DE1228679B

DE1228679B - Arrangement for determining the elevation angle of an incident electromagnetic wave

Info

Publication number: DE1228679B
Application number: DET20130A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Karl Baur
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-05-06
Filing date: 1961-05-06
Publication date: 1966-11-17
Also published as: GB998883A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

GOIsGOIs

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/01German class: 21 a4 - 48/01

Nummer: 1228 679Number: 1228 679

Aktenzeichen: T 20130IX d/21 a4File number: T 20130IX d / 21 a4

Anmeldetag: 6. Mai 1961Filing date: May 6, 1961

Auslegetag: 17. November 1966Opening day: November 17, 1966

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung des Elevationswinkels einer einfallenden elektromagnetischen Welle, bei der zwei Antennen mit vertikal übereinanderliegenden Phasenzentren und getrennte Empfangskanäle für die beiden Antennenspannungen vorgesehen sind. Außerdem sind Mittel zur Messung der Phasendifferenz der beiden Empfangsspannungen an die Empfangskanäle angeschaltet, und es sind an sich bekannte Anzeigemittel zur Darstellung des Meßergebnisses vorgesehen. Das Wesen der Erfindung ist darin zu sehen, daß bei Vorhandensein eines Adcockantennensystems zur Bestimmung des Azimuts der einfallenden Welle dieses Adcockantennensystem als eine der beiden Antennen für die Elevationswinkelbestimmung dadurch ausnutzbar ist, daß aus den Spannungen des Adcocks in an sich bekannter Weise eine richtungsunabhängige Hilfsspannung (Rundspannung) gewonnen wird, und daß als zweite Antenne für die Elevationswinkelbestimmung eine den Einzelantennen des Adcocksystems entsprechende Antenne in der Achse des Adcocksystems, jedoch vertikal gegenüber dem Adcocksystem versetzt angeordnet ist.The invention relates to an arrangement for determining the elevation angle of an incident electromagnetic wave, in which two antennas with vertically superimposed phase centers and separate reception channels are provided for the two antenna voltages. Also are Means for measuring the phase difference of the two receiving voltages connected to the receiving channels, and display means known per se are provided for displaying the measurement result. That The essence of the invention is to be seen in the fact that in the presence of an Adcock antenna system for determination of the azimuth of the incident wave of this adcock antenna system as one of the two antennas can be used for determining the elevation angle that from the voltages of the adcock a direction-independent auxiliary voltage (round voltage) is obtained in a manner known per se, and that the second antenna for determining the elevation angle is one of the individual antennas of the Adcock system Corresponding antenna in the axis of the Adcock system, but vertically opposite the Adcock system is arranged offset.

Es ist bereits eine Anordnung zur Bestimmung des Elevationswinkels einer einfallenden Welle bekanntgeworden, bei der für die Elevationswinkelbestimmung ein Adcocksystem und eine offene Antenne mit Rundcharakteristik benutzt wird. Von den beiden Spannungen z. B. eines Viereradcocks wird die eine Spannung um 90° in der Phase gedreht und dann wird eine Addition der beiden Spannungen vorgenommen. Nach Verstärkung wird diese Spannung einem Ablenksystem einer Anzeigeröhre zugeführt. Die Ausgangsspannung der offenen Antenne wird über ein Phasendrehglied einem zweiten Verstärkungskanal zugeführt, dessen Ausgang mit dem anderen Ablenksystem verbunden ist. Da die Diagramme der beiden in der gleichen Ebene angeordneten Antennensysteme verschiedene Abhängigkeit der Diagramme vom Elevationswinkel haben, ergibt sich auf der Anzeigeröhre eine Strichanzeige, deren Lage gegenüber einer Bezugsgeraden ein Maß für den Elevationswinkel ist. Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist die Tatsache, daß der Einfallswinkel als Strich angezeigt wird. Hierdurch ist eine gleichzeitige Anzeige von Azimut und Elevationswinkel auf einer Anzeigeröhre nicht auf einfache Weise möglich.An arrangement for determining the elevation angle of an incident wave has already become known, an Adcock system and an open antenna for determining the elevation angle with a round characteristic is used. Of the two voltages z. B. a four-wheel cock is the one Voltage rotated by 90 ° in phase and then the two voltages are added. After amplification, this voltage is applied to a deflection system of a display tube. The output voltage of the open antenna is fed to a second amplification channel via a phase shift element fed, the output of which is connected to the other deflection system. As the diagrams the two antenna systems arranged in the same plane have different dependencies of the diagrams of the elevation angle, there is a line display on the display tube, whose Position relative to a reference line is a measure of the elevation angle. Disadvantage of this known Arrangement is the fact that the angle of incidence is shown as a dash. This is a simultaneous display of azimuth and elevation angle on a display tube is not easy Way possible.

Demgegenüber ist das Ergebnis der Phasenmessung bei der erfindungsgemäßen Anordnung als Spannungsamplitude darstellbar. Bei gleichzeitiger Anzeige des Azimuts und des Elevationswinkels aufIn contrast, the result of the phase measurement in the arrangement according to the invention is as Stress amplitude can be displayed. When the azimuth and the elevation angle are displayed at the same time

Anordnung zur Bestimmung des
Elevationswinkels einer einfallenden
elektromagnetischen WelleArrangement for determining the
Angle of elevation of an incident
electromagnetic wave

Anmelder:
TelefunkenApplicant:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3Patentverwertungsgesellschaft mb H.,
Ulm / Danube, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Phys. Dr. Karl Baur, Ulm/DonauDipl.-Phys. Dr. Karl Baur, Ulm / Danube

der Anzeigeröhre kann man dann z. B. das Azimutthe display tube can then z. B. the azimuth

ao in üblicher Weise darstellen und durch einen zweiten Kathodenstrahl unter Verwendung an sich bekannter Mittel einen Kreis auf der Anzeigeröhre schreiben. Die Kreisdarstellung erhält man mittels zweier gleichfrequenter, um 90° phasenverschobener Wechselspannungen, die den beiden entsprechenden Ablenksystemen der Anzeigeröhre zugeführt werden. Damit der Abstand des Kreises vom Mittelpunkt oder vom Rand des Anzeigeschirms ein Maß für den Elevationswinkel darstellt, können die beiden um 90° verschobenen Spannungen mit der als Ergebnis der Phasenmessung erhaltenen Spannungsamplitude moduliert werden. Die gleiche Anzeige erhält man, wenn man die Beschleunigung des Elektronenstrahls mit dieser Spannungsamplitude steuert.ao represent in the usual way and by using a second cathode ray known per se Means write a circle on the display tube. The circle representation is obtained by means of two equal frequency, AC voltages phase-shifted by 90 °, the two corresponding deflection systems are fed to the display tube. So that the distance of the circle from the center or from the The edge of the display screen represents a measure of the elevation angle, the two can be shifted by 90 ° Voltages are modulated with the voltage amplitude obtained as a result of the phase measurement will. The same display is obtained if one uses the acceleration of the electron beam this voltage amplitude controls.

An Stelle einer Zweistrahlröhre ist natürlich auch die Verwendung einer getrennten Anzeigeröhre möglich. Es genügt aber auch, eine Einstrahlanzeigeröhre vorzusehen, wenn man die beiden Anzeigen nacheinander, z. B. durch abwechselnde kurzzeitige periodisehe Anschaltung der verschiedenen Anzeigespannungen darstellt. In diesem Fall kann man die beiden Empfangskanäle ebenfalls doppelt ausnutzen, indem man über sie einmal die Adcockspannungen und zum andern die beiden phasenverschobenen Spannungen gibt, und an den Kanalausgängen ebenfalls umschaltet. Instead of a two-beam tube, it is of course also possible to use a separate display tube. However, it is also sufficient to provide a single-beam indicator tube if the two displays are to be viewed one after the other, z. B. by alternating brief periodic connection of the various display voltages represents. In this case, the two reception channels can also be used twice by on the one hand the Adcock tensions and on the other hand the two phase-shifted tensions there, and also toggles at the channel outputs.

In den F i g. 1 bis 3 sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Bei der Anordnung der Fig. 1 kommt lediglich der Elevationswinkel zur Anzeige. Das Antennensystem zur Bestimmung des Elevationswinkels besteht einmal aus einem Vier-Mast-Adcockantennensystem 2, ausIn the F i g. 1 to 3, embodiments of the arrangement according to the invention are shown. In the arrangement of FIG. 1, only the elevation angle is displayed. The antenna system for determining the elevation angle consists of a four-masted Adcock antenna system 2

609 727/164609 727/164

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dessen Ausgangsspannungen im Glied la in an sich anzeige benutzte Strahl wird in bekannter Weise bekannter Weise eine Rundspannung gewonnen wird, kreisförmig abgelenkt. Hierzu ist ein Oszillator 19 und zum andern aus einem Dipol 1 der gegenüber vorgesehen, dessen Ausgangsspannung in zwei Andern Adcocksystem 2 vertikal versetzt ist, der jedoch teile aufgeteilt wird. Einer dieser Anteile wird im in der Achse des Adcocksystems 2 liegt. Die Span- 5 Phasenschieber 20 um 90° in der Phase gedreht, und nung dieses Dipols 1 sowie die aus dem Adcock 2 im beide Spannungsanteile werden dann auf die AbGlied la gewonnenen Rundspannungen werden den lenksysteme des entsprechenden Kathodenstrahls ge-Empfangskanälen 3 und 4 zugeführt, an deren Aus- geben. Damit schreibt dieser Kathodenstrahl den gänge Begrenzungsglieder 5 und 6 angeschaltet sind. Kreis 18. Damit der Durchmesser dieses Kreises eine Am Ausgang dieser Begrenzungsglieder erhält man io Funktion des Elevationswinkels ist, kann man entdann einen Spannungsverlauf wie in der F i g. 1 a weder in den Stufen 21 und 22 die von dem Oszil- bzw. 1 a' dargestellt. Die beiden impulsförmigen lator 19 kommenden Spannungen mit der Ausgangs-Spannungsverläufe sind gemäß dem durch den Eleva- spannung des Glieds 9 modulieren, oder aber man tionswinkel gegebenen Phasenunterschied verscho- kann die Ausgangsspannung des Glieds 9 zur Steueben. Die Ausgangsspannungen der Begrenzungs- 15 rung der Beschleunigung des Elektronenstrahls herglieder 5 und 6 werden einem Glied zur Bildung der anziehen.whose output voltages in the member la in the beam used per se is obtained in a known manner, a round voltage is obtained, deflected in a circular manner. For this purpose, an oscillator 19 and, on the other hand, a dipole 1 is provided opposite the one, the output voltage of which is vertically offset in two other Adcock system 2, but which is divided in parts. One of these components will lie in the axis of the Adcock system 2. The chip 5 phase shifter 20 is rotated by 90 ° in phase, and drying this dipole 1 and which are from the Adcock 2 in both voltage components round tensions then obtained in the AbGlied la are the steering systems of the corresponding cathode ray ge-receiving channels 3 and 4 are fed, at their output. So this cathode ray writes the course limiting elements 5 and 6 are switched on. Circle 18. So that the diameter of this circle is a function of the elevation angle, a voltage curve as shown in FIG. 1 a neither in the stages 21 and 22 represented by the oscilloscope or 1 a '. The two pulse-shaped voltages coming with the output voltage curves are modulated according to the phase difference given by the elevation voltage of the element 9, or the output voltage of the element 9 can be shifted to the control plane. The output voltages of the limitation 15 tion of the acceleration of the electron beam herglieder 5 and 6 will attract a member to form the.

Summe, der Differenz bzw. einer Koinzidenzstufe Die in F i g. 2 dargestellte Anordnung hat den zugeführt. Im vorliegenden Falle ist diese Stufe 7 als Nachteil, daß vier Empfangskanäle zur gleichzeitigen Glied zur Bildung der Differenz der beiden Spannun- Anzeige notwendig sind. In F i g. 3 ist ein Ausfühgen ausgebildet. Am Ausgang dieser Stufe erhält man 20 ningsbeispiel dargestellt, bei dem man mit zweiEmpdann die in Fig. Ib dargestellten Impulse, deren fangskanälen auskommt. Hierbei kommen allerdings Breite ein Maß für die Elevation ist. Im Glied 8 wer- die beiden anzuzeigenden Größen nacheinander auf den die negativen Impulse der F i g. 1 b beseitigt, so der Anzeigeröhre zur Darstellung. Man kann jedoch daß am Ausgang des Glieds 8 die in F i g. 1 c darge- die hier vorgesehenen Schalter derart schnell periostellten Impulse vorhanden sind. Zur Umwandlung 35 disch umschalten, daß auf der Anzeigeröhre beide des in der Breite der Impulse liegenden Meßergeb- Anzeigen ineinander geschrieben werden. Gleichzeitig nisses in eine Spannungsamplitude ist das Integra- genügt hier die Verwendung einer normalen Anzeigetionsglied9 vorgesehen. Es gibt am Ausgang die in röhre mit einem Kathodenstrahl. Die Adcockanten-Fi g. Id dargestellte Spannungsamplitude, die ein nensystem trägt auch hier wieder das Bezugszeichen Maß für den Elevationswinkel ist, ab. Diese Span- 30 11; die wie in F i g. 2 angeordnete Antenne das Benungsamplitude kann in beliebiger Weise, z. B. in der zugszeichen 12. Das Glied zur Bildung der Ründin F i g. 1 dargestellten Weise auf einer Anzeigeröhre spannung aus der Adcockspannung ist wiederum mit 10 zur Anzeige gebracht werden. 17 bezeichnet. Über den Schalter 23 werden dieSum, the difference or a coincidence level The in F i g. 2 arrangement shown has the fed. In the present case, this stage 7 has the disadvantage that four receiving channels for simultaneous Element for forming the difference between the two voltages. In Fig. 3 is an execution educated. At the output of this stage, one receives an example shown in which one then presses two the pulses shown in Fig. Ib, whose catch channels get by. Here, however, come Width is a measure of elevation. In link 8, the two variables to be displayed appear one after the other which the negative impulses of the F i g. 1 b eliminated, so the display tube for illustration. However, one can that at the output of the member 8 the in F i g. 1 c shown the switches provided here periosted so quickly Impulses are present. To convert 35, switch between that on the display tube both of the measurement result displays lying in the width of the pulses are written into one another. Simultaneously The integration of a voltage amplitude is sufficient here to use a normal display element9 intended. There is a tube with a cathode ray at the exit. The Adcockanten-Fi G. Id the voltage amplitude shown, which a n system again bears the reference symbol here Measure for the elevation angle is from. This span 30 11; as in Fig. 2 arranged antenna the Benungsamplitude can be used in any way, e.g. B. in the train symbol 12. The link for the formation of the female dog F i g. 1 shown way on a display tube voltage from the Adcock voltage is in turn with 10 can be displayed. 17 designated. About the switch 23 are the

Im allgemeinen ist jedoch nicht nur der Elevations- Empfangskanäle 24 und 25 einmal mit den Auswinkel einer einfallenden elektromagnetischen Welle 35 gangsklemmen je eines Dipolpaares des Adcockvon Interesse, sondern auch noch das Azimut. Ein antennensystems verbunden und zum anderen mit Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, bei dem der Antenne 12 bzw. mit dem Ausgang des Glieds 17. gleichzeitig beide Größen zur Anzeige kommen, ist Hinter den Empfangskanälen 24 und 25 ist ein weitein Fig. 2 dargestellt. Das Antennensystem besteht rer Schalter 26 angeordnet, der synchron mit dem wiederum aus einem Adcockantennensystem 11 so- 40 Schalter 23 umgeschaltet wird. In der dargestellten wie aus einem über diesem Adcockantennensystem, Schalterstellung wird auf der Anzeigeröhre 15 in der jedoch in seiner Achse angeordneten Dipol 12. Zur üblichen Weise das Azimut angezeigt. Sind die Anzeige des Azimuts sind in bekannter Weise je zwei Schalter 23 und 26 dagegen in der gestrichelt gegegenüberliegende Antennen des Adcockantennen- zeichneten Stellung, so wird auf der Anzeigeröhre wie systems. 11 mit Empfangskanälen 13 und 14 verbun- 45 in Fig. 2 ein Kreis geschrieben, dessen Durchmesser den, und die Ausgänge dieser Empfangskanäle sind ein Maß des Elevationswinkels ist. Die zur Erzielung an die Ablenksysteme einer Anzeigeröhre 15 ange- dieser Anzeige notwendigen Schaltteile sind genau schaltet. Auf dieser Röhre wird das Azimut durch die gleichen wie in F i g. 2. Es ist hier lediglich noch einen Strich 16 in .bekannter Weise zur Anzeige ge- ein weiterer Schalter 27 vorgesehen, der ebenfalls bracht. 50 synchron mit den Schaltern 23 und 26 betätigt wird.In general, however, not only is the elevation receiving channels 24 and 25 once with the angle an incident electromagnetic wave 35 output terminals each of a dipole pair of the Adcockvon Interest, but also the azimuth. An antenna system connected and to the other with Embodiment according to the invention, in which the antenna 12 or with the output of the member 17. Both sizes are displayed at the same time, there is a wide behind the receiving channels 24 and 25 Fig. 2 shown. The antenna system consists rer switch 26 arranged in synchronism with the in turn from an Adcock antenna system 11 so 40 switch 23 is switched over. In the illustrated as from one above this Adcockantennensystem, switch position is on the display tube 15 in the however, the dipole 12 is arranged in its axis. The azimuth is displayed in the usual way. Are the Display of the azimuth are in a known manner two switches 23 and 26 on the other hand in the dashed line opposite Antennas of the Adcock antenna- position shown on the display tube as systems. 11 connected to receiving channels 13 and 14, a circle is written in FIG. 2, the diameter of which den, and the outputs of these receiving channels are a measure of the elevation angle. The one to achieve Switching parts necessary for the deflection systems of a display tube 15 on this display are accurate switches. On this tube the azimuth is determined by the same as in FIG. 2. It's just here a line 16 is provided in a known manner to indicate a further switch 27, which is also brings. 50 is operated synchronously with the switches 23 and 26.

Zur gleichzeitigen Anzeige des Elevationswinkels _: Er verbindet die Ausgänge der Glieder 21 und 22 mitFor simultaneous display of the elevation angle _: It connects the outputs of links 21 and 22 with

wird wiederum aus den Spannungen des Adcock- der Anzeigeröhre.becomes, in turn, from the tension of the Adcock- the display tube.

antennensystems 11 in der Stufe 17 in an sich be- Die F i g. 1 stellt, wie bereits gesagt, eine Anordkannter Weise eine Rundspannung gewonnen. Die nung zur Anzeige der Elevation dar. Demgegenüber mit der Antenne 12 und mit dem Glied 17 verbun- 55 sind die Anordnungen der Fig. 2 und 3 dreidimendenen Teile entsprechen weitgehend denen der sionale Peiler, denn an ihnen kommen gleichzeitig Fig. 1. Für gleiche Teile sind deshalb gleiche Be- beide Größen — Azimut und Elevation — zur Darzugszeichen gewählt. So sind auch hier Empfangs- stellung. Insbesondere bei der Anordnung der F i g. 3 kanäle, die Begrenzerstufen, das Glied zur Bildung ist zur Erzielung dieser Darstellung nur ein geringer der Differenz, das Glied zur Beseitigung der nega- 60 zusätzlicher Aufwand notwendig. Trotzdem hat die tiven Impulse sowie das Integrierglied mit den glei- Anordnung den Vorteil, daß beide Größen im chen Bezugszeichen versehen wie in Fi g. 1. Zur Er- Gegensatz zu der oben beschriebenen bekannten Anzielung einer Anzeige des Elevationswinkels in Form Ordnung, auf einer Röhre angezeigt werden können, eines Kreises 18, dessen Durchmesser ein Maß für Wie bereits oben erwähnt, ist die Erfindung nicht den Elevationswinkel darstellt, muß, wenn beide 65 nur auf Peiler für vertikal polarisierte Wellen beDarstellungen auf einer Röhre angezeigt werden schränkt. Verwendet man zur Peilung horizontal sollen, die Anzeigeröhre 15 als Zweistrahlanzeige- polarisierter Wellen einen Adcock mit vier horizon-* röhre ausgebildet sein. Der nicht für die Azimut- tal liegenden Rahmen, so kann man auch hier durchantenna system 11 in stage 17 in per se The F i g. 1 represents, as already said, an arranger Way gained a round tension. The voltage for displaying the elevation. In contrast the arrangements of FIGS. 2 and 3 are three-dimensional with the antenna 12 and with the member 17 Parts largely correspond to those of the sionale direction finder, because they come at the same time Fig. 1. For the same parts, both sizes - azimuth and elevation - are therefore the same as symbols chosen. So are the receiving position here too. In particular with the arrangement of FIGS. 3 Channels, the limiter stages, the link for formation is only a small one to achieve this representation the difference, the link to eliminate the negative 60 additional effort necessary. Nevertheless she has tive pulses as well as the integrator with the same arrangement the advantage that both sizes in Chen reference numerals provided as in Fi g. 1. In contrast to the known aiming described above a display of the elevation angle in the form of order, can be displayed on a tube, of a circle 18, the diameter of which is a measure of As mentioned above, the invention is not represents the elevation angle, must, if both 65 only be on direction finders for vertically polarized waves to be displayed on a tube restricts. If you want to use horizontal direction finding, the display tube 15 as a two-beam display polarized waves an Adcock with four horizontal * be formed tube. The frame that is not for the azimuth, so you can go through here as well

Anordnung eines weiteren Rahmens in einer horizontalen Ebene über und in der Achse des Adcocks die gleiche Messung wie in den beschriebenen Beispielen durchführen.Arrangement of another frame in a horizontal plane above and in the axis of the Adcock die Carry out the same measurement as in the examples described.

Claims

Claim:

Arrangement for determining the elevation angle of an incident electromagnetic Wave, in which two antennas with vertically superimposed phase centers and separated Receiving channels for the two antenna voltages are provided, means for measuring the Phase difference of the two receiving voltages are connected to the receiving channels and on known display means are provided for displaying the measurement result, characterized in that that in the presence of an Adcock antenna system to determine the Azimuth of the incident wave of this adcock antenna system as one of the two antennas can be used for determining the elevation angle that from the voltages of the adcock a direction-independent auxiliary voltage (round voltage) obtained in a manner known per se and that the second antenna for determining the elevation angle is one of the individual antennas antenna corresponding to the Adcock system in the axis of the Adcock system, but offset vertically in relation to the Adcock system, is arranged.

Considered publications:
German patent specifications No. 515 438, 713 142,
942285.

1 sheet of drawings