DE1223902B - Verfahren zur Standlinienbestimmung auf Grund von zwei gleichartigen Richtdiagrammen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -i0i7¥W PATENTAMT Int. Cl.:

GOIs

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/44

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

St 17125 IX d/21 a4 16. November 1960 1. September 1966

Es sind Verfahren zur Richtungsbestimmung auf Grund einer Phasenmessung zwischen einem azimutabhängigen Richtungssignal und einem Bezugssignal mit starrer Phase allgemein bekannt. Bei allen diesen Systemen wird die Richtungsinformation aus einem einzigen umlaufenden Richtdiagramm abgeleitet beispielsweise »VOR«- und »Tacane-System.

Die Erfindung bezieht sich im Gegensatz zum Bekannten auf ein Verfahren zur Standlinienbestimmung in einem mit einem Empfänger ausgestatteten Objekt auf Grund von zwei zueinander gegenphasigen, zu einer Mittellinie spiegelbildlich symmetrischen Richtdiagrammen (z. B. Doppelkreisdiagramme), die von zwei im Abstand einiger Wellenlängen von der Mittellinie aufgebauten festen Antennensystemen erzeugt werden, die entweder mit gleichfrequenten Trägern in fester Phasenbeziehung oder mit modulierten gleichfrequenten Trägern, deren Modulationsfrequenzen gleich sind und in fester Phasenbeziehung zueinander stehen, oder mit gleichfrequent modulierten, verschiedenfrequenten, jedoch innerhalb der Bandbreite des Empfängers liegenden Trägern mit fester Phasenbeziehung der Modulationsfrequenzen zueinander gespeist werden, wobei bei der Speisung der Aiitennensysteme mit verschiedenfrequenten Trägern diese gleichzeitig strahlen bzw. bei der Speisung mit gleichfrequenten Trägern die Antennensysteme abwechselnd strahlen.

Erfindungsgemäß sind die Richtdiagramme an sich bekannte Trägerrichtdiagramme bzw. Modulationsgrad-Richtdiagramme; zur Bildung der Standlinien in Form von im Fernfeld nahe der Mittellinie annähernd parallelen geometrischen Örtern konstanter, wählbarer Phase gegenüber einer Bezugsfrequenz — diese ist im Falle der Ausstrahlung von gleichfrequenten Trägern die zuerst empfangene und gespeicherte Information bzw. im Falle der Ausstrahlung von verschiedenfrequenten Trägern wird diese Bezugsfrequenz sendeseitig gesondert erzeugt und in bekannter Weise übertragen — hat die Phasenbeziehung der Träger- bzw. Modulationsfrequenzen einen merklich von 0 und 180° abweichenden Wert, vorzugsweise einen solchen bei 90° liegenden; im Empfänger wird die vektorielle Summe der Amplituden der Trägerbzw. Modulationsschwingungen gebildet, und zwar unter Berücksichtigung der Phasenbeziehung der ausgesendeten Träger- bzw. Modulationsfrequenzen; schließlich wird die Phase dieser vektoriellen Summe mit der Phasenlage der Bezugsfrequenz in bekannter Weise verglichen.

Während also bei dem bekannten Verfahren zur Richtungsbestimmung die jeweils gemessene Phase Verfahren zur Standlinienbestimmung auf Grund von zwei gleichartigen Richtdiagrammen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft, Stuttgart-Zuffenhausen, HeUmuth Jiirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Ernst Kramar, Pforzheim ,

eine radiale Standlinie definiert, hat die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jeweils bestimmte Standlinie — zumindest in einem Teil des Fernfeldes — die Eigenschaft, parallel zu einer gegebenen Linie zu sein.

Insofern unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren andererseits auch von den bekannten Hyperbelverfahren, sehr wesentlich sowie von bekannten Leitstrahlverfahren.

Die Erfindung wird an Hand von Beispielen und Figuren näher erläutert.

In F i g. 1 ist ein Diagramm von Linien gleicher Phase gezeichnet, das in dieser Form entsteht, wenn von zwei räumlich getrennten Antennensystemen A und B entweder Träger- oder Modulationsrichtdiagramme als Doppelkreise abgestrahlt werden, unter der Voraussetzung, daß die Träger- oder die Modulationsfrequenzen eine Phasendifferenz von 90° aufweisen.

In der Hilfszeichnung der F i g. 1 ist ein Vektordiagramm für die Zusammensetzung der einzelnen Vektoren ® und ® im Strahlungsfeld, deren Betrag für jeden Punkt P aus den Richtdiagrammen entnommen werden kann, gezeichnet.

Eine hier nicht näher erläuterte mathematische Betrachtung zeigt, daß das Verhältnis der Sinusfunktionen der Winkel (α, β), die durch die jeweiligen Verbindungslinien eines Punktes P mit den Mittelpunkten der Strahlungsdiagramme und die durch diese zur Mittellinie gezogenen Parallelen gebildet werden, jeweils konstant ist. Diese Konstante ist gleich tg(45°—φ), wobei φ den jeweiligen Phasenwinkel bedeutet.

^sinß _,,.

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F i g. 2 zeigt eine beispielsweise Antennenanord-

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nung zur Erzeugung eines reinen Modulations-Richtdiagrammes.

Zur Erzeugung von Richtdiagrammen ergeben sich grundsätzlich folgende Möglichkeiten:

a) Es werden gleichfrequente Träger mit 90° Phasenverschiebung von den einzelnen Richtantennensystemen, deren Strahlungsdiagramm beispielsweise ein Doppelkreis ist j zeitlich nacheinander abgestrahlt. Bei. der Auswertung in einem Empfänger wird die zuerst empfangene Information in bekannter Weise gespeichert, mit der zweiten, später eintreffenden Information vektoriell zusammengesetzt sowie der Phasenwinkel φ zwischen erster Information und der Vektorsumme bestimmt. Der in dieser Weise be-

^D'"stimmte Phasenwinkel ergibt'in dem'Isophasenfeld der Fig'.l jeweils eine ganz bestimmte Linie.

b) Es werden gleichfrequente Träger, die mit gleieher, aber mit um 90° phasenverschobener Modulationsfrequenz .moduliert sind, von den bei-, den Richtantennensystemeh zeitlich ' nachein- ·" -ander ausgestrählt. In einem mit einem derartigen Funkfeuer zusammenarbeitenden Empfänger wird die Modulationsphase der ersten Information in bekannter Weise gespeichert, mit der zweiten Modulationsphase vektoriell zusammengesetzt und der Phasenwinkel zwischen erster Modulationsphase und resultierender Phase der Modulation bestimmt. Der so bestimmte Phasen-', ' winkel φ kennzeichnet wieder im Isophasenfeld (F i g. 1) eine, ganz 'bestimmte Linie;

.;c„) Es wird ein, reines Modulations-Richtdiagramm erzeugt, beispielsweise in der Weise, daß je drei

. - Strahler auf ejner ■ Geraden zu einem Richt-

..... antennensystem'zusammengefaßt sind (Fig. 2), von denen jeweils die mittleren Strahler die Träger mit unterschiedlichen Frequenzen (/;

_;... f+Af) in einem Rundstrahldiagramm gleichzeitig ausstrahlen, wahrend die Seitenantennen -^: beide Seitenbänder der Modulationsfrequenz, beispielsweise 30Hz, in Gegenphase ausstrahlen. Die Modulationsphase der einen Antennengruppe eilt um 45° gegenüber einer Bezugsschwingung vor, die der anderen um den gleichen Betrag nach. Die Träger werden im Strahlungsfeld mit annähernd gleicher Feldstärke empfangen, sie sind aber entsprechend dem Modulationsrichtdiagramm an jeder Stelle des Feldes mit verschiedenem Modulationsgrad mo-

'.._ duliert. Die im Empfängerausgang entstehende Niederfrequenzspannung der Frequenz A f ist mit der vektoriellen Summe aus den beiden 30-Hz-Teilmodulationen moduliert. Der Phasenwinkel φ der 30-Hz-Modulation, der gegenüber einer in bekannter Weise von einem der Träger ausgesendeten phasenstarren Bezugsspannung von 30 Hz in ebenso bekannter Weise bestimmt werden kann, kennzeichnet im Isophasenfeld gemäß F i g. 1 eine bestimmte Linie. Man ersieht, daß die Linien gleicher Phase im Fernfeld fast parallel verlaufen, was für eine Heranführung von mehreren Flugzeugen an ein bestimmtes Ziel innerhalb einer Luftstraße von besonderer Bedeutung sein kann.
Zum Empfang derartiger Funkfeuer sind solche Empfänger geeignet, mit deren Hilfe eine Phasenmessung zwischen zwei aus der aufgenommenen Hochfrequenz abgeleiteten niederfrequenten Spannungen vorgenommen werden kann, z. B. die bekannten Empfänger für die Aufnahme der »VOR«- Drehfunkfeuer.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Standlinienbestimmung in einem mit einem Empfänger ausgestatteten Objekt auf Grund von zwei zueinander gegenphasigen, zu einer Mittellinie spiegelbildlich symmetrischen Richtdiagrammen (z. B. Doppelkreisdiägramme), ..die- von zwei im Abstand· einiger: Wellenlängen von der Mittellinie aufgebauten festen Antennen- : systemen erzeugt werden, die entweder, mit gleichfrequenten Trägern in fester Phasenbeziehung oder.mit modulierten gleichfrequenten Trägern, deren Modulationsfrequenzen gleich sind und in • fester Phasenbeziehung zueinander stehen, oder . mit gleichfrequent modulierten, verschieden-. frequenten, jedoch innerhalb der Bandbreite des • Empfängers liegenden Trägern mit fester Phasenbeziehung der Modulationsfrequenzen zueinander . gespeist werden, wobei bei der Speisung der An-. tennensysteme mit verschiedenfrequenten Trägern diese gleichzeitig strahlen bzw. bei der-Speisung mit gleichfrequenten Trägern die Antennensysteme abwechselnd strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtdiagramme an sich bekannte Trägerrichtdiagramme bzw. Modulationsgrad-Richtdiagramme sind, daß zur BiI-dung der Standlinien in Form von im Fernfeld nahe der Mittellinie annähernd parallelen geometrischen Örtern konstanter, wählbarer Phase gegenüber einer Bezugsfrequenz, die im Falle der ... Ausstrahlung von gleichfrequenten Trägern die zuerst empfangene und gespeicherte Information ist bzw. die im Fall der Ausstrahlung von verschiedenfrequenten Trägern sendeseitig gesondert erzeugt und in bekannter Weise übertragen wird, die Phasenbeziehung der Träger- bzw. Modulationsfrequenzen einen merklich von 0 bis 180° abweichenden Wert, vorzugsweise einen solchen bei 90° liegenden, hat und daß im Empfänger die vektorielle Summe der Amplituden der Träger- bzw. Modulationsschwingungen unter Berücksichtigung der Phasenbeziehung der ausgesendeten Träger- bzw. Modulationsfrequenzen gebildet und. die Phase dieser vektoriellen Summe mit der Phasenlage der Bezugsfrequenz in bekannter Weise verglichen wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 923 608;
   deutsche Auslegeschrift Nr. 1023 798;
   schweizerische Patentschrift Nr. 253 500;
   Nachrichtentechnik 10 (1960), Heft 5, S. 217 bis 222.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   609 658/167 8. 66 © Bundesdruckerei Berlin