DE1261905B - Funkpeilverfahren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIs

Deutsche Kl,: 21 a4-48/01

Nummer: 1261905

Aktenzeichen: M 52838IX d/21 a4

Anmeldetag: 12. Mai 1962

Auslegetag: 29. Februar 1968

Die Erfindung betrifft ein Funkpeilverfahren, bei dem das Zeitintervall zwischen den an voneinander entfernt liegenden Orten empfangenen, sich entsprechenden Signalen der gleichen Signalquelle zur Bestimmung der Einfallsrichtung ausgenutzt wird. Hierbei wird das jeweils zuerst empfangene, von einem Sendesignal herrührende Signal nach Gleichrichtung zur Bestimmung des Zeitintervalls herangezogen.

Das oben beschriebene Funkpeilverfahren ist in gewisser Hinsicht ähnlich einem bekannten Verfahren, welches zur Entfernungs- und Richtungsbestimmung nach der Echomethode dient. Bei dem bekannten Verfahren werden kurze, niederfrequente Impulse ausgesendet, deren Echo mit Hilfe von wenigstens zwei, im Abstand voneinander aufgestellten Empfängern empfangen wird. Diese Empfangssignale werden über Gleichrichter geführt und können nur dann eine Anzeige hervorrufen, wenn sie gleichzeitig oder etwa gleichzeitig auftreten. Bei dem bekannten Verfahren wird also nicht wie bei der Erfindung zur Richtungsbestimmung das Zeitintervall zwischen zwei Echos gemessen, sondern durch den beschriebenen Aufbau bewirkt, daß nur dann eine Anzeige zustande kommt, wenn die Echos aus einer Richtung etwa senkrecht zur Empfängerebene eintreffen. Diese Maßnahme dient der Störbefreiung. Die Richtungsbestimmung selbst wird bei dem bekannten Verfahren durch Drehung der Empfängerebene vorgenommen.

Demgegenüber soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie oben beschrieben, zur Ermittlung der Einfallsrichtung einer Welle das Zeitintervall zwischen den an voneinander entfernt liegenden Orten empfangenen, sich entsprechenden Signalen gemessen werden.

Zweck der Erfindung ist es, bei Einsatz des eingangs beschriebenen Verfahrens eine exakte Messung des Zeitintervalls zu ermöglichen und somit dieses Verfahren für die Praxis brauchbar zu machen.

Die beschriebene Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei Anpeilung eines modulierten, nach dem Dauerstrichverfahren arbeitenden Senders zur Bestimmung des Zeitintervalls die gleichgerichteten Empfangssignale bei einer getasteten Modulation direkt und bei einer sinusförmigen Modulation nach Durchlaufen von Impulsformern differenziert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil hoher Genauigkeit auf, wenn der Abstand zwischen den Antennen groß ist. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß eine Entfernung in der Größenordnung von 20 Meilen für die Praxis geeignet und aus-Funkpeilverfahren

Anmelder:

The Marconi Company Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,

3000 Hannover, Göttinger Chaussee 76

Als Erfinder benannt:

Dennis William George Byatt,

Great Baddow, Essex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. Mai 1961,

vom 2. April 1962 (17 570)

reichend ist. Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren in der Lage, zwischen Signalen, die von einem einzigen ausgesendeten Signal herrühren und wegen der Mehrwegausbreitung zu verschiedenen Zeiten empfangen werden, zu unterscheiden. Solche Mehrwegausbreitungen spielen insbesondere im Kurzwellenband eine Rolle.

Vorzugsweise wird die Differentiation und die Zeitmessung in einer gemeinsamen Station, die z. B. am Ort des einen Empfangspunktes liegen kann, durchgeführt und die Signale, die von den an einem von dieser Station entfernten Empfangsort empfangenen Signalen abgeleitet werden, werden mit Hilfe einer Funkverbindung übertragen.

Vorzugsweise ist die Anordnung derart aufgebaut, daß für jede mögliche Richtung der Sendequelle die differenzierte Resultierende, die von den Signalen von einem bestimmten Empfangspunkt abgeleitet ist, der entsprechenden differenzierten Resultierenden von einem anderen Empfangspunkt am Ort der Zeitdifferenzmessung oder Benutzung nicht nacheilen kann. Wenn dies sichergestellt ist, kann die differenzierte Resultierende, welche von den Signalen dieses bestimmten Punktes abgeleitet wird, dazu benutzt werden, einen Bezugszeitpunkt für die Zeitmessung zu bilden; vorzugsweise wird diese differenzierte Resultierende dazu benutzt, eine zeitabhängige Ablenkung auf die Kathodenstrahlröhre auszulösen. Diese Kathodenstrahlröhre muß derart ausgelegt sein, daß

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sie die verschiedenen differenzierten Resultierenden, die von Signalen, die an verschiedenen Punkten empfangen wurden, abgeleitet sind, getrennt anzeigen kann. Diese Kathodenstrahlröhre kann gegebenenfalls auch durch eine Sichtspeicherröhre ersetzt werden.

Eine falsche Arbeitsweise des Peilers kann nur auftreten, wenn die demodulierten Signale sich innerhalb des bei den Meß- oder Benutzungsmitteln maximal möglichen Zeitintervalls zwischen den sich entsprechenden Signalen von verschieden getrennten Empfangspunkten wiederholen. Demgemäß werden Filtermittel vorgesehen, um von den demodulierten, zu differenzierenden Signalen diejenigen Signale auszuscheiden, die eine Wiederholungszeit aufweisen, die nicht größer ist als das bei den Meß- oder Benutzungsmitteln maximal mögliche Zeitintervall (zwischen sich entsprechenden Signalen von verschiedenen Empfangspunkten). Vorzugsweise werden an diese Filter angeschaltete Mittel vorgesehen, in denen die Ausgangssignale der Filter in rechteckige Signale umgewandelt werden.

Es ist klar, daß diese Filter- und Impulsformermittel dort benötigt werden, wo die Modulation des empfangenen Signals eine Sprachmodulation ist, jedoch dort nicht notwendig sind, wo die Signale eine getastete Modulation (Morse) aufweisen. Demgemäß sind die Filter- und Impulsfonnermittel beliebig zu- bzw. abschaltbar.

Wenn es notwendig ist, können an sich bekannte Mittel, z. B. ein einfacher, üblicher Peiler vorgesehen werden, um eine Seitenkennung für die ermittelte, gegebenenfalls noch zweideutige Richtung durchzuführen.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. An Hand dieser Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

In der F i g. 1 sind zwei Hochfrequenzempfangsantennen la und Ib dargestellt, die gegebenenfalls auch als Richtantennen ausgebildet sein können und etwa in einem Abstand von 30 km voneinander aufgestellt sein sollen. Die Signale aus der Antenne la werden einem Breitbandverstärker 2 zugeführt, der für die entsprechenden Frequenzen ausgelegt ist. Von hier werden die Signale einem Mikrowellensender 3 zugeführt, in dem sie auf ein Mikrowellensignal aufmoduliert werden; dieses wird von einer gerichteten Sendeantenne 4, die nahe bei der Antenne 1 α aufgestellt ist, abgestrahlt und von einer gerichteten Empfangsantenne 5 aufgenommen, welche nahe bei der Antenne Ib aufgestellt ist. Von der Antenne 5 wird das Mikrowellensignal in einen Mikrowellenempfänger 6 eingegeben, der derart ausgelegt ist, daß er an seinem Ausgang das ursprüngliche, von der Antenne la empfangene Hochfrequenzsignal abgibt. Die Hochfrequenzsignale von dem Mikrowellenempfänger 6 und von der Antenne 1 b werden jeweils einem Hochfrequenzdemodulator 7 bzw. 8 zugeführt; beiden Demodulatoren 7 und 8 werden Schwingungen eines gemeinsamen Oszillators 9 zugeführt. Über die miteinander gekuppelten Schalter 51 und 52 sowie 53 und 54 werden in der dargestellten Schaltstellung die Ausgangssignale der beiden Hochfrequenzdemodulatoren 7 und 8 Differenzierglieder 10 und 11 zugeführt. Die Ausgangssignale der Demodulatoren 7 und 8 umfassen die Modulationssignale, die auf die über die Antenne la und Ib empfangenen Hochfrequenzsignale aufmoduliert waren.

Die Ausgangsspannung des Differenzierglieds 11 wird dazu benutzt, einen Generator zur Erzeugung einer zeitabhängigen Spannung anzustoßen. Dessen Ausgangsspannung wird zur Ablenkung der beiden Elektronenstrahlen der Zweistrahlenanzeigeröhre 15 benutzt. Die Ausgangssignale der Differenzierglieder

10 und 11 werden auch Verstärkern 12 und 13 zugeführt, deren Ausgangssignale dazu benutzt werden, die beiden Elektronenstrahlen der Anzeigeröhre 15

ίο senkrecht zur Zeitablenkung auszulenken.

Die Fig. 2a stellt eine typische getastete (Morse) Wellenform dar, die am Ausgang eines der Demodulatoren 7 bzw. 8 erhalten wird. Die Stirnseite A dieser Wellenform kommt durch das zuerst, d. h. direkt bei den Antennen la oder Ib, ankommende Signal zustande, während die Stirnseiten B, C, D, E und F von der Ankunft der folgenden Signale bei der Antenne auf Grund der Mehrfachausbreitung herrühren.
Die Fig. 2b zeigt die differenzierten Signale, wie man sie am Ausgang der Differenzierglieder 10 bzw.

11 erhält. Diese Signale entsprechen der Wellenform der F i g. 2 a. Es ist offensichtlich, daß die Stirnfläche A der Welle der Fig. 2a mit dem Impuls^' der Fig. 2b übereinstimmt und daß die ImpulseB', C, D', E' und F' mit anderen Stirnflächen der Wellenform 2 α übereinstimmen.

Die F i g. 2 c ist eine Darstellung der Anzeige auf der Röhre 15 der F i g. 1, sie zeigt die Wellenform der Fig. 2b in zwei Lagen, wobei eine im Vergleich zu der anderen verzögert ist. Die oben gelegene Anzeige kommt durch das Ausgangssignal des Differenzierglieds 11 zustande, während die unten gelegene Anzeige durch das Signal des Differenzierglieds 10 zustande kommt. Es ist klar, daß das Zeitintervall zwischen diesen beiden Anzeigen von dem Zeitintervall zwischen der Ankunft sich entsprechender Signale bei den Antennen la und Ib abhängt, und aus diesem Grund ist dieses Zeitintervall ein Maß für die Einfallsrichtung dieser Signale bei den Antennen. Bedingt durch die Tatsache, daß die Anzeigeröhre 15 der Fig. 1 nahe bei der AntenneIb aufgestellt ist und daß die Signale, die von der Antenne la abgeleitet sind, auf dem Funkweg zum Ort der Antenne Ib übermittelt werden, wird das kleinstmögliche Zeitintervall auf der Anzeigeröhre zwischen sich entsprechenden Signalen von der Antenne la und Ib Null sein, während das größtmögliche auftretende Zeitintervall gleich der zweifachen Zeit der Funkausbreitung zwischen der Antenne la und Ib sein wird. Demzufolge ist der Abstand des ersten Impulses in der unten liegenden Anzeige der Fig. 2c vom Anfang des Zeitablenkvorganges, d. h. vom ersten Impuls der obenliegenden Anzeige, ein Maß der Einfausrichtung der mittels der Antennen la und 1 b empfangenen Wellen.

Die Dauer der Zeitablenkung der Anzeigeröhre 15 wird wenig größer als das größtmögliche Zeitintervall zwischen sich entsprechenden Signalen von den Antennen la und Ib gemacht, und da in der Praxis das maximale Zeitintervall zwischen verschiedenen Nutzsignalen auf Grund der Mehrfachausbreitung kleiner ist als dieser Wert, ergibt sich nur eine geringe Wahrscheinlichkeit, daß der Ablenkgenerator 14 durch ein anderes Signal ausgelöst wird als durch das auf dem kürzesten Weg ankommende Signal. Dementsprechend ist die Ablage des ersten Impulses der unteren Darstellung in Fig. 2b von dem Beginn der Zeitablenkung ein Maß der wahren Richtung der

Signalquelle, von der die Signale kommen, und zwar deshalb, weil hierbei die Einfallsrichtung eines Signals, welches über den kürzesten Ausbreitungsweg von der Signalquelle empfangen wird, zur Anzeige kommt.

Die obenerwähnte Ablage kann mit Hilfe eines für die Anzeigeröhre geeigneten Schiebers, einer geeichten Horizontalablenkung des Elektronenstrahls oder einer anderen bekannten Technik gemessen werden. Es kann auch eine einstellbare Verzögerungsanordnung in die Leitung vom Verstärker 13 eingeschaltet werden, so z. B. eine Magnetspeichertrommel, die einen beweglichen Aufnahme- und/oder Wiedergabekopf besitzt. Diese Verzögerungsanordnung wird so lange verstellt, bis Koinzidenz der beiden Anzeigen auf der Anzeigeröhre erzielt ist. Dann kann die Peilung an der Einstelleinrichtung der Verzögerungsleitung abgelesen werden.

Die bisher beschriebene Anordnung der F i g. 1 ist dazu geeignet, die Einfallsrichtung eines Signals mit getasteter Modulation (Morse) zu bestimmen. Wenn jedoch die einfallende Welle sprachmoduliert ist, ist es notwendig, um eine falsche Arbeitsweise zu verhindern, sicherzustellen, daß die Niederfrequenzen, die den Differenziergliedern zugeführt werden, eine Wiederholungsperiode haben, die größer ist als das maximal mögliche Zeitintervall zwischen sich entsprechenden Signalen von den beiden Antennen 1 a und Ib. Im vorliegenden Fall, bei dem der Abstand der Antennen etwa 30 km beträgt und das erwähnte maximale Zeitintervall demzufolge etwa 200 msec lang ist, kann dies dadurch erreicht werden, daß alle Frequenzen, z. B. oberhalb 1 kHz, ausgefiltert werden. In der anderen Schaltstellung der Schalter 51 bis 54 der Fig. 1 werden die Ausgangssignale der Demodulatoren 7 und 8 Niederfrequenzfiltern 16 und 17 zugeführt, die zweckmäßigerweise einen Frequenzbereich durchlassen, der etwa zwischen 200 und 1000 Hz liegt. Die Ausgangssignale der Filter 16 und 17 werden Anordnungen zur Erzeugung von Rechtecksignalen, ζ. B. Multivibratoren 18 und 19, zugeführt, deren Ausgangssignale den Differenziergliedern 10 und 11 zugeführt werden.

Die F i g. 3 a zeigt die typische Form eines Ausgangssignals aus den Niederfrequenzfiltern 16 und 17, wobei die Änderung der Wellenform in erster Linie von der Mehrwegausbreitung herrührt. Die F i g. 3 b zeigt das Ausgangssignal entsprechend der Wellenform der F i g. 3 a am Ausgang der Glieder 18 oder 19; in Fig. 3c sind die zugehörigen Ausgangssignale eines der Differenzierglieder 10 bzw. 11 dargestellt. Ähnlich der Darstellung der F i g. 2 c zeigt die F i g. 3 d die zugehörigen Anzeigen auf der Anzeigeröhre 15.

In einer Abwandlung der Anordnung der F i g. 1 a ist die Anzeigeröhre 15 als Sichtspeicherröhre ausgebildet, die Messungen an Kurzzeitsignalen zuläßt und dazu dient, aus der Anzeige kurzzeitige Änderungen, die z. B. durch die Übertragung von Unregelmäßigkeiten auftreten können, zu eliminieren.

Man wird erkennen, daß es in den oben beschriebenen Ausführungen der Erfindung möglich ist, das Zeitintervall auf der Anzeigeröhre 15 zwischen zusammengehörigen, an den Antennen 1 α und 1 b empfangenen Signalen genau zu bestimmen und demzufolge auch die Richtung der Quelle der empfangenen Wellen genau festzustellen.

Die auf diese Weise erhaltene Messung ist natürlich noch zweideutig (Seitenbestimmung), aber in Fällen, bei denen die Signalquelle sich immer auf einer Seite der Verbindungslinie der zwei Empfangsantennen befindet, ist eine Seitenbestimmung nicht notwendig. Wenn jedoch eine Seitenkennung notwendig wird, können alle bekannten Methoden, z. B. ein einfacher, bekannter Peiler angewendet werden, um die Seite der Einfallsrichtung der ankommenden Welle zu bestimmen.
In der F i g. 4 ist eine Abwandlung dargestellt, die

ίο von der Anordnung der F i g. 1 abweicht, da hier die Signale, die zu einer gemeinsamen Stelle zum Zweck der Differentiation und Zeitbestimmung oder sonstigen Benutzung übertragen werden, Zwischenfrequenzsignale einer festen vorbestimmten Zwischenfrequenz sind. Diese Zwischenfrequenz wird mittels eines gemeinsamen Oszillators, der sich an der gemeinsamen Stelle befindet, hergestellt; die Schwingungen dieses Oszillators werden über zusätzliche Verbindungsglieder, die zu diesem Zweck vorgesehen

ao werden, übermittelt. In der Praxis werden diese zusätzlichen Verbindungsglieder auch zur Übermittlung von Empfängersteuersignalen benutzt, z. B. zur Fernsteuerung der Hochfrequenzeingangskreise.
In der F i g. 4 werden die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 benutzt. Ein Glied 7', welches einen Hochfrequenzdemodulator enthält, wandelt das Signal, welches über die Antenne 1 α empfangen wird in ein festes Zwischenfrequenzausgangssignal von z. B. 465 kHz um. Diese Zwischenfrequenz wird mittels einer Überlagerungsschwingung, die aus dem Oszillator 9 kommt, hergestellt, wobei dieser Oszillator sowohl dem Glied 7' als auch dem entsprechenden Glied 8' gemeinsam ist. Im Glied 8' werden die Signale von der Antenne Ib in die gleiche Zwischenfrequenz umgesetzt. Die Schwingungen aus dem Oszillator 9 werden über eine zusätzliche Funkverbindung, die aus einem Sender 3", einer Sendeantenne 4", einer Empfangsantenne 5", einem Empfänger 6" besteht, dem Glied T zugeführt. Diese zusätzliche Funkverbindung wird auch dazu benutzt, das Hochfrequenzeingangsteil fernabzustimmen und um andere gewünschte Steurersignale aus der Steuereinrichtung 20, welche schematisch dargestellt ist, zu übertragen. Die Darstellung der Steuereinrichtung 20 ist derart gewählt, daß sie sowohl Steuersignale zum Oszillator 9 und zum Glied 8' als auch zum Sender 3" zur Übermittlung zum Glied T abgibt. Das Zwischenfrequenzausgangssignal des Glieds T wird über die Funkverbindung, bestehend aus den Gliedern 3', 4', 5', 6', zum Detektor 7" übertragen, dessen Ausgangsspannung auf den Schalter 51 gegeben wird. Da die restliche Schaltung die gleiche ist, wie die in Fig. 1, ist sie in der F i g. 4 nicht mehr dargestellt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Funkpeilverfahren, bei dem das Zeitintervall zwischen den an voneinander entfernt liegenden Orten empfangenen, sich entsprechenden Signalen der gleichen Signalquelle zur Bestimmung der Einfallsrichtung ausgenutzt wird, wobei jeweils das zuerst empfangene, von einem Sendesignal herrührende Signal nach Gleichrichtung zur Bestimmung des Zeitintervalls herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anpeilung eines modulierten, nach dem Dauerstrichverfahren arbeitenden Senders zur Bestimmung des Zeitintervalls die gleichgerichteten Empfangs-

signale bei einer getasteten Modulation direkt und bei einer sinusförmigen Modulation nach Durchlaufen von Impulsformern differenziert werden.

2. Peilverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentiation für alle Empfangssignale in einer gemeinsamen Station vorgenommen wird, wozu die an entfernt liegenden Orten empfangenen Signale über eine Funkverbindung zu dieser Station übermittelt werden.

3. Peilverfahren nach Anspruch 2, bei dem der benutzte Peiler derart aufgebaut ist, daß für jede beliebige Richtung der Sendequelle das differenzierte Signal eines bestimmten Empfangsortes bei der Auswertestation zeitlich immer vor oder höchstens gleichauf mit den differenzierten Empfangssignalen der anderen Empfangsorte liegt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses differenzierte Signal zur Bestimmung eines Bezugszeitpunktes benutzt wird.

4. Peilverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses differenzierte Empfangssignal zur Auslösung der Zeitablenkung einer Mehrstrahlanzeigeröhre ausgenutzt wird, und daß die von verschiedenen Empfangsorten herrührenden differenzierten Signale auf die verschiedenen Elektronenstrahlen einwirken.

5. Peilverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Differenziergliedern zuzuführenden Signale vorher über Filter geführt werden, in denen Signale, die eine kleinere Wiederholungsperiode als das größtmögliche Zeitintervall zwischen sich entsprechenden Signalen verschiedener Empfangsorte haben, unterdrückt werden.

6. Peilverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Filter vor Eingabe in die Differenzierglieder Impulsformern (zur Herstellung rechteckiger Impulse) zugeführt werden.

7. Peilverfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter und Impulsformer mit Hilfe von Schaltern überbrückbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 911223;
USA.-Patentschriften Nr. 2 287174,2 434 915.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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