DE1245448B

DE1245448B - Faecher-Funkfeuer zur gleichzeitigen Azimut- und Elevationswinkelbestimmung

Info

Publication number: DE1245448B
Application number: DEST23536A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Manfred Boehm
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1965-03-18
Filing date: 1965-03-18
Publication date: 1967-07-27
Also published as: GB1141357A; BE681142A; BE680044A; US3349399A; DE1245448C2; FR1472453A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIs

Deutsche KI.: 21 a4- 48/15

Nummer: 1 245 448

Aktenzeichen: St 23536IX d/211

Anmeldetag: 18. März 1965

Auslegetag: 27. Juli 1967

In der Flugfunknavigation ist es für bestimmte Anwendungszwecke, z. B. für senkrecht startende und landende Flugzeuge (VTOL-Flugzeuge) erwünscht, im Flugzeug außer dem Azimut auch den Erhebungswinkel in bezug auf ein Funkfeuer zu ermitteln.

Bei dem im folgenden vorgeschlagenen Verfahren werden die von den sogenannten sprechenden Funkfeuern bekannten Prinzipien mit rotierenden Fächerdiagrammen verwendet.

In den F i g. 1 und 2 ist ein derartiges Fächerdiagramm in der Azimutebene bzw. in der Elevationsebene dargestellt.

Das in der Azimutebene scharf gebündelte Diagramm (F i g. 1), das in der Elevationsebene annähernd von 0 bis 90° (F i g. 2) reicht, ist in bekannter Weise mit einem digitalen Signal moduliert, das die jeweilige Strahlungsrichtung kennzeichnet; dieses Signal wird von der Antennenstellung abgeleitet.

Die Antenne rotiert um die vertikale Achse mit vorgegebener gleichförmiger Geschwindigkeit, d. h. mit einer Rotationsfrequenz von beispielsweise einigen Hertz. Zweckmäßigerweise wird im Zentimeterwellenbereich (X-Band oder K-Band) gearbeitet, um einerseits die Antennenabmessungen klein zu halten, andererseits eine sehr scharfe Bündelung zu ermöglichen. Ein im Strahlungsbereich des Funkfeuers befindliches Flugzeug wird bei jedem Antennenumlauf eine kurze Zeit lang von der Strahlung getroffen, mittels eines geeigneten Empfängers wird das empfangene Signal demoduliert und decodiert, wodurch der Azimut an Bord ermittelt wird.

Die Azimutbestimmung mit einem Fächerdiagramm in der beschriebenen Weise ist bekannt. Es ist auch bekannt, mittels eines um eine horizontale Achse rotierenden zweiten Fächerdiagramms in ähnlicher Weise den Elevationswinkel zu bestimmen.

Um jedoch mit dem der Azimutbestimmung dienenden Fächerdiagramm auch gleichzeitig den Elevationswinkel bestimmen zu können, wird vorgeschlagen, das Fächerdiagramm aus einer Vielzahl von »Bleistift«-Diagrammen zusammenzusetzen. Die Schwenkung eines Bleistiftdiagramms mit elektronisehen Mitteln ist aus der Radartechnik bekannt. Dabei wird ein aus einer Vielzahl von Strahlern bestehendes Richtantennensystem nacheinander mit zyklisch variierten Frequenzen gespeist. Bei dieser Technik wird aber jeweils nur ein einziges Bleistiftdiagramm ausgestrahlt bzw. die einzelnen Bleistiftdiagramme zeitlich nacheinander.

Fächer-Funkfeuer zur gleichzeitigen Azimut- und Elevationswinkelbestimmung

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Manfred Böhm, Bietigheim

Wollte man also alle Bleistiftdiagramme gleichzeitig erzeugen, um so ein dauernd vorhandenes Fächerdiagramm zu gewinnen, müßten, der konventionellen Technik folgend, ebenso viele Sender verschiedener Frequenz bzw. Phase verwendet werden wie Bleistiftdiagramme gewünscht sind. Soll also der ganze Elevationswinkelbereich von 0 bis 90^c auf 1° genau aufgelöst werden, so müßte man 90 verschiedenfrequente Sender verwenden.

Um dies zu umgehen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das benötigte Frequenzspektrum mittels eines breitbandigen Rauschgenerators mit nachgeschaltetem Filter zu erzeugen, dieses Frequenzspektrum in einer oder mehreren Senderendstufen, z. B. Wanderfeldröhrenverstärkern, auf den gewünschten Pegel zu bringen und das Signal mittels eines an sich bekannten Richtantennensystems mit einer Reihe von Schlitzstrahlern auszusenden. Vor der Aussendung wird das Spektrum in Abhängigkeit von der jeweiligen Antennenstellung zwecks Übertragung des Azimuts pulsmoduliert.

Die Messung des Elevationswinkels an Bord eines Eugzeuges erfolgt in der Weise, daß der betreffende, durch Organisation festgelegte Frequenzbereich nach der größten auftretenden Amplitude abgesucht wird (F i g. 4). Das kann in der Weise geschehen, daß dem Zwischenfrequenzverstärker des Bordempfängers ein sehr schmalbandiges, in seiner Mittenfrequenz variables Filter nachgeschaltet und die daran auftretende Amplitude in an sich bekannter Weise gemessen wird. Das Prinzip der Auswertung ist in den F i g. 4 und 5, ein Blockschaltbild der Empfangseinrichtung in F i g. 6 dargestellt.

Die Sendeeinrichtung ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Ein im Bereich der Sendefrequenz breitbandig arbeitender Rauschgenerator 1 und ein nachgeschaltetes Filter 2 liefern ein Frequenzspektrum, das alle gewünschten Frequenzen f_tt bis /₀ enthält.

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Claims

Diese Frequenzen liefern in erster Annäherung mit einer geeigneten Antenne 6 das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Strahlungsdiagramm. Ein Azimutgeber (4 in Fig. 3), z. B. eine Codierscheibe, ist mit der Antennendrehachse 6, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, gekuppelt. Die Ausgangsspannung des Azimutgebers wird dem einen Eingang, das vom Filter 2 kommende Frequenzgemisch dem zweiten Eingang eines Modulators 3 zugeführt. Das an seinem Ausgang auftretende modulierte Frequenzgemisch wird in einer Senderendstufe 5 verstärkt und von der Antenne 6 abgestrahlt.

Die Empfangseinrichtung gemäß F i g. 4 ist in den ersten Stufen, die Empfangsantenne 10 eingeschlossen, ein breitbandiger Überlagerungsempfänger mit Vorstufen 11, Mischoszillator 12, Mischstufe 13 und ZF-Verstärker 14. Hinter dem ZF-Verstärker 14 gabelt sich die Auswerteeinrichtung in zwei Kanäle, von denen der eine zur Azimutausweriung in konventioneller Weise einen breitbandigen Demodulator 20 und die eigentliche Azimutauswerteeinrichtung 21 enthält, in der auch die Anzeigeeinrichtung eingeschlossen ist.

Im zweiten Kanal, der der Bestimmung des EIevationswinkels dient, ist ein sehr schmalbandiges Filter enthalten, das periodisch über den ganzen Frequenzbereich /„ bis /₀ durchgestimmt wird. Das Durchstimmen kann in bekannter Weise mechanisch oder elektronisch erfolgen. In Fig. 4 ist ein elektronisches Durchstimmen nach Art einer Phasennachlauf regelung mit Hilfe eines Wobbeloszillators

15 dargestellt. Bei Koinzidenz einer vom ZF-Verstärker 14 kommenden Spektrallinie mit maximaler Amplitude mit einer vom Wobbeloszillator 15 kommenden Frequenz entsteht am Ausgang des Filters

16 ebenfalls ein Spannungsmaximum (Fig. 6), das in einem Impulsformer 17 in einen Nadelimpuls (/,- in F i g. 6) umgeformt wird. Am unteren Ende des Frequenzbereiches (/„) oder am oberen Ende oder auch an beiden Enden, je nach gewünschter Arbeitsweise, löst der Wobbelgenerator 15 über den Impulsformer 17, der auch von einer aus dem ZF-Verstärker 14 abgeleiteten Regelspannung gesteuert wird, einen Startimpuls für einen Zähler 18 aus; weitere Impulse werden beim Durchstimmen des Wobbeloszillators 15 in geeigneten Abständen erzeugt. Mit dem bei Übereinstimmung von maximaler Spektrallinie und Wobbeifrequenz auftretenden Spannungsmaximum am Ausgang des durchstimmbaren Filters 16 wird ein Stopimpuls für den Zähler erzeugt. Das Ergebnis des Zählers 18 wird in der Elevationsauswerteeinrichtung 19 zur Ablesung bereitgestellt.

Wenn eine einfache Sichtauswertung genügt, kann die Ausgangsspannung des Filters 16 dem Eingang des y-Verstärkers eines Kathodenstrahl-Oszillographen zugeführt werden, während die ^-Ablenkung frequenzabhängig vom Wobbeloszillator 15 gesteuert wird. Die x-Achse kann dann direkt in Winkelgraden geeicht werden.

Eine andere bekannte Art der Auswertung ist die Verwendung eines Mischers und eines fest abgestimmten Filters. Dem Wobbeloszillator ist ein Diskriminator nachgeschaltet. Entsteht am Ausgang des Filters ein Impuls maximaler Amplitude, dann ist die am Ausgang des Diskriminators zu diesem Zeitpunkt anstehende Spannung ein Maß für den Erhebungswinkel.

Patentanspruch:

Fächer-Funkfeuer zur gleichzeitigen Azimut- und Elevationswinkelbestimmung, bei dem das rotierende Diagramm mit jeweils den Azimut kennzeichnenden Codesignalen moduliert ist, mit Hilfe derer durch Demodulation und Decodierung in beweglichen Empfängern der Azimut dieser Empfänger bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fächerdiagramm aus einer Vielzahl von einzelnen, gleichzeitig erzeugten, scharfen Richtdiagrammen zusammengesetzt ist und dadurch erzeugt wird, daß mit dem Frequenzspektrum eines Rauschgenerators, mittels eines nachgeschalteten Filters frequenzmäßig entsprechend begrenzt, eine Senderendstufe moduliert wird, deren Leistung mittels eines an sich bekannten Richtantennensystems ausgesendet wird, und daß zur Elevationswinkelbestimmung in der Empfangseinrichtung der Frequenzbereich der größten auftretenden Amplitude abgesucht wird, indem zur Ermittlung der größten Amplitude dem ZF-Verstärker der Empfangseinrichtung ein über den ganzen entsprechenden Frequenzbereich durchstimmbares Filter nachgeschaltet ist, dessen Ausgangsspannung in an sich bekannter Weise gemessen und angezeigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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