DE1234279B

DE1234279B - Hyperbel-Navigationsverfahren

Info

Publication number: DE1234279B
Application number: DED35412A
Authority: DE
Inventors: William Joseph O'brien
Original assignee: Decca Ltd
Current assignee: Decca Ltd
Priority date: 1960-02-15
Filing date: 1961-02-14
Publication date: 1967-02-16
Also published as: ES264885A1; US3202993A; FR1284143A; GB906563A; DK109522C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:

GOIs

DEUTSCHES $"',<&% PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/43

Nummer: 1234 279

Aktenzeichen: D 35412IX d/21 a4

Anmeldetag: 14. Februar 1961

Auslegetag: 16. Februar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hyperbel-Navigationsverfahren, bei dem eine Haupt- und mindestens eine Nebenstation zum Zweck einer zeitlich abwechselnden Grob- und Eeinnavigation phasensynchronisierte elektrische Hochfrequenzschwingungen senden, die Harmonische einer Grundwelle sind, bei dem im Empfänger eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit der jeweils eine der Schwingungen phasengetreu gespeichert wird, und bei dem zum Zweck der Navigation die Phase der gespeicherten Schwingung gegen die Phase einer gerade empfangenen Schwingung gemessen wird.

Es ist bei Verfahren dieser Art bekannt, zwei und mehr Signale zugleich von jedem Sender auszustrahlen. Wird nur ein Signal von jedem Sender ausgestrahlt, so gibt der Phasenvergleich an einem beweglichen Empfänger eine Positionslinienanzeige in bezug zu einem Muster gleichphasiger Positionslinien. Der Abstand zwischen den Linien entspricht dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der beiden ausgestrahlten Frequenzen. Werden im einfachsten Fall im Wechsel zwei Signale auf der gleichen Frequenz ausgestrahlt, so wird das Muster der gleichphasigen Linien ein Muster von Linien, die der Frequenz dieser Signale entsprechen. Es ist im allgemeinen jedoch erforderlich, daß man die Position etwa eines Flugzeugs in bezug zu einem viel gröberen Netz von Positionslinien bestimmen kann. Der Grund hierfür ist, daß das normale Muster in einem Phasenvergleichs-Navigationsverfahren in der Regel ein extrem feines Muster ist, das Positionsinformationen innerhalb sehr enger Grenzen liefert, jedoch — als Konsequenz — innerhalb eines sich wiederholenden Musters. Es entstehen daher Zweideutigkeiten in der Information, die beseitigt werden können, wenn man ein gröberes Muster verwendet.

Eine praktische Forderung ist, daß eine Minimalzahl auszustrahlender Frequenzen verwendet wird. Dies muß sein, da im Radiospektrum Frequenzen nur sehr beschränkt verfügbar sind und neue Frequenzzuteilungen an Radionavigationssysteme nur dann erfolgen, wenn hinreichende Gründe dafür vorgetragen werden können, daß die Frequenzen wirklich benötigt werden. Für die Praxis bedeutet das, daß man jede verfügbare Frequenz maximal ausnutzen muß.

Es ist nun bekannt, ein gröberes Muster dadurch zu erzeugen, daß man die Frequenz verwendet, die zur Erzeugung des feinen Musters ausgestrahlt wird, und dazu noch zusätzliche Frequenzen. Bei solchen Anordnungen ist es jedoch stets erforderlich, zugleich zwei oder mehr Signale von jedem Sender auszu-Hyperbel-Navigationsverfahren

Anmelder:

Decca Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

William Joseph O'Brien, London

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. Februar 1960 (5375),
vom 19. Januar 1961

strahlen. So ist ein System bekannt, in dem vier Signale zugleich von jedem Sender ausgestrahlt werden, um ein grobes Muster zu schaffen. Diese vier Signale werden von jedem Sender zugleich ausgestrahlt, zuerst von dem einen Sender, dann von den anderen Sendern usf. Eine solche Anordnung hat gewisse Vorteile in ihrer Anwendung für Hauptnavigationsketten. Sie hat jedoch den ernstlichen Nachteil, daß jede Sendeantenne mehrfach abgestimmt werden muß, so daß sie zugleich auf vier verschiedenen Frequenzen ausstrahlen kann. In diesem Zusammenhang ist wichtig, daß in einem Phasenvergleichs-Navigationssystem eine Phasensteuerung der Signale von außerordentlicher Wichtigkeit ist und daß eine Falschabstimmung einer Antenne die mit der Phasensteuerung verbundenen Probleme wesentlich erschwert. Es ist nun aber schwer, eine diesen Forderungen genügende Mehrfachabstimmung für vier Frequenzen für eine Sendeantenne zu schaffen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Phasenvergleichs-Navigationsverfahren eingangs genannter Art anzugeben, durch das feine und grobe Muster zu erzeugen sind, wobei jedoch nur jeweils ein Signal zu jeder Zeit von jeder Sendestation auszustrahlen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstation abwech-

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selnd Schwingungen mit einem Frequenzunterschied Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren mf, eine Nebenstation abwechselnd Schwingungen Vorrichtung für das Empfangsgerät nach Fig. 3;
mit einem Frequenzunterschied nf ausstrahlt, wobei Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer anderen m und η ganze Zahlen sind und / die Grundwelle ist, Ausführungsform eines Empfangsgeräts,
daß die Hauptstation und die Nebenstation(en) un- 5 Die im folgenden beschriebene Ausführungsform unterbrochen abwechselnd diese Schwingungen in des Hyperbel-Navigationssystems weist eine Haupteiner solchen Zuordnung ausstrahlen, daß abwech- sendestation auf und entweder zwei oder drei Nebenselnd eine Fein- und Grobnavigation ermöglicht ist. Stationen, die sich in Abstand von der Hauptstation

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah- befinden. Sind drei Nebenstationen vorgesehen, so rens werden alle Probleme der Mehrfachabstimmung io können sie beispielsweise rund um die Hauptstation umgangen. Das Verfahren ist insbesondere bei Be- liegen. Die Sendungen dieser Stationen werden von nutzung transportabler Geräte vorteilhaft, beispiels- einem Empfänger in einem Fahrzeug, beispielsweise weise zum Aufbau von Überwachungsketten. Es er- einem Schiff oder einem Flugzeug, aufgenommen und gibt sich für eine entsprechende Anordnung eine dazu verwendet, den Ort des Empfängers zu bestimbeachtliche Gewichtsverringerung und eine Minde- 15 men. Die Hauptstation sendet normalerweise Signale rung ihrer Komplexität. So schafft die Erfindung die einer Frequenz 6/, wo / die Fundamentalfrequenz Möglichkeit, feine und grobe Muster mittels leichter des Systems ist. Diese 6/-Aussendungen der Haupttransportabler Geräte zu erzeugen. Das war bisher station werden periodisch für kurze Perioden unternicht möglich, nämlich wegen der Komplexität mehr- brachen und durch Sendungen auf einer Frequenz 5/ fach angepaßter Antennen und der diesen Antennen 20 ersetzt. Insbesondere wird im folgenden auf ein zugeordneten Vorrichtungen. Insbesondere war es System Bezug genommen, das drei Nebenstationen nicht in zufriedenstellender Weise möglich, mehrfach aufweist, welche zur Erleichterung der Beschreibung angepaßte Systeme mit leichten transportablen Ge- im folgenden »rote, grüne und blaue« Nebenstation raten zu realisieren. bezeichnet werden. Diese Nebenstationen senden

Von besonderer Bedeutung ist, daß durch die Er- 25 normalerweise kontinuierliche wellenförmige Signale

findung ein Phasenvergleichs-Navigationsverfahren mit den Frequenzen 8/, 9f und 5/ aus. Während der

möglich wird, in dem vier Frequenzen benutzt wer- kurzen Perioden, in denen die Hauptstation auf einer

den und ein Phasenvergleich bei einer Effektiv- Frequenz 5/ sendet, senden die rote, die grüne und

frequenz durchzuführen ist, die wesentlich geringer die blaue Nebenstation mit den Frequenzen 9/, 8/

ist als die der abgestrahlten Frequenzen, wobei aber 30 und 6f. Es ist damit erkennbar, daß die Hauptstation

von jeder Sendestation jeweils nur eine Frequenz ab- und die blaue Nebenstation zwei Frequenzen, näm-

zustrahlen ist. Bei den oben beschriebenen bekannten lieh 6f und Sf gemeinsam haben. Diese Frequenzen

Verfahren müssen, um das gleiche Ergebnis zu er- werden abwechselnd gesendet, jeweils eine Frequenz

zielen, von den einzelnen Sendestationen stets zu- zu jeder Zeit von jeder Station, so daß beide Statio-

gleich zwei oder mehr Frequenzen abgestrahlt wer- 35 nen stets auf verschiedenen Frequenzen senden. Die

den. Da jeweils nur eine Frequenz von jeder Station rote und die grüne Nebenstation haben zwei Fre-

abzustrahlen ist, entfallen die oben erörterten Pro- quenzen 8/ und 9/ gemeinsam, die abwechselnd ge-

bleme der Konstruktion und Abstimmung von Sende- sendet werden, eine Frequenz zu jeder Zeit von jeder

antennen und der ihnen zugeordneten Schaltungen Station, wobei die beiden Stationen stets auf ver-

auf mehrere Frequenzen. Insbesondere ist es nicht 40 schiedenen Frequenzen senden. Aus der folgenden

erforderlich, Schaltungen und Antennen vorzusehen, Beschreibung wird ersichtlich, daß eine feste Phasen-

die zugleich auf zwei oder mehr Frequenzen abge- beziehung zwischen den Aussendungen bewahrt

stimmt sind. bleibt, die es ermöglicht, Positionsinformationen am

Bevorzugt sind die Sendeperioden, innerhalb deren Ort des beweglichen Empfängers zu erhalten, und die Stationen abstrahlen, von unterschiedlicher 45 zwar durch einen Phasenvergleich von Signalen, die Dauer, so daß die erforderlichen Phasenspeicherun- von den aufgenommenen Aussendungen abgeleitet gen nur kurzfristig zu sein brauchen. Wenn es auch oder durch sie gesteuert sind. Wenn nur zwei Nebentheoretisch möglich ist, die Phase eines Signals meh- Stationen zusätzlich zur Hauptstation erforderlich rere Sekunden lang zu speichern, so ist es jedoch im sind, ist es insbesondere zweckmäßig, nur die rote Hinblick auf die Empfänger günstiger, nur eine kurz- 5° und die grüne Nebenstation zu verwenden,
fristige Speicherung der Phasen zu fordern. Die Die Hauptstation hat einen Hauptoszillator und Empfänger werden dann leichter und im Aufbau ein- Impulsgenerator 10 (F i g. 1), der die Frequenz aller fächer. Die Ausstrahlungen langer Dauer werden ausgestrahlten Signale steuert. Der Hauptoszillator bevorzugt für den Phasenvergleich in dem feinen ist ein äußerst stabiler Oszillator und liefert Impulse Muster benutzt und die Abstrahlungen kurzer Dauer 55 mit einer Folgefrequenz /, die die Fundamentalfür den Phasenvergleich im groben Muster. Dies ist frequenz des Systems ist. Diese Impulse werden zwei zweckmäßig, weil mit den direkt aufgenommenen frequenzselektiven Verstärkern 11 und 12 zugeführt, Signalen eine größere Genauigkeit erreicht wird als die die harmonischen Komponenten der Impulsmit den gespeicherten Signalen. signale mit den Frequenzen 5/ und 6/ verstärken.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich 60 Während der normalen Sendezeiten läuft eine Sinusaus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh- welle der Frequenz 6/ vom Verstärker 12 durch rungsbeispielen unter Hinweis auf die Figuren. einen Phasenschieber und Verstärker 13, der die

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Hauptsende- Phase des Sinuswellensignals um einen Betrag ändert,

station eines Hyperbel-Navigationssystems; der von der Stärke eines ihm zugeführten Gleich-

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Neben- 65 Spannungssteuersignals abhängt. Von diesem Phasenstation; schieber und Verstärker 13 läuft das 6/-Signal durch

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Empfangs- eine Phasenumkehrstufe 14, einen Schalter 15, einen

geräts für ein Fahrzeug; Leistungsverstärker 16 mit einstellbarer Abstimmung

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und eine Abstimmspule 17 zu einer Sendeantenne 18. stellen der Bezugsphase den Eingang des Verstärkers Während der Perioden kurzer Dauer, die mit den 28 mit dem Eingang des Verstärkers 11.
vorangegangenen Perioden abwechseln, laufen die Zur Steuerimg der Phase während einer Aus-5/-Sinuswellen aus dem Verstärker 11 durch einen Sendung verbindet der Schalter 25 den Eingang des Phasenschieber und Verstärker 19, der die Phase des 5 Verstärkers 28 mit der Empfangsantenne 26. Diese Sinuswellensignals um einen Betrag ändert, der von Phasensteuerung des 5/-Signals sorgt dafür, daß die der Stärke eines Gleichspannungssteuersignals ab- korrekte Phase der ausgestrahlten 5 /-Signale in bezug hängt. Von diesem Phasenschieber und Verstärker zu der Phase der 5/-Eingangssignale des Verstärkers 19 läuft das 5/-Signal über den Schalter 15, den 11 erhalten bleibt. Durch diese Mittel wird eine Leistungsverstärker 16 und die Abstimmspule 17 zur io Phasenbeziehung zwischen den ausgesandten 5/- und Antenne 18. Wie im folgenden erläutert wird, wird 6/-Signalen aufrechterhalten, die die gleiche ist wie die Abstimmung des Leistungsverstärkers 16 syn- die Phasenbeziehung der 5/- und 6/-Komponenten chron mit der Tätigkeit des Schalters 15 derart ge- der Ausgangsimpulse des Generators 10.
ändert, daß der Leistungsverstärker während der sich Mit einem Zeitgebermechanismus 30 werden die abwechselnden Perioden der Aussendungen auf die 15 verschiedenen Schalter betätigt, die zum Umschalten jeweilige Frequenz passend abgestimmt ist. Ferner von der normalen 6/-Aussendung zu der damit abwird synchron dazu ein Schalter 20 betätigt, der die wechselnden 5/-Aussendung erforderlich sind. Die Spule 17 bei Öffnung auf die niedrigere Frequenz ab- Umschaltzeiten der Aussendungen müssen zu den stimmt. Nebenstationen und dem beweglichen Empfänger

Die Antenne 18 kann daher abwechselnd ein Signal 20 signalisiert werden. Wenn nur eine rote und eine

der Frequenz 6/ und ein Signal der Frequenz 5/ aus- grüne Nebenstation vorhanden sind, nicht aber eine

senden. Wenn auch die Phasenbeziehung der ausge- blaue Nebenstation (die auf den Frequenzen 5/ und

strahlten Signale der Frequenz S/ und der Frequenz 6/ arbeitet), so können die Frequenzwechsel in den

6/ relativ stabil über kurze Perioden ist, so sind Aussendungen der Hauptstation benutzt werden, um

dennoch Steuerapparate, die weiter unten beschrie- 25 entsprechende Schalter in der Nebenstation und dem

ben werden, vorgesehen, um eine Stabilität über lange beweglichen Empfänger zu steuern. In dem speziellen

Zeiten zu erreichen und um die Phasenbeziehung zu System, das im folgenden beschrieben wird, ist dies

standardisieren. nicht möglich. Der Beginn einer Periode einer Aus-

Um eine Phasensteuerung des ausgestrahlten 6/-Si- Sendung auf einer anderen Frequenz wird durch einen gnals zu ermöglichen, ist ein Phasendiskriminator 21 3° Phasenumkehrer signalisiert, und zwar während vorgesehen, welcher eine Gleichspannung der Leitung V10 Sekunde des 6/-Signals, das durch den Phasen-22 zuführt. Die Phasendifferenz zwischen der Welle umkehrer 14 verläuft. Dies ist also der Zweck des am Eingang des Verstärkers 12 und der Welle am Phasenumkehrers. Um zu verhüten, daß irgendwelche Eingang des Verstärkers 23 entspricht der Gleich- korrigierenden Änderungen durch das Phasensteuespannung, die der Leitung 22 zugeführt wird. Der 35 rungssystem auf die ausgestrahlten Signale während Verstärker 23 ist ebenfalls auf die Frequenz 6/ ab- dieser Periode vermittelt werden, ist ein Schalter 31 gestimmt und weist eine verstellbare Phasensteuerung in der Phasensteuerungsleitung 22 vorgesehen, der 24 auf. Um eine Bezugsphasenbeziehung, d. h. eine während dieser Vw Sekunde dauernden Signalisie-Standardisierung der Phasenbeziehung, zu erhalten, rungsperiode geöffnet ist. Nach dieser Periode erfolgt sind die beiden Verstärker 12 und 23 über einen 40 in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Schalter 25 miteinander zu verbinden. Die Phasen- 1 Sekunde währende Aussendung des 5/-Signals. steuerung 24 wird derart eingestellt, daß sich die Dann erfolgt wieder eine normale Aussendung des Spannung Null auf der Leitung 22 ergibt. Der Schal- 6/-Signals über eine viel längere Periode,
ter 25 wird dann betätigt, so daß er den Eingang des Die rote Nebenstation ist in Fig. 2 dargestellt. Verstärkers 23 mit einer Empfangsantenne 26 ver- 45 Diese Station strahlt normalerweise Signale der Frebindet, welche die von der Sendeantenne 18 ausge- quenz 8/ aus; während der kurzen Perioden strahlt strahlten Signale aufnimmt. Der Diskriminator 21 diese Station Signale der Frequenz 9/aus. Die Sendeliefert dann eine Ausgangsspannung, die der Phasen- und Phasensteuerungseinrichtung ist im Grunde ähndifferenz zwischen den Eingangswellen der Verstär- lieh derjenigen der Hauptstation. Aus der folgenden ker 12 und 23 entspricht. Diese Ausgangsspannung 50 Beschreibung wird ersichtlich, daß die Einheiten 111 wird dem Phasenschieber und Verstärker 13 züge- bis 113 und 121 und 123 bis 129, die unten noch führt, und dieser stellt die Phase des Verstärkers 13 näher erläutert werden, den Einheiten 11 bis 13 und und damit des ausgestrahlten Signals derart ein, daß 25 bis 29 der Hauptstation entsprechen. Es wird die Eingangswelle des Verstärkers 23 im wesent- jedoch die Frequenz 8/ statt der Frequenz 6/ und liehen in Phase mit der Eingangswelle des Empfän- 55 die Frequenz 9/ statt der Frequenz 5/ verwendet. In gers 12 ist. Es ist ersichtlich, daß dieses Phasen- der Nebenstation ist keine Einheit vorgesehen, die steuerungssystem dienlich ist, die korrekte Phase des der Phasenumkehreinheit 14 der Hauptstation entausgestrahlten Signals in bezug zu der Phase des spricht, da nur die Hauptstation ein Zeiteinteilungs-Eingangs des Verstärkers 12 festzuhalten. Synchronisations-Signal aussendet. Der Verstärker

Ein ähnliches Phasensteuerungssystem ist für die 60 112 ist auf die Frequenz 8/ abgestimmt und speist ausgestrahlten 5/-Signale vorgesehen. Dieses Steue- den Verstärker und Phasenschieber 113, in dem die rungssystem weist einen Phasendiskriminator 27 auf, Phase entsprechend der Ausgangsgleichspannung des dessen Ausgangsspannung der Phasenbeziehung zwi- Phasendiskriminators 121 verschoben wird, welcher sehen der Eingangswelle des Verstärkers 11 und der die Phase der 8/-Eingangswelle des Verstärkers 112 Eingangswelle des Verstärkers 28 entspricht, welch 65 mit der 8/-Eingangswelle des Verstärkers 123 verletzterer auf die Frequenz 5/ abgestimmt ist. Der gleicht. Der Verstärker 123 weist eine Phasensteueletztgenannte Verstärker 28 weist eine Phasensteue- rung 124 auf. Der Verstärker 123 wird mit 8/-Signarung 29 auf. Der Schalter 25 verbindet beim Ein- len gespeist, die von der Antenne 126 aufgenommen

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werden. Zur Einstellung kann der Eingang des Ver- Phase des Oszillators 136 steuert. Die 6/-Kompostärkers 123 mit dem Eingang des Verstärkers 112 nente der 1/-Impulse von dem Impulsformer 138 über den Schalter 125 verbunden werden. Der Ver- werden dadurch in Phase mit dem aufgenommenen stärker 111 ist auf die Frequenz 9/ abgestimmt und 6/-Signal gehalten, das dem Eingang des Verstärkers speist den Verstärker und Phasenschieber 119, indem 5 140 zugeführt wird, und damit in Phase mit dem aufdie Phase entsprechend dem Ausgangsgleichspan- genommenen 6 /-Signal der Hauptstation. Während nungssignal desPhasendiskriminators 127 verschoben die 6/-Komponente der !/-Impulse des Impulswird. Der Phasendiskriminator 127 vergleicht die formers 138 der Nebenstation nun eine feste Phasen-Phase der 9/-Eingangswelle des Verstärkers 111 mit beziehung zu der 6/-Komponente der 1/-Impulse des der 9/-Eingangswelle des Verstärkers 128. Der Ver- io Generators 10 an der Hauptstation haben, so haben stärker 128 weist zur Einstellung eine Phasensteue- dennoch die Phasen dieser 1/-Impulse sechs mögrung 129 auf. Der Verstärker 128 wird mit den liehe feste Phasendifferenzen bei dem beschriebenen 9/-Signalen gespeist, die von der Antenne 126 auf- Apparat. Um die wechselnden Bedingungen aufzugenommen werden. Für die Einstellung kann sein lösen und eine eindeutige Phasenbeziehung zwischen Eingang jedoch mit dem Eingang des Verstärkers 111 15 den 1/-Impulsen des Generators 10 der Hauptstation über den Schalter 125 verbunden werden. und des Impulsformers 138 der Nebenstation zu er-In der Nebenstation ist statt des Hauptoszillators halten, sind zwei weitere Verstärker 145, 146 vor- und Impulsgebers 10 in der Hauptstation ein Impuls- gesehen, die den Verstärkern 139, 140 ähnlich sind, geber für Impulse mit der Folgefrequenz 1/ vorge- jedoch auf die Frequenz 5/ abgestimmt sind. Die sehen, deren Phase entsprechend den von der Haupt- 20 Ausgangswellen dieser beiden Verstärker 145, 146 station empfangenen Signalen nach deren Phase ge- werden einem Phasendiskriminator 147 zugeführt, steuert wird. Hierzu ist bei der Anlage nach F i g. 2 Der Verstärker 146 hat eine Phasensteuerung 148, ein Impulsgeber 135 vorgesehen, der also Impulse mit der, wenn der Schalter 125 in der Einstellstellung mit der Folgefrequenz 1/ abgibt. Dieser Impulsgeber ist, in der er die Eingänge der Verstärker 145 und

135 weist einen Oszillator 136 der Frequenz 1/ auf. 25 146 verbindet, eine Ausgangsspannung Null des Dieser Oszillator speist einen sechsstufigen Phasen- Diskriminators 147 einzustellen ist. Während der schieber 137, der es gestattet, die Phase der 1/-Si- Perioden der kurzfristigen Aussendungen liefert der gnale in sechs gleichen Stufen von 60° zu ändern. Diskriminator 147 eine Ausgangsspannung, die der Die Ausgangsspannung des Phasenschiebers 137 wird Phasendifferenz Null der Eingangswelle 5/ des Verdurch einen Impulsformer 138 in Impulse der Folge- 30 stärkers 146 mit der 5/-Komponente der Ausgangsfrequenz 1/ umgeformt. Die Ausgangsimpulse des impulse des Impulsformers 138 entspricht, so daß Impulsformers 138 können als Folge harmonischer also diese beiden Wellen in Phase sind.

Wellen der Frequenz/ mit fester Phasenbeziehung Eine Phasenänderung des 1/-Eingangsimpulses von

untereinander betrachtet werden. Diese Impulse ent- dem Impulsformer 138 von ein sechstel Wellenlänge

halten unter anderem die 8/- und 9/-Komponenten 35 bei 1/ führt zu einer sechsmal so großen Änderung

für die oben betrachteten Verstärker 112 und 111. des Phasenwinkels, d. h. um eine volle Schwingung

In der Nebenstation nach Fig. 2 müssen diese Im- der 6/-Eingangswelle des Verstärkers 139. Dies hat

pulse hinsichtlich Frequenz und Phase in bezug zu keine Wirkung auf den Diskriminator 141, erzeugt

den Impulsen der Frequenz 1/ des Hauptoszillators jedoch eine Phasenverschiebung von fünf Sechstel

und Impulsgenerators 10 der Hauptstation festliegen. 40 einer Welle in der 5/-Eingangswelle des Verstärkers

Um dies zu erreichen, werden die Ausgangswellen 145. Es ist daher ersichtlich, daß nur eine Phasen-

der beiden 6/-Verstärker 139 und 140 einem Phasen- einstellung der 1/-Impulse des Impulsformers 138 zu

diskriminator 141 zugeleitet, dessen Ausgangsspan- einer Ausgangsspannung Null von beiden Diskrimi-

nung über die Leitung 142 an den Oszillator 136 natoren 141 und 147 führt. Irgendein Fehler in der

gelegt ist, um die Frequenz und Phase des Oszillators 45 Impulseinstellung wirkt sich in gleichem Maß auf den

136 zu steuern. Der Verstärker 140 weist eine ein- bruchteilmäßigen Phasenfehler aus, der durch die stellbare Phasensteuerung 143 auf, die zur Ein- Ausgangsspannung des 5/-Diskrimmators 147 restellung der relativen Phasenverschiebungen durch präsentiert wird. Die Ausgangsspannung des Diskridie Verstärker 139 und 140 benutzt wird. Die Ein- minators 147 kann dem Phasenschieber 137 zugeführt gänge der beiden Verstärker werden zur Einstellung 50 werden, um selbsttätig diesen Phasenfehler zu bemiteinander durch den vorgenannten Schalter 125 seitigen, wie schematisch durch die gestrichelte Linie verbunden. Sind die Eingänge dieser beiden Ver- 149 angedeutet. In der Praxis ist es jedoch, da die stärker miteinander verbunden, so kann die Phasen- Phasenblockierung stabil bleibt, soweit es die Mehrsteuerung 143 derart eingestellt werden, daß sich deutigkeiten auf Grund der Phasenschritte von ein die Spannung Null auf der Leitung 142 ergibt, wo- 55 sechstel Schwingung betrifft, im allgemeinen ausdurch sichergestellt wird, daß, wenn der Schalter 125 reichend, allein einen Indikator zur Anzeige der sich im normalen Zustand befindet, der Diskrimina- Ausgangsspannung des Diskriminators 147 vorzutor ein Ausgangssignal abgibt, das der Phasen- sehen und eine Handeinstellung zur Verstellung des beziehung zwischen den Eingangswellen der Verstär- sechsstufigen Phasenschiebers 137 vorzunehmen,
ker 139 und 140 entspricht. Während dieser Ein- 60 Der Phasendiskriminator 141 ist derart ausgebildet, stellung ist die Leitung 142 zum Oszillator 136 durch daß er Ausgangsspannungen liefert, die sowohl dem einen Schalter 144 geöffnet. Kehrt der Schalter 125 Sinus wie auch dem Kosinus des Phasenwinkels zwiin den normalen Zustand zurück und wird der sehen den beiden Eingangssignalen entsprechen. Die Schalter 144 geschlossen, so ist der Verstärker 140 Sinus-Ausgangsspannung wird der genannten Leitung an die Empfangsantenne 126 gekoppelt und wird 65 142 zur Steuerung des Oszillators 136 zugeleitet. Die daher durch das 6/-Signal, das von der Hauptstation Kosinus-Ausgangsspannung von der Leitung 150 aufgenommen wird, derart erregt, daß die Ausgangs- wird benutzt, um eine schnelle Phasenumkehr mittels spannung des Diskriminators 141 die Frequenz und einer gegenüber der Spannungspolarität empfind-

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lichen Schaltung in einer Schalteinheit 151 anzu- mit dem Eingang des Verstärkers 164 zur Eichung zu zeigen. Diese Schalteinheit enthält die verschiedenen verbinden. Der Diskriminator 165 liefert Sinus-Kosi-Relais und anderen Vorrichtungen zur Änderung der nus-Ausgangsspannungen. Die Sinus-Ausgangsspan-Abstimmung und zur Steuerung der Zeitbemessung nung wird über die Leitung 170 dem Oszillator 161 der Aussendung der zeitlich synchronisierten Aus- 5 zur Steuerung der Frequenz und Phase der Oszillatorsendung auf der anderen Frequenz. Insbesondere spannung zugeführt. Die Leitung 170 enthält einen steuert die Einheit 151 die Schalter 115 und 120 und Schalter 171, um die Steuerschaltung zu unterbrechen, die Abstimmung des Verstärkers 116. Befindet sich wenn das in ihr phasenumgekehrte 6/-Signal von der in dem System eine blaue Nebenstation, die abwech- Hauptstation ausgesendet wird. Es ist ersichtlich, daß selnd auf den Frequenzen 5/ und 6/ strahlt, so io die Einheiten 161 bis 171 dazu dienen, am Ausgang dürfen die aufgenommenen Signale der blauen des Impulsformers 163 Impulse mit einer Folgefre-Nebenstation nicht die Wirkungsweise des Oszillators quenz 1/ zu erzeugen, die hinsichtlich ihrer Phase 136 beeinflussen. Für diesen Zweck kann die Zeit- und Frequenz gegenüber den 6/-Signalen der Haupteinteilungseinheit derart eingerichtet sein, daß sie die station ebenso festliegen, wie dies bei den Einheiten Wirkungsweise der Einheit 135, die den Oszillator 15 136 und 144 einschließlich der Nebenstation der Fall 136 allein entsprechend den aufgenommenen Aus- ist. Bei der Anordnung nach F i g. 3 wird jedoch der Sendungen der Hauptstation steuern soll, vor den Phasenschieber 162 nicht durch einen Diskriminator 5/-Aussendungen der Nebenstation, die von der gesteuert, der auf der Frequenz 5/ arbeitet. Statt Antenne 126 während der normalen Sendezeiten auf- dessen v/erden die aufgenommenen 5/-Signale in genommen werden, und vor den kürzere Zeit wäh- zo einer Heterodyn-Schaltung verarbeitet, die dafür renden 6 /-Signalen der blauen Nebenstation schützt. sorgt, daß die jeweiligen Eingangsspannungen eines Der grüne Nebenstationsender kann ebenso wie Phasendiskriminators mit der Frequenz 1/ erfolgen, der rote Nebenstationsender, der in Fi g. 2 dargestellt Hierzu ist ein 5/-Verstärker 172 vorgesehen, der eine ist, aufgebaut sein, mit der Ausnahme jedoch, daß die Phasensteuerung 173 aufweist; die S/-Ausgangsspangrüne Nebenstation 9/-Signale während der norma- 25 nung des Verstärkers wird in einem Mischer 174 mit Ien Sendezeiten auszustrahlen hat und 8/-Signale der 6/-Ausgangserregung des Verstärkers 166 gewährend der kürzeren Sendezeiten, mischt, so daß eine 1/-Ausgangserregung erhalten Ist eine blaue Nebenstation vorgesehen, so kann wird, die in einem !/-Verstärker 175 verstärkt wird sie der roten Nebenstation, die in F i g. 2 dargestellt und einem Eingang des Phasendiskriminators 176 zuist, ähnlich sein mit der Ausnahme, daß sie ein 5/- 30 geleitet wird. Die andere Eingangsspannung für den Signal während der normalen Sendezeit auszustrahlen Diskriminator wird von einem !/-Verstärker 177 abhat an Stelle eines 8/-Signals und während der kur- genommen, der von der Ausgangsspannung des Imzen Sendeperioden ein 6/-Signal an Stelle des 9/-Si- pulsformers 163 gesteuert wird. Die Phasensteuerung gnals, das von der roten Station ausgestrahlt wird. Es 173 wird, wenn der Eingang des Verstärkers 172 mit ist ersichtlich, daß hierzu nur eine entsprechend ver- 35 den Eingängen des Verstärkers 177 über den Schalschiedene Abstimmung der Einheiten 111 und 113, ter 169 verbunden ist, derart eingestellt, daß sich am 116,117,119,123 und 128 erforderlich ist. Diskriminator 176 eine Ausgangsspannung Null er-Der in F i g. 3 dargestellte Empfänger ist einem gibt; dann wird der Schalter 169 auf den normalen Sendesystem mit einer Hauptstation und einer roten Betriebszustand eingestellt, indem die S/-Signale, die und grünen Nebenstation angepaßt. Die zusätzliche 4° von der Hauptstation abgenommen werden, dem VerAusrüstung, die erforderlich ist, um ihn auch dann stärker 172 zugeführt werden. Der Diskriminator 176 zu verwenden, wenn eine blaue Nebenstation vorge- weist einen Ausgangsindikator auf, der eine Anzeige sehen ist, ist in F i g. 4 dargestellt. Die Einheit 160 in liefert, die genau gleich derjenigen ist, die von dem F i g. 3 ist das genaue Äquivalent der Einheit 135 der Diskriminator 147 gegeben wird, wenn die Anord-Fig. 2. Diese Einheit nimmt die 6/- und 5/-Signale, 45 nung mit dem Block 135 der Fig. 2 verwendet wird, die von der Hauptstation empfangen werden, auf und Diese Ausgangserregungsanzeige wird zur Steuerung erzeugt Impulse mit einer Folgefrequenz 1/, die hin- der Einstellung des Phasenschiebers 162 benutzt, sichtlich Frequenz und Phase gegenüber den auf- Der Diskriminator 165 liefert sowohl eine Sinusgenommenen Signalen festliegen. Die Einheit 160 in Ausgangsspannung, die zur Steuerung des Oszillators F i g. 3 ist nicht in allen Einzelheiten mit der Einheit 50 161 verwendet wird, als auch eine Kosinus-Aus-135 identisch, um zum Zweck der Erläuterung dar- gangsspannung, die einer Schalteinheit 178 zugeführt zulegen, daß auch eine andere Konstraktion zu dem wird, um dort alle erforderlichen Schaltungen syngewünschten Resultat führt. Die Einheit 160 nach chron zu den Schaltungen an den Sendestationen aus-F i g. 3 weist einen !/-Oszillator 161 auf, dessen Aus- zuführen.

gangserregung durch einen sechsstufigen Phasen- 55 Die Einheit 160 liefert eine fortlaufende Reihe von

schieber 162 einem Impulsformer 163 zugeführt wird. Impulsen mit einer Folgefrequenz If. Diese Impuls-

Die Ausgangserregung des Impulsformers besteht aus reihen haben 6/ und 5/ kombiniert, die in ihrer Phase

kurzen Impulsen, die eine Reihe von Harmonischen zu den aufgenommenen Hauptsignalen synchronisiert

des !/-frequenten Signals enthalten. Die 6/-Kömpo- sind. Diese !/-Impulse enthalten ferner 8/- und 9/-

nente dieser Ausgangserregung wird durch einen Ver- 5o Komponenten, also das Äquivalent zu den fortlaufen-

stärker 164 verstärkt und einem Eingang des Phasen- den 8 /- und 9 /-Ausstrahlungen der Nebenstation,

dislcriminators 165 zugeleitet. Der andere Eingang Diese äquivalenten Signale haben eine feste bekannte

dieses Diskriminators 165 liegt an einem 6/-Verstär- Phasenbeziehung zu den aufgenommenen Hauptsi-

ker 166, der eine Phasensteuerung 167 aufweist. Nor- gnalen. In dem Empfänger der F i g. 3 wird das dem

malerweise wird der Verstärker 166 durch 6/-Signale 6g Hauptsignal äquivalente 9/-Signal von dem Impuls-

der Hauptstation erregt, die von einer Empfangs- former 163 einem 9/-Verstärker 180 zugeführt. Die

antenne 168 aufgenommen werden. Ein Schalter 169 Ausgangserregung dieses Verstärkers wird durch

gestattet es jedoch, den Eingang des Verstärkers 166 einen geeichten Phasenschieber 181 an den Eingang

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eines 9/-Verstärkers 182 gelegt. Der Phasenschieber spannung dieses Verstärkers 187 wird hinsichtlich 181 ist ein mechanischer Phasenschieber mit einer ihrer Phase mittels eines Phasenanzeige-Diskriminakontinuierlich drehbaren Spule, die, wie noch zu be- tors 188 mit der 1/-Ausgangsspannung eines !/-Verschreiben ist, von einem Motor angetrieben werden stärkers 189 verglichen, dessen Eingang mit dem Auskann, um eine Phasenverschiebung der durch den 5 gang des Impulsformers 163 verbunden ist. Da die Phasenschieber laufenden Signale zu bewirken. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 187 ein virtuelles Ausgangserregung des Verstärkers 182 wird in ihrer !/-Signal repräsentiert, das von dem grünen Neben-Phase mit der Ausgangserregung des Verstärkers 183 sender empfangen wurde, und da die Ausgangsspanmit einem 9/-Empfängerkanal mittels eines Phasen- nung des Verstärkers 189 ein virtuelles 1/-Signal diskriminators 184 verglichen. Der Eingang des Ver- io repräsentiert, das von der Hauptstation aufgenomstärkers 183 wird über den vorgenannten Schalter 169 men wurde, ist die Phasenanzeige am Indikator des mit der Antenne 168 während des normalen Betriebes Diskriminators 188 eine grobe Anzeige hinsichtlich verbunden oder mit dem Ausgang des Impulsformers des normalen 9/-Musters, das von der Hauptstation 163 zur Eichung. Der Phasenschieber 181 wird auto- und der grünen Nebenstation erzeugt wurde und das matisch entsprechend der Größe und Polarität der 15 zusammen mit dem Indikator des geeichten Phasen-Ausgangsspannung des Diskriminators 184 derart an- Schiebers 181 für das feinere Muster benutzt wird getrieben oder gesteuert, daß er die Phase des Signals (um die Grobanzeige zu ermöglichen, ist erst eine ändert, das durch den Verstärker 182 zu dem Dis- Eichung erforderlich, wobei über den Schalter 169 kriminator 184 läuft, so daß die Diskriminator-Aus- die Eingänge der Verstärker 183 und 185 parallel zu gangserregung auf Null gehalten wird. 20 den Eingängen der Verstärker 180 und 189 zu schal-Zweckmäßigerweise hat der Diskriminator eine ten sind). In dieser speziellen Anordnung ist das Ausgangsspannung, die dem Sinus der Phasendiffe- gröbere Muster durch eine effektive Frequenz 1/ gerenz der Diskriminator-Eingangserregung entspricht. bildet, während das feinere Muster durch eine effek-Der Phasenschieber 181 wird daheim auf eine Dis- tive Frequenz 9/ gebildet ist. Das gröbere Muster kriminator-Ausgangsspannung Null eingestellt, wobei 25 kann in bekannter Weise benutzt werden, um mögdie beiden Diskriminatoreingänge in Phase sind. Es liehe Zweideutigkeiten bei der genaueren Positionsist ersichtlich, daß die Steuerung des Phasenschiebers anzeige mit dem feineren Muster zu beseitigen. Das

181 eine geschlossene Regelschleife bildet, und es ist gröbere Muster kann als ein Schneisenidentifizierungswünschenswert, daß dieses Regelsystem mit einem muster bezeichnet werden, da es dazu dient, die jewei-Geschwindigkeitsgedächtnis oder einer Velodyn- 30 lige Flug- oder Fahrtschneise anzuzeigen oder zu Steuerung versehen ist. Die Phasenanzeige, die durch identifizieren, d. h. einen Bereich zwischen zwei gleich-Eichung des Phasenschiebers 181 angezeigt wird, phasigen Kurven, die sich um eine Phasenverschiewird dadurch geeicht, daß man die Eingänge der Ver- bung einer Schwingung im feineren Muster unterstärker 180 und 183 mittels des Schalters 169 par- scheiden. Durch die grobe Identifizierung kann eine allel schaltet. In dem speziellen Beispielsfall wird 35 Schneise aus einer Gruppe von neun benachbarten dann der geeichte Indikator mechanisch verschoben, Schneisen bestimmt werden. Da die für das gröbere so daß der Phasenschieber 181 eine Null-Ablesung Muster erforderlichen Signale nur während der kurzzeigt, wenn die Eingänge der Verstärker 180 und 183 fristigen Aussendungen auf der anderen Frequenz parallel liegen. In dem dargestellten Beispiel wird dem Mischer 186 zugeführt werden können, enthält eine feste Phasenbeziehung zwischen den Ausgängen 40 der Verstärker 188 durch Schalter betätigte Mittel, der Verstärker 182 und 183 aufrechterhalten, und da- die von den Schaltmitteln 178 gesteuert werden und her hat die Ausgangsspannung des Verstärkers 182 die eine Ausgangsspannung dem Indikator des Diseine feste Phasenbeziehung zu dem aufgenommenen kriminators nur während der kurzfristigen Aussen-9/-Signal, das als Eingangsspannung dem Verstärker düngen auf der anderen Frequenz zuführen. Es ist 183 zugeführt wird. Die Ausgangsspannung des Ver- 45 wünschenswert, die Anzeige zwischen diesen Perioden stärkers 182 ist daher ein ununterbrochenes, dem auf- aufrechtzuerhalten. Dies kann ohne weiteres beispielsgenommenen 9/-Signal äquivalentes Signal. Wie noch weise durch Verwendung eines Phasenwinkel-Anspäter beschrieben wird, kann dieses Phasenspeicher- zeigemeßgeräts erfolgen, das keine Rückführfeder am system unempfindlich gegenüber den kurz dauernden Zeiger hat, so daß der Zeiger in der Stellung bleibt, Aussendungen auf der anderen Frequenz gemacht 50 in der er eingestellt wurde, bis ein weiteres Signal werden, wenn das 9/-Signal von der roten Neben- dem Meßgerät während der nächsten Periode der station ausgestrahlt wird. Auf diese Weise entsteht erforderlichen Aussendung auf der anderen Frequenz faktisch ein Speichersystem, das die Phase der nor- zugeführt wird.

malen 9/-Aussendungen, die von der grünen Neben- Es ist sicherzustellen, daß der Phasenschieber 181

station aufgenommen werden, festhält. Durch 55 nicht durch die kurzfristigen 9/-Signale beeinflußt

Mischung der Ausgangsspannung des Verstärkers wird, die von der roten Nebenstation während der

182 mit der Ausgangsspannung eines einen 8/-Emp- Aussendungen auf der anderen Frequenz aufgenomfangskanal aufweisenden Verstärkers 185 in einer men werden. Die Zeitkonstante der Regelschleife Mischstufe 186 wird eine Ausgangsspannung einer kann jede wünschenswerte Änderung der Phasenver-Frequenz 1/ erhalten, die während der Dauer der 60 Schiebung während dieser Periode verhüten, jedoch Aussendung auf der anderen Frequenz eine feste können, falls notwendig, Schaltmittel 178 vorge-Phasenbeziehung zu der Differenzphase der beiden sehen sein, um den Betrieb des Phasenschiebers Aussendungen der grünen Nebenstation hat, d. h. während dieser kurzen Perioden zu unterbrechen,
zwischen den normalen 9/-Aussendungen, die in dem Die Einheiten 180 bis 189 dienen dazu, um auf Empfänger gespeichert werden, und den kurz dauern- 65 eine Art Anzeigen eines Grob- und eines Feinmusters den Aussendungen der Frequenz 8/. Die 1/-AuS- für eine Neben- und die Hauptstation zu erhalten, gangsspannung des Mischers 186 wird dem Eingang Im allgemeinen sind in dem Empfangsgerät ähnliche eines !/-Verstärkers 187 zugeführt. Die Ausgangs- Einheiten vorzusehen, um grobe und feine Muster in

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bezug auf jede Nebenstation zu erhalten. In Fig. 3 nungen, die die gleichen Phasendifferenzen für die ist jedoch zur Vereinfachung der Darstellung eine Diskriminatoren 184, 188, 190 und 195 erzeugen, etwas andere Art einer Blockschaltung dargestellt, Insbesondere ist dies durch Einführung örtlich erum grobe und feine Muster für die Haupt- und die zeugter Heterodyn-Signale möglich, die die Frequenrote Nebenstation zu erhalten. Das normale 8/- 5 zen der Diskriminator-Eingangssignale durch Addi-Muster für die Haupt- und die rote Nebenstation tion oder Subtraktion gleicher Phasenänderungen an wird bei der Ausführungsform nach F i g. 3 durch beiden Eingängen des Diskriminaiors ändern. Es ist eine 8/~Phasendirrerenzanzeige gegeben, wozu ein bekannt, daß eine Änderung der Heterodyn-Frequenz Diskriminator 190 mit einem Anzeigemeßgerät vor- beider Eingänge des Diskriminators bei Verwendung gesehen ist. Dieser Diskriminator vergleicht die 8/- io einer üblichen Heterodyn-Signalquelle nicht not-Signale von den beiden Verstärkern 191 und 192. wendig die Phasendifferenzmessung des Diskrimi-Der Verstärker 191 empfängt ein 8/-Eingangssignal nators ändert.

von dem Impulsformer 163. Der Verstärker 192 Der Empfänger nach Fig. 3 gestattet ist, die empfängt ein Eingangssignal von einem 8/-Oszilla- Positionslinie in bezug auf die rote Nebenstation zu tor 193, der hinsichtlich seiner Phase und Frequenz 15 bestimmen, und zwar auf den effektiven Frequenzen gegenüber dem 8/-Eingangssignal des oben erörterten 8/und 1/. Die Positionslinie kann ebenfalls bei 8 /-Verstärkers 185 mittels eines Phasendiskrimi- einer effektiven Frequenz 24/bestimmt werden, beinators 194 festgelegt ist. Das 8/-Signal zum Verstär- spielsweise indem man eine Frequenzmultiplikation kerl92 vom Oszillator 193 liegt daher in der Phase benutzt, um Vergleichssignale der Frequenz 24/ von gegenüber dem aufgenommenen 8/-Signal während 20 jedem der ausgestrahlten 6/-und 8/-Signale während der normalen Sendungen fest. Die Phasensteuerung der normalen Sendeperioden zu erzeugen. Die Andes 8/-Oszillators 193 hat eine sehr lange Zeitkon- zeigen bei 8/und 1/können als Zwischenanzeige und stante, und daher haben die kurzfristigen Fehler- gröbere Anzeigen benutzt werden, um Zweideutigsteuersignale von dem Diskriminator 194, die wäh- keiten im 24/-Muster zu beseitigen. In ähnlicher rend der kurzen Sendeperioden entstehen, wenn ein 25 Weise können die 9/- und 1/-Anzeigen der grünen 8/-Signal von der grünen Nebenstation aufgenom- Nebenstation benutzt werden, um Mehrdeutigkeiten men wird, einen vernachlässigbaren Effekt auf die in einem 18/-Muster zu beseitigen.
Oszillatorphase. Die Verwendung langer Zeitkon- Der Empfänger nach Fig. 3 zeigt eine Anordnung, stanten bringt Begrenzungen der maximal möglichen mit der Anzeigen in bezug auf das Muster des roten Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit sich, in dem der 30 Nebenstations-Hauptstations-Systems und des grünen Empfänger benutzt wird. Diese Schwierigkeit kann Nebenstations-Hauptstations-Systems zu erhalten jedoch beseitigt werden, indem man die Phasen- sind. Ist eine blaue Nebenstation vorgesehen, kann Steuerungsspannung, die dem Oszillator 193 durch eine zusätzliche Positionsanzeige in bezug zu einem den Diskriminator 194 zugeführt wird, während der blauen Nebenstations-Hauptstations-System erhalkurzfristigen Aussendungen auf der anderen Frequenz 35 ten werden, indem man eine zusätzliche Einrichtung fernhält. Das Schalten der Steuerspannung kann, falls verwendet, die im allgemeinen identisch mit derjenierforderlich, durch die Schaltmittel 178 erfolgen. gen ist, die für die anderen Anzeigen verwendet wird,

Im System der roten Nebenstation und der Haupt- abgesehen von notwendigen Frequenzänderungen,
station erfolgt die Identifizierung oder die Beseiti- F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform einer zusätz-

gung von Zweideutigkeiten in den Schneisen des If- 4° liehen Einrichtung. Es ist ersichtlich, daß diese ähn-Musters, um Zweideutigkeiten aus dem normalen lieh derjenigen ist, die für das rote Nebenstations-8/-Muster zu entfernen, durch einen anzeigenden system in F i g. 3 dargestellt ist. Wird angenommen, Phasendiskriminator 195, an dessen einen Eingang daß der blaue Nebenstationssender normalerweise der Ausgang eines 1/-Verstärkers 196 gelegt ist, des- Signale der Frequenz 5/ ausstrahlt, so wird die Ansen Eingang mit dem Ausgang des Impulsformers 45 zeige in bezug auf ein 5/-Muster von einem Phasen-163 gekoppelt ist. Der andere Eingang des Phasen- diskriminator 200 erhalten, der ein 5/-Signal von diskriminators 195 liegt an einem !/-Verstärker 197, einem 5/-Verstärker 201 mit einem 5/-Signal von der ein !/-Signal verstärkt, das er von einem Mischer einem 5/-Oszillator 202 über einen 5/-Verstärker 198 erhält. Dieser Mischer 198 mischt das 8/-Aus- 203 vergleicht. Der 5/-Verstärker 201 verstärkt die gangssignal des Oszillators 193 mit einem 9 /-Aus- 50 5/-Komponente des Ausgangssignals des Impulsforgangssignal des 9/-Empfängerverstärkers 183. Da die mers 163. Der Oszillator ist hinsichtlich seiner Fregewünschten 9/-Signale für das grobe Muster der quenz und Phase gegenüber den aufgenommenen 5/-roten Nebenstation an dem Mischer 198 nur während Signalen blockiert. Die aufgenommenen 5/-Signale der kurzfristigen Aussendungen auf der anderen gelangen durch einen Empfangsverstärker 204, der Frequenz liegen, weist der Diskriminator 195 durch 55 einen 5/-Kanal aufweist, zu einem Phasendiskrimi-Schalter betätigte Mittel auf, die von den Schaltmit- nator 205. Die Anzeigen des groben Musters werden teln 178 gesteuert werden, und zwar derart, daß der durch einen Phasendiskriminator 206 erhalten, der Phasenindikator nur während dieser kurzen Aussen- während der kurzfristigen Aussendungen der anderen düngen betätigt wird. Der Phasenindikator hält vor- Frequenz die Phasenbeziehung eines 1/-Signals, das zugsweise jede Anzeige fest bis zur nächsten kurz- 60 von dem Impulsformer 163 über einen !/-Verstärker fristigen Aussendung. Das Muster der roten Neben- 207 zu ihm gelangt, zu einem 1/-Signal feststellt und station und der Hauptstation wird geeicht, indem anzeigt, das von einem !/-Verstärker 208 kommt, man den Schalter 169 in einer Weise betätigt, die welcher das !/-Ausgangssignal eines Mischers 209 analog den oben beschriebenen Eichvorgängen ist. verstärkt, indem das 5/-Ausgangssignal des Oszilla-

Obwohl in Fig. 3 verschiedene Anordnungen für 65 tors 202 mit einem 6/-Signal von einem 6/-KanaI-das 8/-und das 9/-Muster gezeigt sind, werden vor- Empfangsverstärker 210 gemischt wird. Es ist erzugsweise in der Praxis gleiche Schaltanordnungen sichtlich, daß die Konstruktion des Empfängers für verwendet Es gibt eine Anzahl anderer Schaltanord- das blaue Nebenstationsmuster, der in Fig. 4 dar-

gestellt ist, genau derselbe ist (abgesehen von unterschiedlichen Frequenzen) wie die Empfangseinrichtung für das rote Nebenstationsmuster nach F i g. 3. Aus diesem Grund erfolgt keine weitere Beschreibung der Konstruktion der Empfangseinrichtung nach F i g. 3 und auch keine Erläuterung ihrer Betriebsweise.

Es ist erforderlich, in den Sendern der Nebenstationen und in der beweglichen Empfängereinrichtung die Phaseninformation während der Zeiträume festzuhalten, während denen die Aussendungen erfolgen. Apparate, die dies leisten, wurden beschrieben. Es gibt eine Anzahl von Möglichkeiten, die Phaseninformation von einem Steuersignal aufzubewahren, um sie während Unterbrechungen des Steuersignals zu verwenden. In Fig.3 wird die Phase des aufgenommenen 8/-Signals in dem 8/-Oszillator 193 aufbewahrt. Die Phase des aufgenommenen 9/-Signals wird in dem Summensignal eines 9/-Signals und der Frequenz- oder Phasenänderung des Phasenschiebers 181 aufbewahrt. Phasen drücken eine Beziehung gegenüber einer Bezugsgröße, wie etwa gegenüber der Zeit oder einem Bezugssignal aus. Die Phase eines aufgenommenen Signals, wie etwa das 8/-Signal, kann daher mit irgendeiner Frequenz aufbewahrt werden, einschließlich der Frequenz Null je nach der Wahl der Bezugsgröße. Wenn in F i g. 3 das Eingangssignal des 8/-Verstärkers 191 als Bezugssignal verwendet wird, so ist die aufbewahrte Phase des aufgenommenen normalen 8/-Signals durch die normale 8/-Musteranzeige des Diskriminators 190 gegeben. Dieser Grundzug der Phasenaufbewahrung führt zu einem halbmechanischen Äquivalent für einige der elektrischen Schaltungen nach Fig.3. Dieser Äquivalentapparat macht Gebrauch von wesentlichen Vereinfachungen der elektrischen Schaltungen und ist in F i g. 5 dargestellt.

F i g. 5 zeigt diejenigen Teile des Empfangsgeräts außerhalb des Rechtecks 160 der Fig. 3. Wie aus der folgenden Beschreibung ersichtlich wird, liefert der Apparat der Fig. 5 genau die gleiche Information wie der Apparat nach Fig. 3. Bei der Anordnung nach F i g. 5 wird das von der Antenne 168 aufgenommene 8/-Signal durch einen Verstärker 220 einem Eingang eines Phasendiskriminators 221 zugeleitet. Das zweite Eingangssignal zum Phasendiskrirmnator 221 wird durch eine 8/-Komponente der !/-impulse des Impulsformers 163 geliefert. Diese 8/-Komponente wird durch den Verstärker 222 verstärkt. Der Diskriminator 221 steuert einen Phasenindikator 223, der einen Phasenanzeiger mit einem Zeiger 224 aufweist, welcher über eine feste kreisscheibenförmige Skala 225 läuft (statt der Phase kann auch der Bruchteil einer Schwingung angezeigt werden). Der Phasenindikator treibt über ein Getriebe den Zeiger 226 eines integrierenden Indikators 227 an. Ein geeichter drehbarer Ring 228 liegt verstellbar rund um die kreisscheibenförmige Skala 225. Eine Indexmarke 229 auf dem Ring 228 wird auf den Zeiger 225 während der normalen Sendezeiten eingestellt, d. h., wenn das 8/-Signal von der roten Nebenstaiion ausgestrahlt wird. Während dieser Aussendungen zeigt der Zeiger 224 den Bruchteil einer Schneise an, und der integrierende Indikator 227 zeigt die Integrationsanzahl von Schneisen an und gibt damit die Information, die von dem Diskriminator 190 in F i g. 3 gegeben wird.

Die 9/-Signale werden in ähnlicher Weise benutzt. Das aufgenommene 9/-Signal wird über einen Verstärker 230 einem Eingang des Diskriminators 231 zugeführt. Der andere Eingang des Diskriminators 231 erhält ein Eingangssignal von einem 9/-Verstärker 232, der vom Impulsformer 163 gespeist wird. Der Diskriminator 231 treibt einen Anzeiger 233 mit einem Zeiger 234 an, der über eine kreisscheibenförmige Skala 235 läuft und Bruchteile einer Schneise

ίο anzeigt. Das Meßgerät kann beispielsweise einen permanentmagnetischen Rotor enthalten und aufeinander senkrechte Statorspulen, die durch Gleichspannungen von dem Phasendiskriminator proportional zum Sinus bzw. Kosinus des Phasenwinkels zwischen den beiden Eingangssignalen des Diskriminators erregt werden. Der Zeiger 234 treibt über ein Getriebe den Zeiger 236 eines integrierenden Zählers 237 an. Ein drehbarer geeichter Ring 278 liegt rund um die Skala 235 und hat eine Indexmarke 239.

Während der normalen Aussendungen geben die Zeiger 234 und 236 Anzeigen, die Anzeigen entsprechen, welche von dem Phasenschieber 181 nach F i g. 3 gegeben werden. Mechanische Rückstellvorrichtungen 240, 241 sind zum Rückstellen der Anas zeiger 227,237 vorgesehen.

Die Phasenverschiebungen durch die Schaltungsteile 220, 221, 230 und 231 werden mit Hilfe des Schalters 169 festgestellt, der die Eingänge aller vier Verstärker parallel zum Ausgang des Impulsformers 163 schaltet.

Während der kurzfristigen Aussendungen auf der anderen Frequenz definiert der Unterschied zwischen der aufbewahrten 8/-Phase, die durch den Index 229 repräsentiert ist, und der Anzeige des Bruchteils der 9/-Phase, die durch die Stellung des Zeigers 234 auf dem Anzeiger 239 repräsentiert ist, die Schneisennummer des normalen 8/-Musters (der Index 229 wurde während der normalen Sendezeiten eingestellt); der Anzeiger 239 nimmt während der genannten Sendeperioden eine Stellung ein, die der Phase des 9/-Signals, welches von der roten Nebenstation ausgestrahlt wird, entspricht. Die Ablesung wird durch Eichmarken auf dem Ring 228 erleichtert; die Stellung des Zeigers 234 wird nach dem Augenschein auf den Ring 228 übertragen. Die derart erhaltene Ablesung kann zur Rückstellung des integrierenden Indikators 227 mittels einer Rückstellsteuenmg 240 verwendet werden, wenn eine solche Rückstellung notwendig ist. In ähnlicher Weise kann die Schneisennummer des normalen 9/-Musters von der grünen Nebenstation erhalten werden, und zwar durch die Differenz zwischen der Stellung des Zeigers 224 und dem Index 239 während der kurzfristigen Aussendungen auf der anderen Frequenz. Die sehr einfache Konstruktion, wie sie beschrieben wurde, ist jedoch nicht sehr zweckmäßig, da die Ablesung dadurch erhalten werden muß, daß man den Ablesewert von einem Meßgerät auf das andere übertragen muß. Diese Schwierigkeit kann ohne weiteres beseitigt werden, indem man die Verbindungen zu den beiden Meßgeräten während der kurzfristigen Aussendungen auf der anderen Frequenz abschaltet bzw. einschaltet, so daß direkte Ablesungen der gewünschten Schneisennummer durch Betrachtung der Stellungen der

6s Zeiger 224 und 234 auf ihren geeichten Ringskalen 228 und 238 vorgenommen werden können. Bei einem solchen Schalten der Verbindungen, die ohne weiteres durch die Schaltmittel 178 (F i g. 3) erfolgen

Claims

kann, ist es jedoch nicht möglich, eine mechanische Änderung der Anzeigestellung vorzunehmen, um eine Phaseneichung einzustellen oder eine Bezugseinstellung vorzunehmen. Eine solche Eichung muß daher mittels einstellbarer Phasenschieber in einem Eingang eines jeden Diskriminators 221 und 231 erfolgen. Die Sende- und Empfangsapparate, wie sie beschrieben wurden, können in einer unbegrenzten Anzahl von Fahrzeugen mit Empfängern verwendet werden, wobei stets die gleichen Sendungen benutzt werden. Hyperpelsysteme können überdies gemeinhin zur Überwachung benutzt werden. Radioüberwachungen können weite Grenzen der Steuerung der Aussendung und des Empfangs von Signalen erfassen, da die Anzahl der Empfänger, die in Gebrauch sind, im allgemeinen klein ist und da in vielen Fällen nur ein beweglicher Empfänger in Betrieb ist. In solchen Fällen kann es wünschenswert sein, Schneisen-Identifikationssignale zu haben, d. h. kurzfristige Aussendungen auf der anderen Frequenz, die auf Anforderung verfügbar sind, statt in festen Zeitintervallen. Der integrierende Zähler kann etwa tagelang eine genaue Überwachungstätigkeit ausführen, und die Aussendungen auf der anderen Frequenz können as die Bildung einer glatten Funktionslinie eines Spuraufzeichners stören. Bei Überwasserüberwachungen oder dann, wenn nur ein Schiff vorgesehen ist, ist es oft wünschenswert, den Empfänger und die Hauptstation miteinander zu vereinigen. In diesem Fall wird das System ein Entfernungsmeßsystem statt ein hyperbolisches System, da der Differenzabstand, der durch jede gemessene Phasenablesung repräsentiert wird, gleich dem Abstand des Schiffes von einer Nebenstation ist und stets das gleiche Vorzeichen hat. Bei Vereinigung der Hauptstation und des Empfängers wird der Block 160 nach Fig. 3 nicht benötigt, da das 1/-Blocksignal von diesem Block 160 durch das 1/-Ausgangssignal des Impulsgenerators 10 der Hauptstation der Fig. 1 geliefert werden kann. Die 1/-Ausgangsimpulse des Generators haben daher die doppelte Rolle, Bezugssignale für die Empfänger- und für die Senderphase zu liefern, so daß die Synchronisation nunmehr eigenständig ist. Da bei einer Überwachungskette in. der Regel nur zwei Nebensender vorgesehen sind, brauchen die 6/- und 5/-Signale nur von der Hauptstation ausgestrahlt zu werden, und die kurzfristigen Sendungen der Hauptstation von der Frequenz 5/ können zur Synchronisierung der Perioden der Aus-Sendungen der Nebenstationen auf der anderen Frequenz dienen. Dadurch wird die Notwendigkeit beseitigt, irgendein weiteres Signalisierungssystem vorzusehen. Es ist ersichtlich, daß bei den Verkörperungen der Erfindung, wie sie im einzelnen beschrieben wurden, Informationen von allen Stationen zu allen Zeiten ausgesandt werden, daß jedoch nur ein Signal von jeder Station zugleich ausgesendet wird. Jede Station muß nur zwei verschiedene Frequenzen aussenden. Die Paarung der Frequenzen ist derart, daß ein minimales Frequenzband erforderlich ist, wodurch die Frequenzumschaltung vereinfacht wird. Jede Sendestation benötigt nur einen Sender, eine einzige abgestimmte Antenne und eine verhältnismäßig einfache Zweiwegeschaltanordnung zur Änderung der Anpassung des Senders und der Antenne. Das erhöhte Gewicht eines solchen Zweifrequenzsenders gegenüber dem Gewicht eines Einfrequenzsenders ist vernachlässigbar. Patentansprüche:

1. Hyperbel-Navigationsverfahren, bei dem eine Haupt- und mindestens eine Nebenstation zum Zweck einer zeitlich abwechselnden Grob- und Feinnavigation phasensynchronisierte elektrische Hochfrequenzschwingungen senden, die Harmonische einer Grundwelle sind, bei dem im Empfänger eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit der jeweils eine der Schwingungen phasengetreu gespeichert wird, und bei dem zum Zweck der Navigation die Phase der gespeicherten Schwingung gegen die Phase einer gerade empfangenen Schwingung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstation abwechselnd Schwingungen mit einem Frequenzunterschied mf, eine Nebenstation abwechselnd Schwingungen mit einem Frequenzunterschied η j ausstrahlt, wobei m und η ganze Zahlen sind und /die Grundwelle ist, daß die Hauptstation und die Nebenstation(en) ununterbrochen abwechselnd diese Schwingungen in einer solchen Zuordnung ausstrahlen, daß abwechselnd eine Fein- und Grobnavigation ermöglicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß m gleich η ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei Nebenstationen, von denen jede abwechselnd Signale der einen und dann der anderen der beiden eine Frequenzdifferenz η j aufweisenden Frequenzen ausstrahlt, wobei diese Ausstrahlungen synchron derart umgeschaltet werden, daß die beiden Nebenstationen stets verschiedene Frequenzen ausstrahlen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 mit einer Hauptstation, die abwechselnd zwei Signale mit der Frequenz mj und m₂f ausstrahlt, wo Jn₁ und m₂ verschiedene ganze Zahlen sind, und mit zwei Nebenstationen, von denen jede abwechselnd Signale mit der Frequenz nj und R₂/ ausstrahlt, wo Ji₁ und n_% untereinander und von Hi₁ und m₂ verschiedene ganze Zahlen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Synchronumschaltung der Ausstrahlungen der Nebenstationen derart erfolgt, daß die beiden Nebenstationen stets verschiedene Frequenzen ausstrahlen und daß alle ausgestrahlten Signale in Phase zueinander gehalten werden und daß die Phasenspeichermittel am beweglichen Empfänger eine der Phase von wenigstens einem Signal einer jeden Station entsprechende Größen speichern, so daß durch Vergleich eines gespeicherten Signals mit dem dazu abwechselnd ausgesandten Signal einer jeden Station Phasenanzeigen erfolgen können, mit denen Positionslinien in bezug auf hyperbolische Muster zwischen der Hauptstation und jeder der beiden Nebenstationen zu bestimmen sind und wobei diese Muster denjenigen Mustern äquivalent sind, die erhalten wurden, wenn die Hauptstation ein Signal der Differenzfrequenz von mj und m₂f ausstrahlte und jede Nebenstation ein Signal der Differenzfrequenz von nj und nj.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß In₁-In₂=H₁-It₂ ist.

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6. Verfahren nach Anspruch 1 mit einer Hauptstation, die abwechselnd zwei Signale der Frequenz mj und m₂f ausstrahlt, wo M₁ und m₂ ganze Zahlen mit der Differenz eins, und mit zwei Nebenstationen, von denen jede abwechselnd Signale der Frequenz n_tf und n_?f ausstrahlt, wo W₁ und M₂ von m_t und m.-, verschiedene ganze Zahlen mit der Differenz eins, dadurch gekennzeichnet, daß eine synchrone Umschaltung der Ausstrahlungen der Nebenstationen derart erfolgt, daß die beiden Nebenstationen stets verschiedene Frequenzen ausstrahlen und alle Signale in Phase gehalten werden, und daß die Phasenspeichermittel am beweglichen Empfänger eine der Phase von wenigstens einem Signal einer jeden Station entsprechende Größe speichern, wodurch unter Verwendung eines gespeicherten Signals und des abwechselnd dazu von jeder Station ausgestrahlten Signals Phasenanzeigen erfolgen können, die die Positionslinien in bezug auf hyperbolische Muster zwischen der Hauptstation und jeder der beiden Nebenstationen bestimmen, welche äquivalent zu Mustern sind, die erhalten würden, wenn 1/-Signale von allen Stationen ausgestrahlt würden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine dritte Nebenstation, die abwechselnd auf Frequenzen m₂f und mj ausstrahlt, und zwar derart synchron geschaltet zu den Ausstrahlungen der Hauptstation, daß beide Stationen stets unterschiedliche Frequenzen ausstrahlen.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den einander abwechselnden Ausstrahlungen die einen — normalen — relativ lange dauern und die anderen — auf der jeweils anderen Frequenz — relativ kurz dauern.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Empfänger derart ausgebildet ist, daß er eine Positionsfeinbestimmung während der Dauer der normalen Ausstrahlungen bewirkt und eine Mehrdeutigkeiten bei der Feinbestimmung ausschließende Positionsgrobbestimmung während der kürzeren Dauer der Zwischenausstrahlungen.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Empfänger mit Mitteln zur getrennten Aufnahme der Signale unterschiedlicher Frequenz versehen ist, mit ersten Phasenspeichermitteln zur Speicherung der Phase der aufgenommenen /^/-Signale der Hauptstation, während diese die m_ä/-Signale aussendet, mit Mitteln zur Verwertung der von den ersten Phasenspeichermitteln gespeicherten Phase und des aufgenommenen m₂/-Signals zur Aufrechterhaltung einer eindeutigen Phasenbeziehung zwischen den eine Folgefrequenz 1/ aufweisenden Impulsen eines Impulsgenerators und den aufgenommenen Ausstrahlungen der Haupt-Station und mit zweiten Phasenspeichermitteln, die die Information der aufgenommenen Nebenstationssignale der Frequenz Ti₁/ in eine zurückgehaltene Bezugsphase umwandeln, die zusammen mit den aufgenommenen w₂/-Signalen und lnn« m-^ti+ Ar\-t 1 -£ Ό*^1 nmS-mtn r

äquivalent zu denjenigen Einheiten sind, die durch die Phasendifferenz der Laufzeit der Signale der Haupt- und Nebenstation, die jeweils eine virtuelle Frequenz von 1/ haben, gegeben sind.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Tn₁ und m₂ verschieden von H₁ und «₂ sind und daß zwei Nebenstationen abwechselnd auf zwei Frequenzen nj und n.J arbeiten, wobei die Frequenzumschaltung derart erfolgt, daß die beiden Stationen stets verschiedene Frequenzen ausstrahlen und damit zwei Positionslinien zu erhalten sind.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß M₁ und m.₂ die gleichen Zahlen wie n₂ und n_x sind und daß die Frequenzumschaltung der beiden Stationen, die die Frequenzen mj und m₂/ ausstrahlen, derart synchronisiert ist, daß die beiden Stationen stets verschiedene Frequenzen ausstrahlen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß normalerweise die Frequenzen mj und nj ausgesendet werden, unterbrochen von kurz dauernden Aussendungen der Frequenzen mj und n.J.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Phasenspeichermittel eine Phaseneinstellung von dem aufgenommenen m^-Hauptsignal erhalten, um damit eine Hauptbezugsphase zu speichern, die während der Perioden der Aussendung auf der anderen Frequenz bewirkt wird, daß Anzeigemittel vorgesehen sind, die die Phasenbeziehung zwischen den abwechselnden Hauptaussendungen und der aufgespeicherten Hauptbezugsphase anzeigen, und daß Mittel vorgesehen sind, die die angezeigte Phasendifferenz verwenden, um eine eindeutige Phasenbeziehung zwischen einem ununterbrochen mit einer 1/-Folgefrequenz laufenden Impulsgeber und zwei aufgenommenen Hauptsignalen festzulegen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch Phasenanzeigemittel, die die Phasenbeziehung zwischen einem aufgenommenen Nebensignal der Frequenz nj und der Phase der «/-ten harmonischen Komponente der !./-Impulse anzeigen und dadurch eine Phasenanzeige liefern, die eine Positionslinie in Bruchteileinheiten von Meßwerten definiert, die äquivalent zu Einheiten sind, welche durch die Phasendifferenz in der Laufzeit der Neben- und Hauptsignale mit jeweils der virtuellen Frequenz R₁/ gegeben sind.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanzeigemittel mit Mitteln versehen sind, die eine Phaseneinstellung von den aufgenommenen «^-Nebensignalen erhalten können, um die Phase dieses Signals während der Aussendezeit des «₂/-Signals zu speichern.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Empfänger mit Mitteln zur getrennten Aufnahme der auf verschiedener Frequenz ausgestrahlten Signale versehen ist, daß ein Generator vorgesehen ist, der