DE1276141B - Doppler-Grossbasis-Funknavigationsanlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIs

Deutsche KL: 21 a4 - 48/01

Nummer: 1276141

Aktenzeichen: P 12 76 141.0-35 (St 18749)

Anmeldetag: 11. Januar 1962

Auslegetag: 29. August 1968

Eine ältere Erfindung (deutsches Patent 1121 663) beinhaltet eine Doppler-Großbasis-Funknavigationsanlage, bei der der Dopplereffekt entweder durch die Art des Empfanges einfallender elektromagnetischer Wellen ohne Richtungsmodulation, die von einem Sender ausgestrahlt werden, hervorgerufen wird (Peiler) oder bei der der Dopplereffekt bei der Ausstrahlung der Wellen diesen bereits als eine Frequenzmodulation als das die Richtungsinformation enthaltende Kriterium aufgedrückt wird (Funkfeuer). Dabei findet ein Großbasis-Antennensystem Verwendung, das aus einer Anzahl von auf der Peripherie eines Kreises von mehreren Wellenlängen Durchmesser angeordneten Einzelantennen besteht, von denen jeweils zwei genau oder ungefähr auf einem Durchmesser liegende Einzelantennen im Fall eines Funkfeuers in zyklischer Reihenfolge mit Sendeenergie gespeist werden oder bei dem im Fall eines Peilers diese Einzelantennen jeweils in derselben Weise an den Eingang eines Spezialempfängers angeschaltet werden. Arbeitet die Anlage als Funkfeuer, so wird die eine der jeweils wirksamen Antennen mit der Hochfrequenzleistung einer bestimmten Frequenz/₀ eines Senders gespeist, der mit der scheinbaren Umlauffrequenz der Antennen (Schaltfrequenz 30Hz) unter Einhaltung eines bestimmten Modulationsgrades (30%) amplitudenmoduliert ist. Die jeweils andere wirksame Antenne wird mit etwa 10% der Leistung der ersten Antenne einer um einen bestimmten Betrag (10 kHz) verschiedenen Frequenz (d. h. entweder niedriger oder höher liegenden Frequenz) gespeist. Die Energie für die Speisung der zweiten Antenne wird in der Praxis zweckmäßigerweise durch Modulation der Hochfrequenzenergie der Frequenz/₀ (Träger) mit einer Modulationsfrequenz (etwa 10 kHz) erzeugt. Diese Art der Erzeugung durch Modulation, bei der normalerweise zwei um den Betrag der Modulationsfrequenz gegenüber dem Träger nach oben und unten verschobene Frequenzen (oberes und unteres Seitenband) auftreten, wirkt sich bei der Erfindung insofern vorteilhaft aus, als Träger und beide Seitenbänder gebraucht werden. Dadurch entsteht empfangsseitig eine Schwebung der Differenzfrequenz (10 kHz), die einerseits mit der Modulationsfrequenz (3OkHz) amplitudenmoduliert, andererseits auf Grund des Dopplereffekts mit der scheinbaren Umlauffrequenz (30 Hz) richtungsabhängig frequenzmoduliert ist.

Das Leistungsverhältnis der Hochfrequenzspannungen hat auf die Bildung einer Schwebung an sich keinen Einfluß; es ist nur derart gewählt, damit die Schwebung einen sinusförmigen Verlauf annimmt, was immer dann gewährleistet ist, wenn die beiden

Doppler-Großbasis-Funknavigationsanlage

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

7000 Stuttgart-Feuerbach

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Fritz Steiner, 7530 Pforzheim

Hochfrequenzen den Charakter von Träger und Modulationsseitenband haben. In an sich bekannter Weise werden aus der Amplitudenmodulation empfangsseitig die Bezugsspannung, aus der Frequenzmodulation die Richtungsspannung gewonnen. Die Richtungsbestimmung erfolgt durch Phasenvergleich der Bezugsspannung mit der Richtungsspannung.

Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung des Systems zur Richtungsbestimmung für ein Funkfeuer. Wie sich in der Praxis herausgestellt hat, wird infolge des stetigen Ortswechsels der Antenne, die die amplitudenmodulierte Hochfrequenzspannung ausstrahlt, dieser in unerwünschter Weise eine weitere Amplitudenmodulation mit der Umschaltfrequenz aufgedrückt. Diese unerwünschte Amplitudenmodulation setzt sich empfangsseitig gemäß ihrer Phase mit der der Hochfrequenzspannung aufgedrückten, der Ableitung der Bezugsspannung dienenden Amplitudenmodulation zu einer resultierenden Modulation zusammen, und zwar in der Weise, daß diese resultierende Niederfrequenzspannung je nach der Lage der abstrahlenden Antenne bzw. je nach der Lage des Empfangsortes einen mehr oder weniger großen Phasenfehler enthält.

Durch die Maßnahmen der Erfindung wird dieser Fehler völlig beseitigt.
Es ist bekannt, diesen Fehler durch besondere Ausgestaltung des Antennensystems, z. B. durch Auslegen eines hinreichend großen Gegengewichtes, zu verkleinern, eine völlige Unterdrückung des Fehlers ist jedoch mit diesen Maßnahmen allein nicht möglich. Außerdem ist der Aufwand, der bei den Erdungsmaßnahmen getrieben werden muß, sehr groß und verursacht eine erhebliche Kostenerhöhung für das Antennensystem.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese unerwünschte, richtungsabhängige Amplitudenmodulation durch sendeseitige Maßnahmen zu kompensieren.

Die Erfindung bezieht sich also auf eine Doppler-Großbasis-Funknavigationsanlage, bei der die Rich-

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tungsinformation aus der Frequenzmodulation einer Trägerwelle abgeleitet wird, die durch aufeinanderfolgendes, zyklisches Anschalten zweier genau oder angenähert auf einem Kreisdurchmesser eines Kreisantennensystems gelegener Einzelantennen an eine Sendeeinrichtung erzeugt wird, die zwei verschiedenfrequente Hochfrequenzwellen mit dem Charakter einer Trägerwelle und eines Modulationsseitenbandes liefert, und bei der empfangsseitig die Richtungsbestimmung durch Phasenvergleich der aus der Frequenzmodulation gewonnenen Richtungsspannung mit einer Bezugsspannung erfolgt (deutsches Patent 1121 663).

Erfindungsgemäß erfolgt zur Kompensation der störenden Amplitudenmodulation die Aussendung der Hochfrequenzsignale abwechselnd in zwei aufeinanderfolgenden Schaltphasen, und zwar derart, daß bei der ersten Schaltphase von der einen Einzelantenne die erste Hochfrequenzwelle (Träger) und von der anderen die gegenüber jener um einen bestimmten Betrag (z. B. 10 kHz) nach oben verschobene zweite Hochfrequenzwelle (oberes Seitenband) und bei der zweiten Schaltphase von der einen Einzelantenne die zweite, jedoch um den bestimmten Betrag (10 kHz) nach unten verschobene Hochfrequenzwelle (unteres Seitenband) und von der anderen die erste Hochfrequenzwelle (Träger) ausgestrahlt werden.

Man ersieht, daß sowohl die aus der scheinbaren Bewegung der Antennen resultierende Frequenzmodulation der Hochfrequenzspannung als auch die dem Hauptträger aufgedrückte, der Ableitung der Bezugsspannung dienende Amplitudenmodulation in beiden Schaltzyklen phasenmäßig übereinstimmen, daß jedoch die durch den Ortswechsel entstehende unerwünschte Amplitudenmodulation in zwei aufeinanderfolgenden Schaltphasen jeweils mit einer Phasenverschiebung von 180° empfangsseitig auftritt. Dadurch ist eine vollständige Kompensation des Phasenfehlers ermöglicht.

Die Umschaltfrequenz für die beiden Schaltphasen kann naturgemäß mit einer gegenüber der Bezugsfrequenz niedrigeren Frequenz erfolgen, sie muß nur so hoch gewählt werden, daß das bordseitig verwendete Anzeigegerät infolge seiner eigenen Trägheit der Umschaltung nicht mehr zu folgen vermag. Bei den verwendeten Anzeigegeräten ist eine Schaltfrequenz von etwa 5Hz ausreichend. Das hier beschriebene System kann mit den gebräuchlichen Empfängern für die VOR-Drehfunkfeuer aufgenommen werden, wenn die Frequenzdifferenz der beiden, die jeweils zwei Antennen speisenden Hochfrequenzspannungen 9960Hz beträgt und der Durchmesser des kreisförmigen Antennensystems bei der Umlauffrequenz von Hz so gewählt wird, daß der maximale Frequenzhub 480 Hz ist. Das bedeutet, daß bei den für VOR-Drehfunkfeuer üblichen Frequenzen um 100 MHz der Antennenkreis-Durchmesser etwa fünf Wellenlängen betragen muß.

Umschalteinrichtungen zur Ausführung der Umschaltung zwischen den beiden Schaltphasen sind an sich bekannt, sie können galvanisch, induktiv oder kapazitiv arbeiten. Insbesondere ist es vorteilhaft, einen bei anderen Funknavigationsanlagen bereits verwendeten bekannten kapazitiven Kommutator in entsprechender Ausführung für diese Aufgabe zu verwenden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Doppler-Großbasis-Funknavigationsanlage, bei der die Richtungsinformation aus der Frequenzmodulation einer Trägerwelle abgeleitet wird, die durch aufeinanderfolgendes zyklisches Anschalten zweier genau oder angenähert auf einem Kreisdurchmesser eines Kreisantennensystems gelegener Einzelantennen an eine Sendeeinrichtung erzeugt wird, die zwei verschiedenfrequente Hochfrequenzwellen mit dem Charakter einer Trägerwelle und eines Modulationsseitenbandes liefert, und bei der empfangsseitig die Richtungsbestimmung durch Phasenvergleich der aus der Frequenzmodulation gewonnenen Richtungsspannung mit einer Bezugsspannung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussendung der Hochfrequenzsiignale abwechselnd in zwei aufeinanderfolgenden Schaltphasen erfolgt, derart, daß bei der ersten Schaltphase von der einen Einzelantenne die Hochfrequenzwelle (Träger) und von der anderen die gegenüber jener um einen bestimmten Betrag (z. B. 10 kHz) nach oben verschobene, zweite Hochfrequenzwelle (oberes Seitenband) und bei der zweiten Schaltphase von der einen Einzelantenne die zweite, jedoch um den bestimmten Betrag (10 kHz) nach unten verschobene Hochfrequenzwelle (unteres Seitenband) und von der anderen die erste Hochfrequenzwelle (Träger) ausgestrahlt werden.

2. Doppler-Großbasis-Funknavigationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der ersten Schaltphase zur zweiten jeweils erst nach Durchlaufen einer vorgegebenen Anzahl von Schaltstellungen bei der Anschaltung der Einzelantennen des Kreisantennensystems erfolgt.

3. Doppler-Großbasis-Funknavigationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der ersten Schaltphase zur zweiten jeweils erst nach einem oder mehreren vollständigen Schaltzyklen bei der Anschaltung der Einzelantennen des Kreisantennensystems erfolgt.

4. Doppler-Großbasis-Funknavigationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung der gebräuchlichen VOR-Empfänger nach internationalen Normen der Frequenzunterschied der beiden Hochfrequenzwellen 9960 Hz und die Umlauffrequenz der Antennenschaltung 30 Hz beträgt und daß der Durchmesser des Antennensystems so gewählt wird, daß sich empfangsseitig ein maximaler Frequenzhub von 480 Hz ergibt.

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