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Peilverfahren, bei dem die Phasendifferenz der Empfangsspannungen
zweier örtlich getrennnter Antennen bestimmt wird Die Erfindung betrifft ein Peilverfahren,
bei dem die Spannungen zweier örtlich getrennter Antennen abwechselnd und in schneller
Folge einem Empfänger zugeführt werden und bei dem zur Ermittlung der Einfallsrichtung
die Phasendifferenz der beiden Ausgangsspannungen des Empfängers mit Hilfe eines
Phasendiskriminators bestimmt wird.
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Ein derartiges Peilverfahren ist aus der deutschen Patentschrift
862 031 bekannt. Bei dem bekannten Peilverfahren werden die nacheinander am Empfängerausgang
vorhandenen, von verschiedenen Antennen herrührenden Spannungen Resonanzkreisen
geringer Dämpfung zugeführt, deren Ausgänge mit dem Phasendiskriminator verbunden
sind. Nachteilig an diesem bekannten Verfahren ist, daß es nicht zur Peilung frequenzmodulierter
Signale benutzt werden kann.
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Ein weiteres Peilverfahren mit Messung der Phasendifferenz ist aus
der deutschen Patentschrift 713 142 bekannt. Die Peilanzeige kommt bei diesem bekannten
Verfahren dadurch zustande, daß die Spannung der einen Antenne einem ersten Empfänger
zugeführt wird, dessen hochfrequente Ausgangsspannung dazu benutzt wird, auf einer
Kathodenstrahlröhre ein kreisförmiges Anzeigebild hervorzurufen. Hierzu wird die
Ausgangsspannung des Empfängers in zwei um 90" in der Phase gegeneinander verschobene
Spannungen aufgeteilt, die verschiedenen Ablenksystemen der Kathodenstrahlröhre
zugeführt werden. Außerdem ist noch ein zweiter Empfänger vorgesehen, dem abwechselnd
die Spannungen der beiden Antennen zugeführt werden. Die hochfrequente Ausgangsspannung
dieses Empfängers wird vervielfacht und dann einer zweiten Anode der Anzeigeröhre
zugeführt. An Stelle eines Kreises wird dann auf der Anzeigeröhre ein Anzeigebild
aufgeschrieben, das aus einer Zahl von Sinusschwingungen besteht; die Zahl der Schwingungen
entspricht dem Vervielfachungsfaktor. Der ursprüngliche, also ohne Anschaltung einer
Antenne an den zweiten Empfänger auf der Anzeigeröhre aufgeschriebene Kreis stellt
bei dem oben erläuterten Anzeigebild (mehrere Sinusschwingungen) die Nulllinie dieser
Schwingungen dar. Es entsteht also ein Anzeigebild, das etwa einem Zahnrad gleicht.
Stimmen die Phasen der beiden Antennenspannungen nicht überein, so entstehen nacheinander
zwei derartige Anzeigebilder, die gegeneinander verdreht sind.
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Die Größe der Verdrehung der Anzeigebilder gegeneinander stellt ein
Maß der Phasenverschiebung und damit ein Maß für die Einfallsrichtung dar. Beim
Phasenunterschied Null zwischen den beiden Antennenspannungen gehen die beiden Anzeigen
in ein
Anzeigebild über. Nachteilig an diesem bekannten Peilverfahren mit Phasenvergleich
ist die Tatsache, daß zwei Empfänger benötigt werden.
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Den gleichen Nachteil weist ein weiteres bekanntes Verfahren auf
(deutsche Patentschrift 898 036), bei dem ebenfalls durch die eine Antennenspannung
ein kreisförmiges Anzeigebild auf der Anzeigeröhre hervorgerufen wird. Bei diesem
bekannten Peilverfahren wird das Maximum der über die andere Antenne empfangenen
Spannung dazu benutzt, den Radius des Kreises auf der Anzeigeröhre zu ändern. Der
auf der Anzeigeröhre aufgeschriebene Kreis erhält somit an einer Stelle eine Ausbeulung.
Der Winkel, den die Verbindungslinie zwischen Ausbeulung und Mittelpunkt der Anzeigeröhre
mit einer Bezugsrichtung einschließt, stellt ein Maß für den Einfallswinkel und
damit auch für die Phasenverschiebung zwischen den beiden Spannungen dar.
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Es ist auch bereits bekannt, den Phasenunterschied zwischen zwei
Antennen in einen Amplitudenunterschied umzuwandeln. Mit Hilfe eines üblichen Empfängers
für Amplitudenmodulation kann man diese Amplitudenunterschiede auswerten und erhält
somit den Einfallswinkel. Im einzelnen besteht die bekannte Anlage ebenfalls aus
zwei Antennen, aus deren Spannungen die Summe oder Differenz gebildet wird. Die
Amplitude der entstehenden Spannung ist proportional deren Einfallswinkel. Sie ist
Null, wenn die zu peilende Welle senkrecht zu der Verbindungslinie der Antenne einfällt.
Die Spannung kann man einem Empfänger für amplitudenmodulierte Schwingungen zuführen.
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Nachteilig an diesem bekannten Verfahren ist die Tatsache, daß man
nur einen Empfänger für amplitudenmodulierte Schwingungen als Peilempfänger benutzen
kann. Die Ausnutzung eines Empfängers
für Frequenzmodulation, wie
er z. B. in einem Flugzeug für Funkzwecke vorhanden ist, ist nicht möglich.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren
anzugeben, das den Einsatz jedes beliebigen Empfängers für Frequenz- oder Amplitudenmodulation
zuläßt. Außerdem soll die Verwendung von zwei Empfängern vermieden werden, da die
Notwendigkeit der Verwendung von zwei Empfängern eine Vergrößerung des Aufwandes
bedeutet. Schließlich soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Peilung amplitudenmodulierter
und frequenzmodulierter Sender möglich sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe werden, wie bei dem eingangs geschilderten
Peilverfahren, die Spannungen der beiden örtlich getrennten Antennen abwechselnd
und in schneller Folge. einem Empfänger zugeführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch dadurch gekennzeichnet,
daß dem Phasendiskriminator an seinem ersten Eingang der Ausgangsspannung des Empfängers
und an seinem zweiten Eingang die Ausgangsspannung eines Bezugsoszillators zugeführt
wird, der durch die von der einen Antennenspannung hervorgerufene Ausgangsspannung
des Phasendiskriminators der von der einen Antenne abgeleiteten Hochfrequenzspannung
phasenstarr nachgesteuert wird, und daß die ein Maß für den Einfallswinkel darstellende
Differenz der beiden nacheinander am Ausgang des Phasendiskriminators auftretenden
Spannungen gebildet und angezeigt wird.
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Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht aus zwei synchron miteinander arbeitenden Umschaltern, die vorzugsweise
elektronisch ausgebildet sind. Durch den einen Umschalter werden die beiden Antennen
nacheinander an den Empfängereingang angeschaltet. Der zweite Umschalter führt die
von verschiedenen Antennen hervorgerufenen Ausgangsspannungen des Phasendiskriminators
verschiedenen Integratoren zu. Die Ausgänge dieser Integratoren sind mit den beiden
Eingängen eines Differenzverstärkers verbunden. Die ein Maß für die Differenz der
beiden Eingangsspannungen darstellende Ausgangsspannung dieses Verstärkers ist gleichzeitig
ein Maß für die Einfallsrichtung.
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Die dem Phasendiskriminator zugeführte Frequenz kann beispielsweise
die Zwischenfrequenz oder die umgesetzte Zwischenfrequenz des Empfängers sein.
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Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an den Empfänger
anzuschaltenden Geräteteile kann man in einem Peilzusatz vereinigen. Als Empfänger
kann jeder beliebige Empfänger für Amplituden- oder Frequenzmodulation eingesetzt
werden. Das Peilzusatzgerät ist einfach und damit billig; es kann z. B. als Zielflugzusatzgerät
bei Flugzeugen zur Anwendung kommen. Der sowieso vorhandene Empfänger kann dann
als Peilempfänger mitbenutzt werden. Durch Anzeige der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers
kommt die Ablage vom Kurs zur Anzeige. Versieht man das Peilzusatzgerät zusätzlich
noch mit einer Umsetzerschaltung, so kann man das Peilzusatzgerät jeder beliebigen
Zwischenfrequenz eines Empfängers anpassen, also das Peilzusatzgerät zusammen mit
jedem beliebigen Empfänger benutzen.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt. Die beiden örtlich getrennten Antennen
sind mit 1 und 2 bezeichnet.
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Durch den Schalter 3 werden diese Antennen abwechselnd und in rascher
Folge mit dem Eingang des Empfängers 4 verbunden. Die Zwischenfrequenz-Ausgangsspannung
dieses Empfängers wird einer Umsetzerstufe zugeführt, die aus dem Mischer 6 a, dem
frequenzstabilisierten Oszillator 6 c und dem Verstärker 6 b besteht. Durch diese
Umsetzerstufe wird die Zwischenfrequenz des Empfängers 4 an die Arbeitsfrequenz
des Peilzusatzes angeglichen. Diese Umsetzerstufe 6 kann beispielsweise in der Frequenz
umschaltbar ausgebildet sein, so daß eine Anpassung verschiedener Zwischenfrequenzen
an die Arbeitsfrequenz des Peilzusatzes möglich ist. Die umgesetzte Frequenz des
Empfängers 4 wird dann einem Phasendiskriminator 5 zugeführt. Die diesem Phasendiskriminator
zugeführte Frequenz, also die Arbeitsfrequenz des Peilzusatzes, kann z. B. 50 KHz
betragen. An den zweiten Eingang des Phasendiskriminators 5 ist der Generator 10
angeschaltet, dessen Frequenz wenigstens annäherungsweise mit der Ausgangsfrequenz
der Umsetzerstufe 6 übereinstimmt.
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In der dargestellten Schaltstellung des Schalters 7 wird der Generator
10 durch die Ausgangsspannung des Phasendiskriminators 5 auf die umgesetzte Zwischenfrequenz
phasenstarr synchronisiert, d. h. die dem Phasendiskriminator zugeführten Frequenzen
stimmen in Frequenz und Phase miteinander überein. Diese Synchronisierung des Generators
10 wird vorgenommen, wenn die Umschalter 3 und 7 in der eingezeichneten Stellung
liegen, also wenn die Antenne 1 an den Empfänger 4 angeschaltet ist. Die zur Synchronisierung
notwendige Gleichspannung wird im Integrator 11 gespeichert. Die durch die Antenne
1 hervorgerufene Phasenlage des Generators 10 dient für die Bestimmung der Einfallsrichtung
als Bezugsphase. Befinden sich nämlich die beiden Schalter3 und 7 in der gestrichelt
eingezeichneten Stellung, ist also die Antenne 2 an den Empfänger 4 angeschaltet,
so wird im Phasendiskriminator 5 festgestellt, ob die Phasenlage der Spannung der
Antenne 2 mit der Phasenlage der Antenne 1 übereinstimmt bzw. wie groß der Phasenunterschied
zwischen den beiden Antennenspannungen ist. Die auf Grund der Phasenlage der Spannung
der Antenne 2 entstehende Ausgangsspannung des Phasendiskriminators 5 wird dem Integrator
8 zugeführt. Im Differenzverstärker 9 wird bestimmt, wie groß die Differenz zwischen
den beiden nacheinander auftretenden Ausgangsspannungen des Phasendiskriminators
5 ist.
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Die Größe der Differenz, die ein Maß der Einfallsrichtung darstellt,
wird am Anzeigegerät 12 zur Anzeige gebracht. Ist die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers
9 Null, dann ist die Phasendifferenz zwischen den beiden Antennenspannungen Null,
und das Anzeigegerät 12 erfährt keine Auslenkung.
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Dagegen wird die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 9 positiv
oder negativ je nachdem, ob die Phase der Antenne 1 der der Antenne 2 vor- oder
nacheilt. Man erhält dann eine links oder rechts von der Nullinie des Anzeigegerätes
12 liegende Anzeige.
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Dem Anzeigegerät 12 kann somit bei Zielflugeinsatz entnommen werden,
ob sich das Flugzeug auf Kurs befindet oder ob es in der einen oder anderen Richtung
vom vorgeschriebenen Kurs abweicht.