DE1296223B

DE1296223B - Method and arrangement for the direction finding of successively arriving high-frequency pulses

Info

Publication number: DE1296223B
Application number: DE1961T0020821
Authority: DE
Inventors: Bucher Otto
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-09-23
Filing date: 1961-09-23
Publication date: 1969-05-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Peilung von nacheinander eintreffenden Hochfrequenzimpulsen. Hierzu werden auf einem Kreis oder Kreisbogen angeordnete Antennen mit jeweils einseitigem Richtdiagramm verwendet, wobei die Achsen der Richtdiagramme radial bezüglich des Antennenkreises und die Antennen derart ausgebildet sind, daß sich die Richtdiagramme benachbarter Antennen berühren oder überlappen. The invention relates to a method and an arrangement for direction finding of successively arriving high-frequency pulses. Do this on a circle antennas arranged in a circle or in a circular arc, each with a directional diagram on one side, where the axes of the directional diagrams are radial with respect to the antenna circle and the Antennas are designed in such a way that the directional patterns of neighboring antennas touch or overlap.

Zur Lösung des oben angedeuteten Problems der Peilung nacheinander eintreffender Hochfrequenzimpulse, z. B. von Radarsignalen, sind bereits zwei Peilmöglichkeiten vorgeschlagen worden. In beiden Fällen wird das oben angegebene Antennensystem ebenfalls benutzt. To solve the above-indicated problem of bearing one after the other incoming high frequency pulses, e.g. B. from radar signals, are already two bearing options has been proposed. In both cases, the antenna system given above is also used used.

Bei der einen vorgeschlagenen Peilanordnung werden jeder Antenne zwei Einrichtungen zugeordnet, die durch ein Empfangssignal angestoßen werden und dann je einen Impuls abgeben, wobei das Verhältnis dieser Impulse durch Voreinstellung jeweils derart gewählt ist, daß die Richtung der Achse des Richtdiagramms der zugehörigen Antenne hierdurch bestimmt ist. Diese Impulse werden hier zur Anzeige der Einfallsrichtung der Signale herangezogen. In the one proposed DF arrangement, each antenna assigned to two devices that are triggered by a received signal and then emit one impulse each, the ratio of these impulses being preset is chosen so that the direction of the axis of the directional diagram of the associated Antenna is determined by this. These impulses are used here to indicate the direction of incidence of the signals used.

Bei dem anderen Vorschlag zur Peilung von nacheinander eintreffenden Hochfrequenzimpulsen werden die von einer Antenne empfangenen Signale gleichgerichtet und gespeichert. Von diesen gespeicherten Signalen werden dann Modulationsstufen gesteuert, denen in der Phase versetzte Spannungen gleicher Frequenz zugeführt werden. Die Richtung der Achse eines Antennendiagramms wird hier durch die Phasenlage einer Spannung gekennzeichnet. Die Einfallsrichtung ergibt sich dann durch den Vergleich der Phase dieser Spannungen gegenüber einer Bezugsspannung. With the other suggestion for the bearing of incoming one after the other The signals received by an antenna are rectified using high-frequency pulses and saved. These stored signals then become modulation stages controlled, which are fed in phase voltages of the same frequency. The direction of the axis of an antenna diagram is determined by the phase position of a Marked voltage. The direction of incidence then results from the comparison the phase of these voltages with respect to a reference voltage.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiteres Verfahren zur Peilung von nacheinander eintreffenden Hochfrequenzimpulsen anzugeben, d. h. eine weitere Möglichkeit zur Lösung des angegebenen Problems zu schaffen. The object of the invention is to provide a further method for direction finding to indicate successive high-frequency pulses that arrive, d. H. another Ability to solve the specified problem.

Dieses zusätzliche erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die über die Antennen empfangenen Hochfrequenzimpulse gleichgerichtet, verstärkt und gegebenenfalls gespeichert werden, daß diese gleichgerichteten Hochfrequenzimpulse der einzelnen Antennen nacheinander in einem schnellen Rhythmus mit der Periode T abgefragt und einem schwingfähigen System, dessen reziproke Resonanzfrequenz gleich T ist, zugeführt werden, derart, daß sich, ausgelöst durch die abgefragten Werte, eine Schwingung mit der Frequenz f = 1 ausbildet, und daß diese in der Phase von der Einfallsrichtung des empfangenen Signals abhängige Schwingung in an sich bekannter Weise mit einer gleichfrequenten, in der Phase festliegenden Bezugsschwingung zwecks Bestimmung der Einfalisrichtung verglichen wird. This additional method according to the invention is characterized in that in a manner known per se, the high-frequency pulses received via the antennas rectified, amplified and possibly stored that these rectified High-frequency impulses from the individual antennas one after the other in a rapid rhythm queried with the period T and an oscillatable system, its reciprocal resonance frequency is equal to T, are supplied in such a way that, triggered by the interrogated Values, an oscillation with the frequency f = 1 forms, and that this is in phase Vibration in itself dependent on the direction of incidence of the received signal as is known, with a reference oscillation of the same frequency and fixed in phase is compared for the purpose of determining the direction of incidence.

Ob eine Speicherung der empfangenen Signale notwendig ist, hängt von der Dauer des empfangenen Signals im Vergleich zu der Periode T ab. Bei gegenüber der Zeit T langen Signalen erübrigen sich Speicherglieder. It depends on whether the received signals need to be stored on the duration of the received signal compared to the period T. At opposite the time T long signals are unnecessary storage elements.

Der Vergleich der in der Phase von der Einfallsrichtung abhängigen Schwingung mit der Bezugsschwingung kann in verschiedenster Weise durchgeführt werden. So ist es möglich, eine der gleichfre- quenten Schwingungen in zwei um 900 in der Phase versetzte Schwingungen aufzuspalten und jeweils eine dieser Schwingungen zusammen mit der zweiten Schwingung je einem sogenannten Ringmodulator zuzuführen. Am Ausgang der beiden Ringmodulatoren erhält man dann zwei Gleichspannungen, die man den beiden Ablenksystemen einer Anzeigeröhre zuführen kann. Auf der Anzeigeröhre wird dann ein Lichtpunkt geschrieben, dessen Verbindung mit dem Leuchtschirmmittelpunkt mit einer Bezugsrichtung einen Winkel bildet, der die Einfallsrichtung kennzeichnet. The comparison of the phase dependent on the direction of incidence Oscillation with the reference oscillation can be carried out in the most varied of ways. So it is possible to use one of the quent oscillations in two around 900 in the Phase-shifted vibrations split and each one of these vibrations together with the second oscillation each to a so-called ring modulator. At the exit of the two ring modulators one then receives two direct voltages, which one the two Can feed deflection systems of a display tube. The display tube will then show a point of light written, its connection with the center point of the luminescent screen with a reference direction forms an angle which characterizes the direction of incidence.

Es sind auch andere Möglichkeiten zur Anzeige der Einfallsrichtung anwendbar. So kann man z. B. die am Ausgang des schwingfähigen Systems erhaltene, vom Einfallsazimut abhängige Schwingung in zwei um 900 in der Phase verschobene Anteile aufspalten. There are also other ways of indicating the direction of incidence applicable. So you can z. B. the one obtained at the output of the oscillatable system, oscillation dependent on the azimuth of incidence in two phase shifted by 900 Split shares.

Zwischen den Ablenksystemen der Anzeigeröhre und den diese Phasenverschiebung herstellenden Gliedern sind noch Stufen eingeschaltet, die, ausgelöst von einem kurzzeitigen Steuersignal, den Momentanwert am Ausgang der phasendrehenden Glieder abfragen und diesen Wert kurzzeitig speichern. Hierdurch wird auf der Anzeigeröhre ein Punkt geschrieben.Between the deflection systems of the display tube and this phase shift producing links are still switched on, triggered by one of the stages short-term control signal, the instantaneous value at the output of the phase-rotating elements query and save this value for a short time. This will show on the display tube written a point.

Der Abstand dieses Punktes vom Mittelpunkt der Röhre ist von der Feldstärke abhängig. Das kurzzeitige Signal zum Abfragen des Momentanwertes wird aus der Bezugsspannung gewonnen, und zwar z. B. dadurch, daß die Bezugsspannung begrenzt wird und innerhalb jeder Periode an bestimmter Stelle, z. B. beim positiven Nulldurchgang, ein Triggerimpuls hergestellt wird. Bei verschiedenen Einfallsrichtungen der Signale sind die abgefragten Momentanwerte verschieden, d. h., verschiedene Einfallsrichtungen ergeben verschiedene Anzeigen. Die Verbindung des jeweils angezeigten Punktes mit dem Mittelpunkt des Schirmbildes der Anzeigeröhre ergibt gegenüber einer Bezugsrichtung das Azimut.The distance of this point from the center of the tube depends on the field strength addicted. The brief signal for querying the instantaneous value is derived from the reference voltage won, namely z. B. in that the reference voltage is limited and within each period at a specific point, e.g. B. at the positive zero crossing, a trigger pulse will be produced. With different directions of arrival of the signals the interrogated Instantaneous values different, d. that is, different directions of incidence result in different ones To sue. The connection of the respectively displayed point with the center of the The screen image of the display tube shows the azimuth with respect to a reference direction.

Später wird noch eine weitere Anzeigemöglichkeit an Hand der Zeichnung erläutert werden, die den Vorteil hat, daß der Abstand des angezeigten Leuchtpunktes von der Feldstärke unabhängig ist. Hier ist es dann möglich, auch die Frequenz des einfallenden Signals mit anzuzeigen, indem die Anzeigespannungen mit dem Frequenzmeßergebnis moduliert werden.Later there will be another display option based on the drawing be explained, which has the advantage that the distance between the displayed luminous point is independent of the field strength. Here it is then possible to also change the frequency of the incident signal with display by the display voltages with the frequency measurement result be modulated.

Zu dem vorgeschlagenen Peilverfahren ist zu sagen, daß es in mancher Beziehung dem sogenannten »Dopplerpeilverfahren« ähnlich ist. Der wesentliche Unterschied beider Verfahren liegt jedoch in der Gewinnung der Spannung, deren Phase von der Einfallsrichtung abhängt. Regarding the suggested direction finding method, it can be said that in some Relationship is similar to the so-called "Doppler DF method". The main difference Both methods, however, lie in the extraction of the voltage, the phase of which depends on the Direction of incidence depends.

In der F i g. 1 der Zeichnung ist eine prinzipielle Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es sind acht auf einem Kreis angeordnete Richtantennen 1 vorgesehen, deren Richtdiagramme sich überlappen oder wenigstens berühren. Die über diese Antennen empfangenen Signale werden in den Gleichrichtern 2 gleichgerichtet. Am Ausgang dieser Gleichrichter ergeben sich bei Einfall von Signalen Gleichstromimpulse, die in dem Videoverstärker 3 verstärkt und in den Speicherglieder 4 gespeichert werden. Im einfachsten Fall bestehen die Speicherglieder aus Kondensatoren. In FIG. 1 of the drawing is a basic arrangement for Implementation of the method according to the invention shown. It's eight on one Directional antennas 1 arranged in a circle are provided, the directional diagrams of which overlap or at least touch it. The signals received via these antennas are in the rectifiers 2 rectified. At the output of this rectifier result at the incidence of signals direct current pulses, which are amplified in the video amplifier 3 and are stored in the memory members 4. In the simplest case, they exist Storage elements made from capacitors.

Vom Bezugsgenerator 5 wird die Abtasteinrichtung 6 angetrieben, die die acht Speicherglieder nacheinander in einem schnellen Rhythmus (mit der Periode T) abtastet. Die in den Gliedern 4 gespeicherten Werte werden mit Hilfe der Abtasteinrichtung einem schwingungsfähigen System 7 mit der Schwingfrequenz zugeführt. Der diesem System angebotene Signalverlauf ist in F i g. 2 a dargestellt, wobei auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate die Amplitude der Signale eingezeichnet ist. Nach einigen Umläufen der Abtasteinrichtung erhält man am Ausgang des schwingfähigen Systems eine Schwingung (2c) mit der Frequenz l, also eine mit dr Bezugsfrequenz (F ig. 2b) gleichfrequente Schwingung. Lediglich die Phase zwischen beiden Schwingungen ist verschieden, und zwar ist der Phasenunterschied abhängig von der Einfallsrichtung des empfangenen Signals.The scanning device 6 is driven by the reference generator 5, which the eight memory elements one after the other in a rapid rhythm (with the period T) scans. The ones stored in the links 4 Values are with With the aid of the scanning device, an oscillatable system 7 with the oscillation frequency fed. The signal course offered to this system is shown in FIG. 2 a shown, with the time on the abscissa and the amplitude of the signals on the ordinate is. After a few revolutions of the scanning device, the oscillatable is obtained at the output System an oscillation (2c) with the frequency l, i.e. one with dr reference frequency (Fig. 2b) oscillation of the same frequency. Only the phase between the two oscillations is different, namely the phase difference depends on the direction of incidence of the received signal.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann man die Einschwingzeit des Glieds 7 dadurch verkürzen, daß man die Speicherglieder sich diametral gegenüberliegender Antennen miteinander verbindet, und zwar derart, daß sich an diesen miteinander verbundenen Speichergliedern gleich große Werte ausbilden, die sich durch ihre Polarität unterscheiden. According to a further development of the invention, the settling time can be used shorten the member 7 by having the memory members diametrically opposite one another Antennas connects to one another, in such a way that they are connected to one another connected memory elements form equal values, which are different due to their polarity differentiate.

Man erhält dann bei einem Abtastumlauf den in F i g. 2 d dargestellten Signalverlauf. Der gleiche Effekt wird erreicht, wenn man dafür Sorge trägt, daß diametral gegenüberliegende Gleichrichter Signale von entgegengesetzter Polarität liefern. Dann benötigt man statt zweier lediglich einen Videoverstärker mit Gegentaktausgang.One then obtains the one shown in FIG. 2 d shown Waveform. The same effect is achieved if one takes care that diametrically opposed rectifier signals of opposite polarity deliver. Then you only need one video amplifier with push-pull output instead of two.

Wie bereits oben erwähnt, kann man die Peilanzeige auf verschiedene Weise erzielen. In der F i g. 1 ist eine Möglichkeit dargestellt. As already mentioned above, the bearing display can be set to different Way to achieve. In FIG. 1 shows one possibility.

Die Schwingung aus dem Glied 7 wird hier begrenzt (Glied 10) und im Glied 11 wird einmal pro Periode aus dieser Schwingung ein Triggerimpuls (z. B. beim positiven Nulldurchgang) gewonnen. Der Zeitpunkt, an dem dieser Triggerimpuls auftritt, ist abhängig von der Einfallsrichtung. Mit dem Triggerimpuls werden die beiden Stufen 12 und 13 zum Abfragen des Momentanwertes der Ausgangsspannungen der Phasendrehglieder 8 und 9 veranlaßt, die aus der Bezugsschwingung zwei um 900 gegeneinander phasenverschobene Schwingungen herstellen. Die Glieder 12 und 13 speichern den abgefragten Momentanwert für eine Zeit, die kleiner als T ist. Auch hier erhält man eine punktförmige Anzeige auf der Anzeigeröhre 14, jedoch ist nunmehr der Abstand vom Mittelpunkt der Anzeigeröhre konstant. Es ist daher hier möglich, die Bezugsschwingung mit dem Ergebnis der Frequenzmessung, die in bereits vorgeschlagener Weise durchgeführt werden kann, zu modulieren (Glied 15). In diesem Fall ist der Abstand zwischen angezeigtem Punkt und Mittelpunkt des Anzeigeschirmes ein Maß der Frequenz des angezeigten Signals. The vibration from member 7 is limited here (member 10) and Once per period, a trigger pulse (e.g. B. at the positive zero crossing). The time at which this trigger pulse occurs depends on the direction of incidence. With the trigger pulse, the two stages 12 and 13 for querying the instantaneous value of the output voltages of the Phase shifting elements 8 and 9 cause the two reference oscillation by 900 against each other produce phase-shifted vibrations. The members 12 and 13 store the queried Instantaneous value for a time that is less than T. Here, too, you get a punctiform one Display on display tube 14, but is now the distance from the center the display tube constant. It is therefore possible here to compare the reference oscillation with the Result of the frequency measurement carried out in the manner already proposed can be modulated (element 15). In this case the distance between the displayed The point and center of the display screen is a measure of the frequency of the signal being displayed.

Es soll noch erwähnt werden, daß man auch die Schwingung aus dem Glied 7 mit konstanter Amplitude herstellen kann, indem man einen synchronisierten Oszillator konstanter Amplitude zwischenschaltet. Dann ist auch z. B. bei den anfangs beschriebenen Anzeigemöglichkeiten eine gleichzeitige Frequenzanzeige durch Modulation der Amplitude der auf die Ablenksysteme gegebenen Signale durchführbar. It should also be mentioned that the vibration can also be derived from the Link 7 with constant amplitude can be produced by having a synchronized A constant amplitude oscillator is interposed. Then z. B. at the beginning display options described a simultaneous frequency display by modulation the amplitude of the signals given to the deflection systems.

Es ist, wenn größere Empfindlichkeit erwünscht ist, natürlich auch möglich, zwischen Antenne und Gleichrichter einen Überlagerungsempfänger einzu- schalten. Allerdings wird damit die Bandbreite kleiner. Of course, if greater sensitivity is desired, so is it possible to insert a heterodyne receiver between the antenna and the rectifier switch. However, this reduces the bandwidth.

Claims

Claims: 1. Method for bearing in time one after the other incoming high frequency pulses using p on a circle or arc arranged antennas each with a unilateral directional diagram, the axes of the Directional diagrams lie radially with respect to the antenna circle and the antennas in such a way are designed that the directional diagrams of adjacent antennas touch or overlap, d a -characterized in that in a manner known per se the over the Antennas (1) received high-frequency pulses rectified, amplified and if necessary are stored that these rectified high-frequency pulses of the individual Antennas (1) interrogated one after the other in a rapid rhythm with the period T. and an oscillatory system (7) whose reciprocal resonance frequency is the same T is, are supplied in such a way that, triggered by the queried values, an oscillation with the frequency! = trains, and that this is in the phase of the Direction of incidence of the received signal-dependent oscillation in a known per se Way with a constant frequency, fixed in phase reference oscillation for the purpose Determination of the direction of incidence is compared.

2. The method according to claim 1, characterized in that one of the two oscillations of the same frequency for the purpose of determining the azimuth of incidence in two is split by 900 in phase shifted oscillations, that each of these by 900 oscillations offset in phase as well as the second oscillation in each case are each fed to a ring modulator and that the output signals of these ring modulators abandoned two perpendicular deflection systems of a display device (14) will.

3. The method according to claim 1, characterized in that the vibration limited at the output of the vibratory system (7) and each in the same phase state the oscillation within a period, e.g. B. at the positive zero crossing, a Trigger pulse is produced that the reference oscillation from the reference oscillator (5) divided into two components phase-shifted by 900 in relation to one another and that the instantaneous values of these components are queried by the trigger pulses, stored for a time less than the period T and on one with their deflection systems display tube (14) connected to these storage members (12, 13).

4. The method according to claim 3, characterized in that to known simultaneous display of the frequency (or some other variable) of the incident signal, the reference oscillation with the result of the frequency measurement (or the measurement of another variable) is amplitude modulated.

5. The method according to claim 1, characterized in that the reference oscillation of the reference oscillator (5) that is limited within each period This oscillation produces a trigger pulse, e.g. at the positive zero crossing becomes that the oscillation from the oscillatable system (7) in two around 900 against each other phase-shifted components is divided and that by the trigger pulse the Instantaneous values of these components are queried for a time less than the period T are stored and displayed on a display tube (14).

6. The method according to any one of claims 1, 2 and 5, characterized in that that the oscillation obtained from the oscillatable system (7) for the purpose of normalization the amplitude is fed to a synchronous oscillator and that this output voltage with the frequency measurement result for the known simultaneous display of the frequency, is amplitude modulated.

7. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that a rectifier (2), a video amplifier (3) as well a memory element (4) is switched on that one of a reference oscillator (5) controlled scanning device (6) for the various Storage elements (4) are provided that at the output of the scanning device (6) an oscillatable system (7) is connected and that means known per se are provided are derived from the phase position of the oscillation at the output of the oscillatable system (7) together with the reference oscillation, the direction of incidence of the signal for display bring.

8. Arrangement for performing the method according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the query points are diametrically opposite one another Antennas (1) or the corresponding memory elements (4) are connected to one another in this way are that when a signal falls within the directional diagram of an antenna (1) at the interrogation point or memory element (4) of the diametrically opposite antenna the same signal, but with opposite polarity.