DE1255741B - Funkpeilanlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIs

Deutsche Kl.: 21 a4- 48/31

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

S 83108 IX d/21 a4
29. Dezember 1962
7. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft eine Funkpeilanlage, bei der eine Richtantenne in Umdrehung gesetzt wird. Die Richtung des mit dem Antennensystem aufgefangenen Signals ist durch die augenblickliche Lage der Charakteristik bestimmt. Um eine scharfe Charakteristik zu erhalten, d. h. eine Antennencharakteristik, deren Maximumwert mit der erforderlichen Schärfe abgelesen werden kann, benutzt man vorzugsweise Dipolantennen oder Stabantennen. Dabei entstehen indessen gewisse Schwierigkeiten, weil die Ausdehnung des Antennensystems im Raum in einer Größenordnung liegt, die mit der Wellenlänge vergleichbar ist. Dies sind die Schwierigkeiten, die mit der Erfindung vermieden werden sollen.

Es ist bei Funkpeilanlagen schon bekannt, eine zyklische Anschaltung einer Anzahl von auf dem Umfang eines Kreises angeordneten Antennen an einen Peilempfänger dadurch durchzuführen, daß ein Impulsverteilungswerk eine fortlaufende Einschaltung der einzelnen Antennen des Kreises von Antennen zum Empfänger hervorbringt, wodurch eine sich drehende Antenne nachgeahmt wird. Diese bekannte Vorrichtung betrifft jedoch ein ganz anderes Problem als die vorliegende Erfindung, die sich auf eine Vorrichtung bezieht, bei welcher die eine und die andere der diametral entgegengesetzten Antennen wechselweise zum Empfänger eingeschaltet werden.

Das ankommende Signal ist in der Regel amplitudenmoduliert, aber auf Grund der in diese Weise hervorgebrachten Umdrehung des Antennensystems wird auf dieses Signal eine Frequenz- oder Phasenmodulation in einer unten näher erklärten Weise überlagert. Das gleichzeitige Vorhandensein dieser beiden Modulationsarten macht die Richtungsbestimmung unsicher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingeführte Frequenz- oder Phasenmodulation zu unterdrücken, ohne daß dabei irgendeine Herabsetzung der Amplitudenmodulation zustande kommt. Dies erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß die gerade eingeschaltete Antenne an den einen Eingang eines Phasendetektors angeschaltet ist, dessen anderem Eingang die Schwingung eines steuerbaren Oszillators zugeführt ist, dessen Frequenz durch die +5 Ausgangsspannung des Phasendetektors derart geregelt wird, daß nach Ausschaltung der Antenne die so erregte Schwingung mit unveränderter Frequenz und Phase während derjenigen Zeit, in der eine auf dem Kreis diametral entgegengesetzt liegende Antenne eingeschaltet ist, aufrechterhalten wird, und daß diese aufrechterhaltene Schwingung und die der Funkpeilanlage

Anmelder:

AGA Aktiebolag, Lidingö (Schweden)

Vertreter:

Dr. F. E. Trettin, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Krögerstr. 5

Als Erfinder benannt:

Carl-Erik Granqvist, Lidingö (Schweden)

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 2. Januar 1962 (17)

entgegengesetzten Antenne entnommene Schwingung gegeneinandergeschaltet dem Anzeigemittel zugeführt sind.

Die Erfindung wird unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein allgemeines Schaltschema einer Peilanlage, bei der die Drehbewegung einer Einzelantenne durch eine elektrische Schaltung einer Vielzahl von Antennen dargestellt ist;

Fig. 2 zeigt das äquivalente Schema mit einer sich tatsächlich drehenden Antenne;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit Kurven zur Angabe der entstandenen Frequenz- oder Phasenmodulationswelle;

Fig. 4 zeigt ein Schaltschema für einen der Antennenkreise zur Erklärung, wie dieser periodisch in die wirksame Lage eingeschaltet wird;

Fig. 5 zeigt ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung des Entstehens von Impulsen und Übereinstimmungsverbindungen in der Vorrichtung nach Fig. 4;

F i g. 6 zeigt ein vollständiges Schaltschema einer Peilanlage nach der Erfindung.

Bei der Anlage nach Fig. 1 ist eine Anzahl von Stabantennen 10 bis 17 auf einem Fundament 18 in kreisförmiger Verteilung mit gleichen Abständen zwischen den verschiedenen Antennen angeordnet. Eine Antenne wird nach der anderen eingeschaltet, wodurch man eine Umdrehung der ganzen Antennenanlage in einer Weise nachahmt, die von der sogenannten Wullenweberantenne bekannt ist. Tatsächlich ist eine so kleine Zahl wie acht Antennen kaum genügend, um die im allgemeinen erforderliche Peilschärfe zu erreichen. Es sollten daher sechzehn

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oder sogar zweiunddreißig Antennen in einem Kreis Signal unterdrücken würde. Unter Hinweis auf Fj g. 1 angeordnet sein. Daß in Fig. 1 acht Antennen dar- soll jetzt beschrieben werden, wie diese Schwieriggestellt sind, erfolgte zur Vereinfachung der Klar- keit erfindungsgemäß beseitigt wird,
stellung des allgemeinen Erfindungsgedankens. Ein Impulsgenerator 25 ist mit einem Impulsver-

Die verschiedenen Antennen werden in einer ge- 5 teilungswerk 26 verbunden, welches eine Anzahl von gebenen Reihenfolge nacheinander eingeschaltet, so digitalischen Zählröhren nach Eccles—Jordan daß man dieselbe Wirkung erreicht, als ob beispiels- enthält. Die erste Röhre 27 ist über die Impulsleitung weise die Antenne 10 zuerst einen kurzen Augenblick 28 mit dem Impulsgenerator 25 verbunden. Ihr folgt sich in der Richtung befunden hätte, die in der Zeich- eine zweite Zählröhre 29, welcher eine dritte Zählnung dargestellt ist, nämlich in der Richtung 67,5° io röhre 30 folgt. Die Funktion solcher Zählröhren ist Ost von Nord, danach wird einen kurzen Augenblick an sich bekannt, und es genügt daher, daran zu erdie Antenne 11 eingeschaltet, welche sich weiter innern, daß, wenn ein erster Impuls einkommt, die 45° im Uhrzeigersinn befindet, was die Wirkung gibt, Zählröhre 27 so umgestellt wird, daß deren linkes als ob die Antenne 10 sich um 45° gedreht hätte, da- System stromführend wird, während das rechte nach wird die Antenne 12 eingeschaltet mit weiteren 15 System aufhört Strom zu führen. Wenn der nächste 45° Verschiebung im Uhrzeigersinn usw. Die Folge Impuls ankommt, wird die Verteilung in den beiden ist, daß auch bei intermittierender Anschaltung die Systemen in der Zählröhre 27 umgestellt, gleichzeitig Wirkung erreicht wird, als ob eine tatsächliche Um- wird erstmalig die Verteilung in der zweiten Zähldrehung der Antenne 19 (Fig. 2) in Richtung des röhre29 umgestellt. Der dritte Impuls führt dazu, Pfeiles 20 stattgefunden hätte. ao daß unter Beibehalten der Stromverteilung in der

Unter Hinweis auf F i g. 2 wird jetzt angenommen, zweiten Zählröhre 29 die erste Zählröhre umgestellt daß ein Signal, dessen Richtung gepeilt werden soll, wird, und bei dem vierten Impuls werden sowohl die in der Richtung des Pfeiles 21 eintrifft. Die Ankunft- erste als auch die zweite Zählröhre umgestellt, die richtung dieses Signals, gerechnet von der Nord- letzterwähnte gibt aber dabei einen Impuls an die richtung N, wird mit φ bezeichnet. Der veränderliche 25 ^dritte Zählröhre, welche ebenfalls umgestellt wird, so Winkel, mit dem sich die Lage der Antenne 19 wäh- daß deren linkes System stromführend wird,
rend der Umdrehung von der Nordrichtung unter- Die Digitalzählung wird im vorliegenden Fall von

scheidet, wird mit χ bezeichnet. Es ist ersichtlich, daß drei Elektronenröhren 31, 32 und 33 besorgt, welche die Antenne selbst während ihrer Umdrehung eine mit ihren Gitterkreisen mit den Impulskreisen für Verschiebung mit einer Komponente in der Richtung 30 das eine, in dem vorhandenen Fall das linke System 21 beschreibt, welche sich auf die Fortpflanzung der in jedem der drei Zählröhren 27, 29 und 30 verbuneinkommenden Schwingung überlagert unter Schaf- den sind. In den Anodenkreisen der drei Elektrodenfung einer Frequenz- oder Phasenmodulierung. Wenn röhren 31, 32 und 33 sind Relais 34, 35 und 36 einder Radius des Fundamentes 18 gleich R = A · λ ist, geschaltet. Kontakte an diesen Relais sind unter sich wo A eine konstruktive Konstante und 2 die Wellen- 35 ^s0 verbunden, daß man acht ausgehende Impulslänge des einkommenden Signals ist, so wird die kreise 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 und 44 erhält, welche Verschiebung der Antenne 19, auf die Ebene des in der erwähnten Reihenfolge während der Arbeit Signals 21 projiziert, gleich Λ · cos (>-?>). Da der des Zählwerkes impulsführend werden.
Winkel « von der tatsächlichen oder fiktiven Um- Die Verteilung zwischen den Kontakten ist F i g. 5

drehungsgeschwindigkeit des Antennensystems ab- 40 zu entnehmen, welche das Arbeitsschema für die hängig ist, entsteht eine Frequenzmodulation des an- Zählröhren 27, 29 und 30 bzw. die daran angeschalkommenden Signals in der Antennenableitung mit teten Elektronenröhren 31, 32 und 33 zeigt. Eine voll einer Frequenz, die der tatsächlichen oder fiktiven ausgezogene Linie bezeichnet dabei, daß das be-Umdrehungsfrequenz des Antennensystems ent- treffende Relais stromführend ist.
spricht. 45 Jede der Leitungen 37 bis 44 ist an einen elektri-

Zur Kompensation dieser Frequenzmodulation ^scnen Sperrkreis angeschlossen bzw. zu einer der muß man daher erfindungsgemäß eine Schwingung Antennen 10 bis 17 in solcher Weise, wie für die schaffen, welche in sich das ankommende Signal ent- Antenne 10 der Fig. 4 zu entnehmen ist. In Reihe hält, aber in Gegenphase frequenzmoduliert sein mit der Antenne 10 liegen ein erster Schutzwidermuß. Zu diesem Zweck wird eine Antenne 22 50 stand 45 und ein Gleichrichter 46, über welche die benutzt, welche diametral entgegengesetzt der Antenne mit der Ableitung 47 zum Empfänger 48 eben betrachteten Antenne 19 liegt. Die Freqenz- verbunden ist. Vorzugsweise ist die Ableitung symmodulationskomponente dieser Antenne ist dann metrisch ausgeführt, während die Leitung zu dem —A -cos^ — φ), und die beiden Frequenzmodula- Verstärker 48 als konzentrischer Leiter ausgeführt tionskomponenten können infolgedessen dazu ge- 55 ist, zu welchem Zweck ein Symmetrieübertrager 99 bracht werden, einander entgegenzuwirken und ein- eingeschaltet ist. Der Verstärker 48 ist auch in F i g. 1 ander auszulöschen. dargestellt. Der Verbindungspunkt zwischen dem

Fig. 3 zeigt, wie die beiden Frequenzmodula- Widerstand45 und dem Gleichrichter 46 ist mit einer tionswellen während des Verlaufes einer Umdrehung Spule 49 verbunden, deren andere Klemme über eine des Antennensystems sich verändern. Die Kurve 23 60 Leitung 50 und einen Schutzwiderstand 51 mit der zeigt beispielsweise die Frequenzmodulationskompo- negativen Klemme einer Spannungsquelle verbunden nente in der Antenne 19, die Kurve 24 zeigt die Fre- ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Leiter 50 quenzmodulationskomponente in der Antenne 20. und dem Widerstand 51 ist mit dem Impulsleiter ver-Leider kann man indessen die Frequenzmodula- bunden.

tionskomponente nicht durch eine so einfache 65 Wenn kein positiver Impuls am Leiter vorhanden Methode unterdrücken wie die empfangenen Schwin- ist, sperrt die negative Spannung von der negativen gungen gegeneinander zu koppeln, da man dadurch Klemme der Spannungsquelle über den Widerstand ebenfalls das erwünschte, amplitudenmodulierte 51, den Leiter 50 und die Spule 49 den Gleichrichter

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46. Die von der Antenne 10 aufgenommene Span- dieser Vorrichtung ist, daß die Schwingungen wähnung kann deshalb nicht zum Leiter 47 und zum rend einer gegebenen Zeit aufrechterhalten werden Verstärker 48 übertragen werden. Wenn ein positiver sollen, nachdem die betreffende Antenne abgeschaltet Impuls dem Gleichrichter über den Leiter 27 züge- worden ist.

führt wird, und zwar durch Wirkung der Zählröhren 5 Als Beispiel wird angenommen, daß die An-

27, 29 und 30, wird er geöffnet, d. h., die Antennen- tenne 10 während einer Impulsperiode (s. Fig. 5)

spannung wird übertragen. Die Schutzspule 49 ver- eingeschaltet war und daß danach die Antenne 14

hindert, daß die Antennenspannung über die nega- während einer danach folgenden Impulsperiode ein-

tive Klemme der Spannungsquelle geerdet wird. geschaltet wird. Die von der Antenne 10 aufgenom-

Die Impulsverteilung der Leiter 37 bis 44 findet io mene Schwingung wird zu der Kette 65-71-73-75-77

indessen nicht in der Reihenfolge der Antennen 10 geleitet, das durch die Antenne 14 aufgenommene

bis 17 statt, sondern in der folgenden Reihenfolge: Signal wird zur Kette 67-72-74-76-78 geleitet. Die

10, 14, 11, 15, 12, 16, 13, 17 usw. Nach jedem An- beiden Ketten würden infolgedessen bei verschiede-

schluß einer bestimmten Antenne wird deshalb un- nen Zeitperioden signalführend sein, auch falls diese

mittelbar danach die diametral gegenüberliegende 15 in unmittelbarem Anschluß zueinander vorhanden

Antenne zum Verstärker 48 angeschlossen. sein sollten. Durch die Wirkung des Quadrioszillators

Außer denjenigen Kontakten, die die Impulsver- wird indessen der Schwingungszustand in der erstteilung zu den verschiedenen Antennen 10 bis 17 be- erwähnten Kette in Übereinstimmung mit derjenigen wirken, ist an dem Hilfsrelais 34 der ersten Zähl- Phasenlage verlängert, welche das Signal von der röhre 27 ein weiterer Kontakt 52 angeordnet, welcher 20 Antenne 10 hatte, so daß er noch während einer geüber die Leiter 53, 54 positive Spannung in Takt mit wissen Zeit bestehenbleibt, wenn das Signal über die der Pulsfrequenz alternativ zu dem einen oder dem Antenne 14 einkommt. Nachdem die folgende Ananderen von zwei elektrischen Sperrkreisen derselben tennenumschaltung stattgefunden hat, wenn also die Beschaffenheit, wie die schon beschriebenen, zu- Antenne 11 in Betrieb tritt, wird der Schwingungsführt, welche so wirken, daß sie die Antennenspan- 25 zustand in der von der Antenne 14 eben gespeisten nungen je zu einem von zwei verschiedenen Kreisen Kette so lange verlängert, wie das Signal von der zuführen. Die betreffenden elektrischen Schwing- Antenne 11 direkt einkommt, usw.
kreise sind in F i g. 1 gemeinsam mit 55 bezeichnet Durch diese Vorrichtung wird es möglich, einen und die beiden Ausgangsleitungen mit 56 bzw. 57. Phasenvergleich zwischen den von zwei diametral

Die Anordnung des Empfängerverstärkers 48 und 3° entgegengesetzten oder annähernd diametral ent-

des elektrischen Doppelschwingkreises 55 ist deut- gegengesetzten Antennen einkommenden Signalen

licher der Fig. 6 zu entnehmen. Diese Figur enthält vorzunehmen. Dieser Vergleich findet dadurch statt,

sowohl übliche Einrichtungen als auch Schaltungs- daß die Signale gegenseitig subtrahiert werden.

einzelheiten, die mit der vorliegenden Erfindung zu- Es wurde oben nachgewiesen, daß das Signal von

sammenhängen. 35 der Antenne 10 in dem in F i g. 1 gezeigten Zustand

Die üblichen Einrichtungen in Fig. 6 bestehen eine relative Phasenlage von A-cos(<x — <r) erhielt

aus einem Superheterodynverstärker mit dem Vor- und das Signal von der Antenne 14 eine relative

verstärker 58, dem Mischer 59 und dem Oszillator 60 Phasenlage von —A ■ cos (α —φ),

sowie dem Zwischenfrequenzverstärker 61 mit Aus- Subtrahiert man diese beiden Größen voneinander,

gangswiderstand 62 und weiter dem Amplituden- 40 so erhält man 2 A · cos («—φ), woraus man ohne

detektor 63 und dem Niederfrequenzverstärker 64. Schwierigkeit mit bekannten Mitteln die Richtung φ

Die beiden elektrischen Sperrkreise sind aus des einkommenden Signals herleiten kann. Bei dieser Schutzwiderständen 65 und 66 bzw. 67 und 68 sowie Subtraktion wird indessen, wie man F i g. 1 entneheiner zwischengekoppelten Spule 69 bzw. 70 zu- men kann, die Frequenzmodulationskomponente des sammengesetzt. Am Verbindungspunkt zwischen dem 45 Signals von der Antenne 10 die Frequenzmodula-Widerstand 67 und der Spule 70 ist ein Gleichrichter tionskomponente in der Antenne 14 kompensieren. 72 und am Verbindungspunkt zwischen dem Wider- Die Umdrehung der Antennen, sei es als tatsächliche stand 65 und der Spule 69 ein Gleichrichter 71 ange- mechanische Umdrehung oder aber einer durch Umschlossen. Das bedeutet, daß, nachdem positive Span- schaltung nachgeahmten, fiktiven Umdrehung, findet nung über den Leiter 53 durch einen Impuls von dem 50 im Uhrzeigersinn statt, d. h. in der Richtung des Kontakt 52 zugeführt worden ist und gleichzeitig Pfeiles 20. Die die Frequenzmodulation verbeispielsweise die Antenne 10 eingeschaltet ist, das ursachende Verschiebung der Antenne 10 findet soempfangene Signal zu einer Schaltung geleitet wird, mit in Richtung nach links im Verhältnis zu der die aus einem Begrenzungsverstärker 73 und einer Richtung des einkommenden Signals statt, während Phasenbrücke 75 besteht. Wenn der nächste Impuls 55 gleichzeitig die Verschiebung der Antenne 22 nach über den Leiter 54 ankommt, d. h. wenn die Antenne rechts im Verhältnis zu dieser Richtung stattfindet. 10 frei- und die Antenne 14 eingeschaltet wird, so Die Folge ist, daß ein von Frequenzmodulation freies wird das Signal durch den Begrenzungsverstärker 74 Signal in dem Ausgangskreis der beiden Ketten in der Phasenbrücke 76 zugeführt. Die Phasenbrücken F i g. 6 erhalten wird, nachdem diese Ausgangskreise 75 und 76 werden über die Leitungen 79, 80 von 60 so geschaltet sind, daß die vorhandenen Signale subzwei kristallgesteuerten Oszillatoren 77,78 gesteuert. trahiert werden, während dagegen das zurück-Diese kristallgesteuerten Oszillatoren bilden mit den bleibende Signal durch seine Phasenlage einen ein-Phasendetektoren 75 und 76 ein Paar von sogenann- deutigen Ausdruck für die Ankunftrichtung φ des ten Quadricorrelatoren. Zu diesem Zweck sind die Signals ergibt.

Oszillatoren 77, 78 mit spannungsgesteuerten Kristal- 55 Zur Bewirkung der erwähnten Subtraktion zwi-

len ausgeführt, so daß die von den Phasendetektoren sehen den Signalen sind diese über Kondensatoren

über die Leitungen 81, 82 übertragenen Spannungen 83, 84 zu einem Transformator mit zwei Primär-

die Frequenz der Oszillatoren bestimmen. Zweck wicklungen 85, 86 gekoppelt, in entgegengesetzten

Claims (1)

1. Richtungen gewickelt und mit einer gemeinsamen Sekundärwicklung 87 versehen, welche zu üblichen Vorrichtungen zum Messen der Phasenlage des einkommenden Signals und zum Veranschaulichen beispielsweise in einer Kathodenstrahlenröhre führen. Da diese Vorrichtung an sich bekannt ist, genügt eine kurze Beschreibung.

   Die Kathodenstrahlenröhre 88 ist mit einem Steuergitter versehen, an welchem die Ausgangsspannung von der Sekundärwicklung 87 angeschlossen ist. Die Umdrehung der Strahlen in der Kathodenstrahlenröhre 88 soll synchron mit der tatsächlichen oder fiktiven Umdrehung der Antenne stattfinden, und da diese mit Impulsfrequenz stattfindet, durch den Impulsgenerator 25 bestimmt, werden die Impulse von diesem Generator durch eine Leitung 89 zu einer Vorrichtung 90 zum Umformen zu einer Sinusschwingung mit einer Frequenz von einer Periode pro Umdrehung der Antennenrotation geführt. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aus einer Anzahl von in Kaskade nacheinander eingeschalteten Frequenzhalbierungsröhren bestehen, aber auch andere an sich bekannte Vorrichtungen können in Frage kommen. Die Ausgangsschwingung von der Vorrichtung 90 wird einem Phasenteiler 91 zugeführt, weleher diese Schwingung in zwei Komponenten mit unter sich 90° Phasenunterschied umsetzt, und diese werden weiter in zwei Verstärkern 92 bzw. 93 verstärkt und den beiden Ablenkspulen 94, 95 in dem Empfänger zugeführt.

   Patentanspruch:

   Funkpeilanlage, bei der eine tatsächlich oder fiktiv auf einem Kreis sich bewegende Richtantenne über einen Empfänger mit einem mit der Drehbewegung der Antenne synchron gesteuerten Anzeigemittel für die Richtung des einkommenden Signals angeschlossen und ein Impulsverteilungswerk für die die Drehbewegung erzeugende Einschaltung der Antennen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gerade eingeschaltete Antenne (10, 19 bzw. 14, 22) an den einen Eingang eines Phasendetektors (75 bzw. 76) angeschaltet ist, dessen anderem Eingang die Schwingung eines steuerbaren Oszillators (77 bzw. 78) zugeführt ist, dessen Frequenz durch die Ausgangsspannung des Phasendetektors derart geregelt wird, daß nach Ausschaltung der Antenne die so erregte Schwingung mit unveränderter Frequenz und Phase während derjenigen Zeit, in der eine auf dem Kreis diametral entgegengesetzt liegende Antenne eingeschaltet ist, aufrechterhalten wird, und daß diese aufrechterhaltene Schwingung und die der entgegengesetzten Antenne entnommene Schwingung gegeneinandergeschaltet dem Anzeigemittel (88) zugeführt sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1067 086.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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