DE1289144B

DE1289144B - Funknavigationsanordnung zur Messung der Entfernung zwischen zwei Stationen durch Feststellung einer Phasendifferenz

Info

Publication number: DE1289144B
Application number: DEC34924A
Authority: DE
Inventors: Laurent Pierre
Original assignee: Compagnie Generale de Geophysique SA
Current assignee: CGG SA
Priority date: 1964-01-31
Filing date: 1965-01-22
Publication date: 1969-02-13
Also published as: FR1391978A; US3339196A; NL6501014A; GB1085469A; BE659056A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Funknavigationsanordnung zur Messung der Entfernung zwischen zwei Stationen, von denen jede wenigstens eine Frequenz aussendet und gleichzeitig wenigstens eine von der anderen Station ausgesendete Frequenz empfängt, durch Feststellung der Phasendifferenz zwischen zwei niedrigen Frequenzen, von denen die eine in der ersten Station und die andere in der zweiten Station jeweils durch subtraktive Überlagerung von zwei nahe beieinanderliegenden Meßfrequenzen erzeugt wird, von denen die eine von dem eigenen Sender und die andere von der anderen Station stammt, wobei der Sender der zweiten Station die zugeordnete zweite Meßfrequenz unmittelbar aussendet und der Empfänger der ersten Station diese zweite Meßfrequenz empfängt, wobei ferner in der ersten Station eine erste Mischstufe vorgesehen ist, in welcher die der ersten Station zugeordnete erste Meßfrequenz und die Ausgangsfrequenz des Empfängers als zweite Meßfrequenz voneinander subtrahiert werden, und in der zweiten Station eine zweite Mischstufe vorgesehen ist, in welcher die Ausgangsfrequenz des Senders als zweite Meßfrequenz und die im Empfänger der zweiten Station gewonnene erste Meßfrequenz voneinander subtrahiert werden, und wobei schließlich die Ausgangsspannungen der ersten Mischstufe und der zweiten Mischstufe — zumindest eine von ihnen nach Rückübertragung mittels Modulation eines bzw. zweier Hilfsträger, gegebenenfalls an einen von beiden Stationen entfernten Meßort — den beiden Eingängen eines Phasenmessers zugeführt werden.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art sendet jede der beiden Stationen die zugeordnete Meßfrequenz direkt aus. Die beiden Meßfrequenzen liegen oft sehr nahe beieinander, beispielsweise dann, wenn durch Subtraktion der beiden Meßfrequenzen in den beiden Stationen sehr niedrige Frequenzen erzeugt werden sollen. Dies bedeutet, daß jede Station eine Meßfrequenz empfangen muß, die sehr nahe bei der von ihr selbst ausgesendeten Meßfrequenz liegt. Es bestehen daher die bekannten Schwierigkeiten, die eigene Sendefrequenz vom Eingang des Empfängers fernzuhalten.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bereits bekannt, die von der einen Station ausgesendete Frequenz so zu wählen, daß sie in einem ganzzahligen Verhältnis zu der dieser Station zugeordneten Meßfrequenz liegt und entweder diese Frequenz mit einer Oberwelle oder Subharmonischen der Meßfrequenz der anderen Station oder eine Oberwelle oder Subharmonische dieser Frequenz mit der Meßfrequenz der anderen Station zu verarbeiten. Auf diese Weise wird erreicht, daß die von jeder Station zu empfangenden und zu sendenden Frequenzen in einem Abstand voneinander liegen, der dem gewählten ganzzahligen Verhältnis entspricht. Das gleiche Prinzip wird auch dann angewendet, wenn zur Erzielung einer absoluten Lagebestimmung jede Station verdoppelt wird und zwei Meßfrequenzen aussendet, deren Differenzen sich um einen vorgegebenen Betrag voneinander unterscheiden. In diesem Fall gibt es vier Meßfrequenzen, die paarweise in der gleichen Weise behandelt werden.

Es ist andererseits eine Radarantwortstation bekannt, die gleichzeitig zwei verschiedene Frequenzen aussendet, deren Differenz der Zwischenfrequenz des Empfängers der Abfragestation entspricht. Durch Abschalten des Überlagerungsoszillators der Abfragestätion kann dann erreicht werden, daß in der Abfragestation nur die von der Radarantwortstation stammenden Signale empfangen werden. Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Funknavigationsanordnung der eingangs angegebenen Art, bei welcher die einwandfreie Trennung der Sende- und Empfangsfrequenzen jeder Station ohne Anwendung von Oberwellen oder Subharmonischen

ίο möglich ist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die erste Station in an sich bekannter Weise zwei Sender enthält, die gleichzeitig zwei verschiedene Frequenzen aussenden, daß die Summe dieser beiden Frequenzen gleich der dieser Station zugeordneten ersten Meßfrequenz ist, daß in der ersten Station eine dritte Mischstufe vorgesehen ist, in welcher die beiden voneinander verschiedenen Frequenzen zwecks Herstellung der der ersten Mischstufe zuzuführenden ersten Meßfrequenz addiert werden und daß der Empfänger der zweiten Station zwei Empfangskanäle zum Empfang der beiden verschiedenen Frequenzen und eine vierte Mischstufe zur Bildung von deren Summe zwecks Herstellung der der zweiten Mischstufe zuzuführenden ersten Meßfrequenz enthält.

Bei der erfindungsgemäßen Funknavigationsanordnung wird die Meßfrequenz der einen Station, zu der .anderen Station mit Hilfe von zwei Teilfrequenzen übertragen und erst in der anderen Station' durch Addition der beiden Teilfrequenzen gebildet, während die Meßfrequenz der anderen Station unmittelbar ausgesendet wird. Falls die Meßfrequenz der ersten Station in dieser selbst benötigt wird, kann sie durch Addition der beiden Sendefrequenzen ebenfalls leicht erhalten werden. In beiden Stationen stehen daher die beiden nahe beieinanderliegenden Meßfrequenzen zur Verfügung. Dennoch liegen die Sende- und Empfangsfrequenzen jeder Station in so großen Abständen, daß sie leicht voneinander getrennt werden können.

\--~. Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Zeichnung zeigt zwei Stationen A und B, deren gegenseitiger Abstand mit Hilfe einer Meßstation C gemessen werden soll, die sich an beliebiger Stelle, beispielsweise auch am Ort der Station./! oder der Station B, befinden kann.

Dem angewendeten Meßverfahren liegt das-Prinzip zugrunde, daß die Station A eine Meßfrequenz F aussendet, die von der Station B empfangen wird, während gleichzeitig die Station B eine Meßfrequenz F' aussendet, die von der Station/! empfangen wird. In jeder Station A und B wird die Differenz F-F' der beiden Meßfrequenzen gebildet und zu einem Phasenmesser übertragen, der sich in der Station C befindet. Die angezeigte Phasendifferenz ist ein Maß für den Abstand zwischen den beiden Stationen A und B. Die Übertragung der Differenz F — F' zu. der Meßstation C kann beispielsweise auf dem Funkweg durch Modulation von weiteren Frequenzen erfolgen.

Bei diesem Verfahren müssen sowohl an der Station A als auch an der Station B je eine Meßfrequenz empfangen und eine Meßfrequenz gesendet werden, wobei diese beiden Meßfrequenzen um so näher beieinanderliegen, je kleiner die Differenzfrequenz F-F' sein soll. Es besteht dann das bekannte Pro-

blem, die Sendefrequenz in jeder Station vom Eingang des auf eine sehr benachbarte Frequenz abgestimmten Empfängers fernzuhalten.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung ist diese Schwierigkeit vermieden. Die Station A enthält zwei Sender 1 und 2, welche über die Sendeantennen 3 bzw. 4 zwei voneinander verschiedene Frequenzen Fl und Fl aussenden, die so bemessen sind, daß ihre Summe der Meßfrequenz F der Station A entspricht. Ferner enthält die Station A einen Empfänger 5, der auf die von der Station B kommende zweite Meßfrequenz F' abgestimmt ist.

Die beiden Sendefrequenzen Fl und Fl der Sender 1 und 2 werden außerdem einer Mischstufe 6 zugeführt, die an ihrem Ausgang die Summenfrequenz Fl + Fl = F, also die Meßfrequenz der Station A abgibt. Somit stehen in der Station^ am Ausgang der Mischstufe 6 und am Ausgang des Empfängers 5 die beiden Meßfrequenzen F und F' zur Verfügung. Diese beiden Meßfrequenzen werden einer weiteren Mischstufe 7 zugeführt, die an ihrem Ausgang die Differenzfrequenz F-F' abgibt. Diese Differenzfrequenz wird in einem Modulator 9 auf eine HilfsträgerfrequenzF3 auf moduliert, die von einem Generator 8 erzeugt wird. Die modulierte Hilfsträgerfrequenz F 3 wird über eine Antenne 10 ausgestrahlt, so daß sie von der Meßstation C empfangen werden kann.

Die Station B enthält einen Sender 11, der die Meßfrequenz F' dieser Station unmittelbar aussendet. Ferner sind zwei Empfänger 12 und 13 vorgesehen, welche auf die beiden Sendefrequenzen Fl und F 2 der Station A abgestimmt sind. Die Ausgänge dieser beiden Empfänger sind mit einer Mischstufe 14 verbunden, die an ihrem Ausgang die Summenfrequenz Fl + F 2 = F, also die Meßfrequenz der Station A, abgibt. Somit stehen auch in der Station B am Ausgang der Mischstufe 14 und am Sender 11 die beiden Meßfrequenzen F und F' zur Verfügung. Diese beiden Meßfrequenzen werden einer Mischstufe 15 zugeführt, die an ihrem Ausgang die Differenzfrequenz F ~ F' abgibt. Diese Differenzfrequenz wird in einem Modulator 16 auf eine weitere Hilfsträgerfrequenz F 4 auf moduliert, die von einem Generator 17 erzeugt wird. Die modulierte Hilfsträgerfrequenz F 4 wird über eine Antenne 18 ausgestrahlt, so daß sie von der Meßstation C empfangen werden kann.

Die Meßstation C enthält einen Empfänger 19 für die Hilfsträgerfrequenz F 3 und einen Empfänger 20 für die Hilfsträgerfrequenz F 4. Jeder dieser Empfänger enthält einen Demodulator, und die Niederfrequenzausgänge dieser Demodulatoren sind mit den beiden Eingängen eines Phasenmessers 21 verbunden, dem somit zwei Spannungen mit der gleichen Frequenz F-F' zugeführt werden. Die Anzeige des Phasenmessers 21 bildet ein Maß für die Entfernung zwischen den Stationen A und B.

Wenn die Meßstation C unmittelbar am Ort der Station A oder der Station B angeordnet ist, entfallen natürlich die Einrichtungen für die Modulation und Übertragung der entsprechenden Hilfsträgerfrequenz. In diesem Fall ist der Ausgang der entsprechenden Mischstufe 7 bzw. 15 unmittelbar mit einem Eingang des Phasenmessers 21 verbunden.

Da die beiden Sendefrequenzen Fl und F 2 der Station A vorzugsweise in der gleichen Größenordnung liegen, sind sie auf jeden Fall von der Meßfrequenz F' beträchtlich verschieden, so daß sowohl an der Station A als auch an der Station B die Sendefrequenzen einen ausreichenden Unterschied von den Empfangsfrequenzen haben. Die Sendefrequenzen Fl und F 2 werden vorzugsweise so gewählt, daß auch ihre Oberwellen möglichst weit von der Meßfrequenz F' entfernt liegen.

Die HilfsträgerfrequenzenF3 und F 4 sind völlig frei wählbar; sie werden natürlich so bemessen, daß sie sowohl voneinander als auch von den Frequenzen

ίο Fl, F 2 und F' ausreichend verschieden sind.

Wenn außer der Entfernung zwischen den Stationen A und B noch die Entfernung zwischen der Station A und einer weiteren Station D gemessen werden soll, genügt es, diese Station D in gleicher Weise wie die Station B auszubilden, wobei die von der Station/) ausgesendete Meßfrequenz gleich der Meßfrequenz F' der Station B ist, während die modulierte Hilfsträgerfrequenz der Station D von den übrigen Frequenzen Fl bis F 4 verschieden ist.

Claims

Patentanspruch:

Funknavigationsanordnung zur Messung der Entfernung zwischen zwei Stationen, von denen jede wenigstens eine Frequenz aussendet und gleichzeitig wenigstens eine von der anderen Station ausgesendete Frequenz empfängt, durch Feststellung der Phasendifferenz zwischen zwei niedrigen Frequenzen, von denen die eine in der ersten Station und die andere in der zweiten Station jeweils durch subtraktive Überlagerung von zwei nahe beieinanderliegenden Meßfrequenzen erzeugt wird, von denen die eine von dem eigenen Sender und die andere von der anderen Station stammt, wobei der Sender der zweiten Station die zugeordnete zweite Meßfrequenz unmittelbar aussendet und der Empfänger der ersten Station diese zweite Meßfrequenz empfängt, wobei ferner in der ersten Station eine erste Mischstufe vorgesehen ist, in welcher die der ersten Station zugeordnete erste Meßfrequenz und die Ausgangsfrequenz des Empfängers als zweite Meßfrequenz voneinander subtrahiert werden, und in der zweiten Station eine zweite Mischstufe vorgesehen ist, in welcher die Ausgangsfrequenz des Senders als zweite Meßfrequenz und die im Empfänger der zweiten Station gewonnene erste Meßfrequenz voneinander subtrahiert werden, und wobei schließlich die

So Ausgangsspannungen der ersten Mischstufe und der zweiten Mischstufe — zumindest eine von ihnen nach Rückübertragung mittels Modulation eines bzw. zweier Hilfsträger, gegebenenfalls an einen von beiden Stationen entfernten Meßort — den beiden Eingängen eines Phasenmessers zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Station (A) in an sich bekannter Weise zwei Sender (1, 2) enthält, die gleichzeitig zwei verschiedene Frequenzen (Fl, F 2) aussenden, daß die Summe dieser beiden Frequenzen (Fl, F 2) gleich der dieser Station (A) zugeordneten ersten Meßfrequenz (F) ist, daß in der ersten Station (A) eine dritte Mischstufe (6) vorgesehen ist, in welcher die beiden voneinander verschiedenen Frequenzen (Fl, F 2) zwecks Herstellung der der ersten Mischstufe (7) zuzuführenden ersten Meßfrequenz addiert werden, und daß der Empfänger der zweiten Station (B)

zwei Empfangskanäle (12, 13) zum Empfang der beiden verschiedenen Frequenzen (Fl, F 2) und eine vierte Mischstufe (14) zur Bildung von deren Summe (F) zwecks Herstellung der der zweiten Mischstufe (15) zuzuführenden ersten Meßfrequenz enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen