstandlinie, auf der sich der Empfänger befindet, keine Entfernungsstandlinie
- wie zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe erforderlich, sondern
dadurch eine Radialstandlinie zum genannten dritten Sendepunkt dar, daß von den
zwei erstgenannten Sendepunkten aus zwar gleichfrequente Schwingungen ausgestrahlt
werden, die jedoch eine vorgegebene feste Phasendifferenz von beispielsweise 180°C
untereinander aufweisen. Radialstandlinien sind aus prinzipiellen Gründen nicht
in Entfernungsstandlinien umrechenbar. Somit ist diese bekannte Variante im Zusammenhang
mit der Erfindung unbrauchbar.
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Bei der zweiten der erwähnten bekannten Varianten ist ein Sendeantennensystem
mit den vier Stationen A, B, C und D zusammen mit einer Mittenstation E sowie einer
Überwachungsstation Rr vorgesehen.
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Rr regelt die Phase der von der Mittenstaion E ausgestrahlten Schwingungen
derart, daß deren Frequenz stets das algebraische Mittel der Frequenzen der von
den Außenstationen ausgesandten vier unterschiedlichen Schwingungen darstellt. Im
einzelnen gilt hierbei folgendes: Die Station E sendet das Signal SE, wobei SE =
a asina>t= sin o9Et = a sin sin 2nf,t.
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Die Station C sendet das Signal Sc, wobei Sc = b . sin #ct = b .
sin 2#(f0 + 500 Hz)t.
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Die Station A sendet das Signal SA, wobei SA = b sin CAt = b sin
2n(f, - Hz)t.
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Die Station D sendet das Signal SD, wobei SD = b . sin #Dt = b sin
2#(f0 + 330 Hz)t.
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Die Station B sendet das Signal SB, wobei SB = b sin oJgt = b sin
2z(fo300 Hz)t.
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In diesen Gleichungen bedeuten a und b vorgegebene Amplitudenwerte,
co Kreisfrequenzen, f0 die Frequenz der von der Station E ausgesandten Schwingungen,
t die Zeit und ist = 3,14.
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Im EmpfangspunktR werden die Signale SA, SB, SC, SD und SE gemeinsam
empfangen und zu einem Summensignal kombiniert, aus dem nach Bildung einer Zwischenfrequenz
durch Amplitudendemodulation die Schwebungsfrequenzen gewonnen werden.
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Diese Schwebungsfrequenzen werden zwei Filtern zugeführt.
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Das erste Filter ist auf 515 i 50 Hz abgestimmt, so daß die Schwebungssignale,
die aus SE zusammen mit Sc und SA gebildet werden, das Filter passieren können.
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Das zweite dieser Filter ist auf 315 i 50 Hz abgestimmt, so daß die
Schwebungssignale, die aus SE zusammen mit So und SB gebildet werden, das Filter
passieren können.
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Das erste Filter liefert demzufolge als Summensignal zwei Schwebungssignale
mit den Frequenzen 530 und 500 Hz und das zweite Filter als Summensignal zwei Schwebungssignale
mit den Frequenzen 330 und 300 Hz.
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Beide Summensignale werden amplitudendemoduliert, und aus den zwei
sich ergebenden Spannungen werden 3 0-Hz-Meßsiguale herausgefiltert.
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Die beiden 30-Hz-Meßsignale werden einem Phasenmesser zugeführt,
der ihren relativen Phasenunterschied mißt.
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Der sich hierbei ergebende Meßwert entspricht dem Ausdruck (Ä - B)
+ (Plc. (o woraus hervorgeht, daß diese obenerwähnte zweite Variante nach dem Hyperbelnavigationsprinzip
arbeitet, nach welchem bekanntlich ohne wirtschaftlich aufwendige Umrechnung keine
Entfernungen zu einem Bezugspunkt bestimmbar sind.
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Das erfindungsgemäße Funknavigationsverfahren der oben als Ausgangspunkt
der Erfindung angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, daß - zwecks Gewinnung
solcher Navigationsstandlinien, die die jeweilige Entfernung des Empfängers von
dem dritten Sendepunkt innerhalb eines vorgegebenen, um die Senkrechte zur Verbindungsgeraden
der zwei Sendepunkte liegenden Winkelbereichs definieren, wobei der mit vorgegebener
Genauigkeit auswertbare Entfernungsbereich bei vorgegebener Frequenz der von den
zwei Sendepunkten ausgestrahlten Schwingungen vom gegenseitigen Abstand der zwei
Sendepunkte abhängt - die Ausstrahlung der Schwingungen von den zwei Sendepunkten
aus mit gleicher Phase erfolgt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Umkehrung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in der Weise, daß der Empfänger durch einen Sender und die drei Sendepunkte
durch drei Empfangspunkte ersetzt sind, sowie Weiterbildungen der Erfindung und
eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Sie seien im folgenden an Hand der
Zeichnungen zum besseren Verständnis derselben im einzelnen beschrieben. Hierbei
zeigt F i g. 1 eine Ansicht der Sendepunkte und eines Empfangspunktes zur Darstellung
von deren trigonometrischer gegenseitiger Zuordnung beim erfindungsgemäßen Verfahren,
F i g. 2 die Draufsicht auf die Strahlungsebene dreier nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren arbeitender Sendestationen und die sich hierbei ergebenden Navigationsstandlinienscharen,
Fig.3 ein Ausführungsbeispiel einer bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorteilhaft verwendbaren Sendeanlage, F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel einer bei
der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise mittels der Sendeanlage
nach F i g. 3 vorteilhaft verwendbaren Empfangs anlage, F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Sendeanlage,
Fig.6 ein Ausführungsbeispiel einer bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
beispielsweise mittels der Sendeanlage nach Fig. 5 vorteilhaft verwendbaren Empfangs
anlage, Fig. 7 eine Ansicht der Sendepunkte und eines Empfangspunktes zur Darstellung
von deren trigonometrischer gegenseitiger Zuordnung bei Verwendung von vier Außenstrahlern
und einem Mittenstrahler gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, F i g. 8 die Draufsicht
auf die Strahlungsebene eines nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
arbeitenden Antennensystems mit vier Außenstrahlern und einem Mittenstrahler in
der gegenseitigen Zuordnung nach F i g. 7 und die sich hierbei ergebenden Standlinienscharen,
Fig.
9 ein Ausführungsbeispiel einer bei der Durchführung der den F i g. 7 und 8 zugrundeliegenden
Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft verwendbaren Sendeanlage, Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel
einer bei der Durchführung der den F i g. 7 und 8 zugrunde liegenden Weiterbildung
der Erfindung beispielsweise mittels der Sendeanlage nach F i g. 9 vorteilhaft verwendbaren
Empfangs anlage, F i g. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer bei der Durchführung
der den F i g. 7 und 8 zugrunde liegenden Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft
verwendbaren Sendeanlage und Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel einer bei der Durchführung
der den F i g. 7 und 8 zugrunde liegenden Weiterbildung der Erfindung beispielsweise
mittels der Sendeanlage nach F i g. 11 vorteilhaft verwendbaren Empfangs anlage.
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In F i g. 1 ist die Strahlungsebene mit den in ihr liegenden zwei,
im folgenden »Außenstrahler« genannten Strahlern in den zwei Sendepunkten E1 und
E2 gezeigt, welche erfindungsgemäß die im folgenden als »Entfernungssignale« bezeichneten
zwei gleichfrequenten und gleichphasigen Schwingungen ausstrahlen. Die Außenstrahler
in den zwei Sendepunkten E1 und E2 haben vom Beobachtungspunkt P, in dem sich ein
Empfänger befindet, die Entfernungen Ql und #2, deren Projektionen auf die Strahlungsebene
mit r1 und r2 bezeichnet sind. Die Höhe des Beobachtungspunktes P über seinem Projektionspunkt
P' in der Strahlungsebene ist h. Der beim erfindungsgemäßen Verfahren die im folgenden
als das »Bezugssignal« bezeichnete dritte Schwingung ausstrahlende Strahler im dritten
Sendepunkt E0, der im folgenden »Mittenstrahler« genannt ist, liegt ebenfalls in
der Strahlungsebene und mindestens angenähert auf der Verbindungsgeraden der Außenstrahler;
er hat zum Außenstrahler im Sendepunkt E1 den Abstand g1 und zum Außenstrahler im
Sendepunkt E2 den Abstand g2, wobei mindestens angenähert g1 = g2 ist. Der Abstand
des Beobachtungspunktes P vom Mittenstrahler E0 ist eo, dessen Projektion in die
Strahlungsebene rO. Die Gerade r0 schließt mit der in der Strahlungsebene auf der
Verbindungsgeraden errichteten Senkrechten, die durch den Sendepunkt Eo geht, den
Winkel 0 ein. Die Verbindungsgeraden Qv schließen mit ihren Projektionen rv die
Höhenwinkel ev ein, wobei v = 0, 1 oder 2.
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Werden erfindungsgemäß von den Außenstrahlern Entfernungssignale
gleicher Frequenz und gleicher Phase und vom Mittenstrahler ein Bezugssignal abgestrahlt,
wobei das Bezugssignal zu den Entfernungssignalen frequenzmäßig in einem ganzzahligen
Verhältnis und phasenmäßig in vorgegebener Beziehung steht, so liefert nach empfangsseitig
durch Teilung bzw. Vervielfachung durchgeführter Frequenzangleichung die Phasendifferenz
zwischen der Summe der Signale der Außenstrahler und dem Signal des Mittenstrahlers
in einem bestimmten Bereich 0 S7 y eine Information über die Entfernung des Punktes
P vom Sendepunkt E0, wobei je nach der geforderten Genauigkeit der Winkel # zwischen
10 und 20 geometrischen Winkelgraden liegt.
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Die erwähnte Frequenzangleichung ist notwendig, wenn das Bezugssignal
oder dessen Signalinhalt eine andere Frequenz besitzt als das Entfernungssignal
oder dessen Signalinhalt.
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Wenn es geographische oder andere nicht verfahrensbedingte Schwierigkeiten
erfordern, können an
Stelle des Mittenstrahlers mehrere um den Ort des Mittenstrahlers
möglichst symmetrisch angeordnete Ersatz-Mittenstrahler das Bezugssignal ausstrahlen.
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F i g. 2 zeigt die Draufsicht auf die oben an Hand der F i g. 1 erläuterte
Strahlungsebene, wobei hier im Beispielsfall gewählt ist g2 = gl = g. Auf der Geraden,
die als X-Achse bezeichnet ist, liegen die drei Sendepunkte Ej, E2 und E0. Senkrecht
durch die X-Achse geht durch den Sendepunkt Eo die #-Achse. Die gezeigten Kurven
stellen die Navigationsstandlinien dar, die für das Gebiet, das die Winkel !Z7 überdecken,
annähernd Kreisbogen um den SendepunktEO darstellen.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung diene das im folgenden an Hand
der F i g. 2 beschriebene Beispiel.
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Von den Sendepunkten E0, E1, E2 mögen folgende Signale S entweder
direkt oder als Modulationssignale abgestrahlt werden: E1: S1 = Al Sl=Al-cosoot,
E2: S2 = A2. cos t, E0: 50=A0.cosff2t.
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Hierbei bedeutet A die Amplituden der Sendesignale, a> eine Kreisfrequenz
und t die Zeit.
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Am EmpfangsortP (Fig. 1) treten folgende Signale S' auf:
Hierbei bedeutet A' die Amplituden der Empfangssignale und Q die in F i g. 1 gezeigten
Laufwege. Unter der in der Praxis zumindest in Annäherung leicht zu erfüllenden
Voraussetzung A1', = A2, ergeben sich im Empfänger das Summensignal 5s', herrührend
von den von den Sendepunkten E, und E2 ausgestrahlten Signalen, und weiterhin infolge
der im Empfänger im Punkt F erfolgten Frequenzangleichung (Frequenzverdopplung)
des vom Sendepunkt E0 ausgestrahlten Signals das Signal So".
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Durch empfangsseitigen gegenseitigen Phasenvergleich dieser letztgenannten
Signale ergibt sich zlf = 23 ex + ez ~ 2 2 QA R was auch geschrieben werden kann:
k =
k entspricht hierbei den in F i g. 2 gezeigten Werten, wenn
für den gegenseitigen Abstand der einzelnen Stationen g die Einheit 1 gesetzt ist.
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F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft verwendbaren Sendeanlage. An den Hochfrequenzsender
1 sind der Mittenstrahler, der hier und im folgenden gleichfalls wie sein entsprechender
Sendepunkt mit Eo bezeichnet ist, und die Außenstrahler, die hier und im folgenden
gleichfalls wie ihre entsprechenden Sendepunkte mit E1 bzw. E2 bezeichnet sind,
über die Leitungen 2 bzw. 3 angeschlossen, wobei in eine der Leitungen, im gezeigten
Beispiel in die Leitung 3, eine Frequenzteiler- oder gegebenenfalls Frequenzvervielfacherstufe4,
die die Phase annähernd nicht oder allenfalls in vorgegebener, kompensierbarer Weise
beeinflußt, eingeschaltet ist.
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In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anlage dargestellt,
die vorteilhaft zum Empfang der Sendungen der Anlage nach F i g. 3 geeignet ist,
wenn für die Entfernungssignale und für das Bezugssignal miteinander oder zu einer
gemeinsamen Grundfrequenz harmonische Frequenzen verwendet werden. Den vorzugsweise
gleich aufgebauten Hochfrequenzempfängern 6a und 6b, von denen der eine, beispielsweise
der Empfänger 6b, auf die Frequenz. des Bezugssignals und der andere auf die Frequenz
der Entfernungssignale abgestimmt ist, werden die auf die Empfangsantenne 5 gelangenden
Empfangssignale zugeführt.
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An den einen Empfänger, im gezeigten Beispiel an den Empfänger 6b,
ist ein Frequenzteiler oder Frequenzvervielfacher7 angeschlossen, der die Signalphase
nicht oder gegebenenfalls in vorgegebener, kompensierbarer Weise beeinflußt, derart,
daß dem Phasenmesser 8 gleichfrequente Eingangssignale zugeführt werden, wobei das
Bezugssignal zur Gewinnung der Bezugsphase verwendet wird. Hierauf bezogen ist die
vom Phasenmesser 8 abgegebene Information über die Phasendifferenz charakteristisch
für die Navigationsstandlinie k (F i g. 2), auf der sich die Antenne 5 befindet.
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Soll .gegebenenfalls zur Ermöglichung einer Feinmessung nach dem
Mehrdeutigkeitsprinzip oder zur Erzielung einer unter Umständen einfacher - auswertbaren
niedrigeren Phasenvergleichsfrequenz auch die Frequenz des anderen Signals vervielfacht
oder geteilt werden, so müßte zu diesem Zweck zwischen dem Empfänger 6a und dem
Phasenmesser 8 lediglich in die bestehende Leitung ein zusätzlicher, in der Zeichnung
nicht gezeigter Frequenzvervielfacher bzw. -teiler, der die-Phase nicht oder in
vorgegebener, kompensierbarer Weise beeinflußt, eingeschaltet werden.
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F i g. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer bei der -Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft verwendbaren Sendeanlage, die die empfangsseitige
Erlangung einer niederfrequenten Entfernungsinformation ermöglich. Die Strahler
E1 und.E2 strahlen hierbei das eine Seitenband, z. B. das untere Seitenband, eines
Seitenbandpaares aus, während der Mittenstrahler E0 das andere Seitenband ausstrahlt.
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Beim Empfang entsteht im Empfänger ein niederfrequentes Schwebungssignal.
Außerdem strahlt der Mittenstrahler E0 das Bezugssignal aus, indem z. B. das von
ihm ausgestrahlte Seitenband mit einem zum Schwebungssignal harmonischen, dem Bezugssignal
entsprechenden Modulationssignal moduliert ist. Gegen die Phase des Modulationssignals
gemessen ist dann die Phase des Schwebungssignals ein Maß der Ent-
fernung bzw. charakteristisch
für die entsprechende Navigationsstandlinie.
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Das hochfrequente Sendesignal des Senders 1 und das niederfrequente
Signal des Modulationssignalgenerators 9 werden den Eingängen einer Modulationsschaltung
10 zugeführt, z. B. zwei Einseitenbandmodulatoren mit Trägerunterdrückung, wovon
der eine Einseitenbandmodulator das obere und der andere Einseitenbandmodulator
das untere Seitenband abgibt, oder auch z. B. einer an sich bekannten, der Einseitenbandaufbereitung
nach der Phasenmethode dienenden Schaltung, bei deren Verwendung als Modulationsschaltung
10 dieselbe dann die zwei entstehenden Seitenbänder an den Ausgängen 11 und 12 getrennt
abgibt. An den Ausgang 11, der das eine, z. B. das untere Seitenband abgibt, sind
die Strahler E1 und E2 angeschlossen, während an den Ausgang 12, der das andere
Seitenband abgibt, der Mittenstrahler angeschlossen ist. An den Sender 1 ist aber
auch der Hochfrequenzeingang eines Zweiseitenbandmodulators 13, der Mittel zur Trägerunterdrückung
einschließt, angeschlossen, während der andere Eingang des Modulators 13 über eine
Frequenzvervielfacher-oder -teilerstufe 14 mit dem Modulationssignalgenerator 9
verbunden ist. Der Ausgang des Modulators 13 ist ebenfalls an den Mittenstrahler
angeschlossen.
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In F i g 6. ist ein Ausführungsbeispiel einer Anlage dargestellt,
die vorteilhaft zum Empfang der Sendungen der Anordnung nach F i g. 5 geeignet ist.
Das Empfangssignal gelangt über die Antenne 5 zum Empfänger 15. An den niederfrequenten
Ausgang des Empfängers 15 sind die Filter 16 und 17 angeschlossen, wobei das eine
Filter, z. B. das Filter 16, auf die Grundfrequenz des Schwebungssignals und das
andere Filter auf die Frequenz des Ausgangssignals der Frequenzvervielfacher- oder
-teilerstufe 14 abgestimmt ist. Dem einen Filter, im gezeigten Beispiel dem Filter
17, ist eine Frequenzvervielfacher- bzw. -teilerstufe 18 nachgeschaltet, derart,
daß dem Phasenmesser 19 gleichfrequente Signale zugeführt werden.
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Die vom Phasenmesser 19 gegebene Information über die Phasendifferenz
ist ein- oder mehrdeutig ein Maß der Entfernung der Antenne 5 vom Mittenstrahler
Eo bzw. charakteristisch für die entsprechende Navigationsstandlinie.
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Die Frequenzvervielfacher- bzw. -teilerstufen der Anlage nach F i
g. 6 werden häufig vorteilhaft vor die Filter 16 bzw. 17 geschaltet; dann müssen
diese Filter jedoch auf die geteilten bzw. vervielfachten entsprechenden Grundfrequenzen
abgestimmt sein. Der an sich bekannte Vorteil des Mehrdeutigkeitsprinzips ist, daß
dadurch Feinmessungen und damit Meßgenauigkeitsverbesserungen erzielt werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch umgekehrt werden. Werden
nämlich am BeobachtungspunktP Funkwellen ausgestrahlt und werden diese Funkwellen
an den zwei Punkten, die einen festen räumlichen Abstand voneinander haben, und
im Mittelpunkt der Strecke, die diese beiden Punkte verbindet, empfangen, und wird
ferner die Summe der an den zwei Punkten empfangenen Signale phasenmäßig gegen das
im Mittelpunkt empfangene Signal verglichen, so gibt die Phasendifferenz eine Information
über die Navigationsstandlinie gemäß F i g. 2, auf der sich der BeobachtungspunktP
befindet.
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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordert einen
verhältnismäßig bescheidenen
Aufwand. Entfernungsmessungen mit großer
Genauigkeit sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren allerdings nur für Sektoren
mit einem in der Strahlungsebene liegenden Öffnungswinkel von etwa 30° möglich.
Diese Sektorgröße ist für Entfernungsmessungen beim Landeanflug von Flugzeugen auf
Flughäfen voll ausreichend, für Entfernungsmessungen aus allen Richtungen müssen
gemäß einer im folgenden beschriebenen Weiterbildung der Erfindung jedoch mehr als
nur zwei Außenstrahler verwendet werden.
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Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung finden mehr als zwei Außenstrahler
Verwendung, die kranzförmig und zumindest annähernd in gleichen Abständen auf einem
Kreis mit dem Radius g um den Mittenstrahler angeordnet sind.
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F i g. 7 zeigt eine solche Anordnung mit beispielsweise vier Außenstrahlern.
QX stellen anaIog zu F i g. 1 die Abstände der Strahler Ev zum Punkts dar, rv deren
Projektionen auf die Strahlungsebene, ev die eingeschlossenen Winkel, wobei v =
O, 1... 4. Strahlt wieder EO das Bezugssignal aus und strahlt EI zusammen mit E2
zeitlich abwechselnd mit E8 und E4 das Entfernungssignal aus, so ist die Summe der
am BeobachtungspunktP jeweils zwischen Bezugs- und Entfernungssignal gemessenen
Phasendifferenzen ein-oder mehrdeutig ein Maß der Entfernung des Beobachtungspunktes
Pvom Mittenstrahler EO bzw. charakteristisch für die Navigationsstandlinie, auf
der sich P befindet.
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F i g. 8 zeigt die Draufsicht auf die in Fig. 7 gezeigte Strahlungsebene.
Die Summen der nach dem Verfahren gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung gemessenen
Phasendifferenzen sind in der Strahlungsebene angenähert Kreise um den Mittenstrahler
E0; diese sind in Fig.8 eingezeichnet. Die Zahlen bezeichnen die Summen, wenn für
g = 1 gesetzt wird.
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F i g. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sendeanlage, die bei
der Durchführung des Verfahrens gemäß der bisher an Hand der F i g. 7 und 8 beschriebenen
Weiterbildung der Erfindung mit z. B. vier Außenstrahlern besonders vorteilhaft
verwendbar ist. Das Sendesignal des Senders 1 wird dem Mittenstrahler EO und den
Außenstrahlern E1, E2, E2 und E4 über die Leitungen 2 und 3 zugeführt, wobei in
eine der Leitungen, im gezeigten Beispiel in die Leitung 3, eine Frequenzteiler-
oder -vervielfacherstufe 4, die die Phase nicht oder allenfalls in vorgegebener,
kompensierbarer Weise beeinflußt, eingeschaltet ist. In die Leitung 2 ist außerdem
ein Umschalter 20 eingeschaltet, der abwechselnd die Strahlerpaare E;, E2 und E3,
E4 mit dem Sender 1 verbindet.
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Statt der Umschaltung zur fortlaufenden Erzeugung der Navigationsstandlinien
gemäß Fig.8 von den Strahlern £2 und E4 ist es häufig vorteilhaft, Entfernungssignale
anderer Frequenz von dort auszusenden; dann kann im gezeigten Beispiel der Umschalter
20 wegfallen, und vor die Strahler E3 und E4 müssen nur noch eine Frequenzvervielfacher-
oder -teilerstufe eingeschaltet werden.
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F i g. 10 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Anlage,
die zum Empfang der Sendungen nach der Weiterbildung der Erfindung gemäß F i g.
9 geeignet ist, wenn für das Entfernungssignal und für das Bezugssignal harmonische
Frequenzen verwendet werden. Die Anlage nach F i g. 10 unterscheidet sich von derjenigen
nach F i g. 4 im wesentlichen dadurch,
daß - wie durch die weitgehend gleichen Bezugszeichen
zum Ausdruck kommt - dem Phasenmesser 8 eine Summierstufe 21 nachgeschaltet ist,
die jeweils zwei aufeinanderfolgende Angaben des Phasenmessers 8 summiert und der
zusätzlichen Ausgabe-oder Anzeigestufe 22 zuführt. Die von der Stufe 22 abgegebene
Information ist ein Maß der Entfernung der Antenne 5 vom Mittenstrahler Eo bzw.
charakteristisch für die Navigationsstandlinie, auf der sich die Antenne 5 befindet.
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In F i g. 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sendeanlage
mit mehr als zwei, d. h. im gezeigten Fall vier Außenstrahlern dargestellt. Die
Anlage ist im wesentlichen gleich der Anlage nach F i g. 5.
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Lediglich in der Leitung 11 ist wieder ein Umschalter20 eingeschaltet,
der den einen Ausgang der Modulatorschaltung PO abwechselnd mit den Strahlerpaaren
Ei, £2 und E3, E4 verbindet.
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F i g. 12 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Anlage,
die zum Empfang der Sendungen der Anordnungen nach F i g. 11 geeignet ist. Die Anlage
nach F i g. 12 unterscheidet sich im wesentlichen von derjenigen nach F i g. 6 dadurch,
daß dem Phasenmesser 19 eine Summierstufe 21 nachgeschaltet ist, die jeweils zwei
aufeinanderfolgende Angaben des Phasenmessers 19 summiert und der zusätzlichen Ausgabe-
oder Anzeigestufe 22 zuführt. Die von der Stufe 22 abgegebene Information ist ein
Maß der Entfernung der Antenne 5 vom Mittenstrahler Eo bzw. charakteristisch für
die Navigationsstandlinie, auf der sich die Antenne 5 befindet.
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Auch diese Weiterbildung der Erfindung ist in ihrer Umkehrung verwendbar,
und zwar dadurch, daß von einem Sendepunkt Funkwellen ausgestrahlt werden und daß
diese Funkwellen an einem Mittelpunkt und an einer mehr als zwei betragenden geradzahligen
Anzahl von Empfangspunkten, die kranzförmig und zumindest annähernd in gleichen
Abständen auf einem Kreis um den Mittelpunkt liegen, empfangen werden, derart, daß
alle Summen der von jeweils zwei sich möglichst gegenüberliegenden Empfangspunkten
empfangenen Wellen phasenmäßig gegen die vom Mittelpunkt empfangenen Wellen verglichen
werden und die Summe all dieser Meßergebnisse verfügbar gemacht wird, wobei diese
Summe die Entfernungsinformation darstellt.