DE1516901C - Elektronisches Goniometer - Google Patents

Description

Elektronisches Goniometer für ein Funkfeuer mit einer Trägerquelle, Generatoren zur Erzeugung sinusförmiger niederfrequenter und mittelfrequenter Modulationssignale, einem Frequenzmodulator zur

Vereinigung der beiden Modulationssignale zur Bildung eines kombinierten Modulationssignals, einem Ampliiudenmodulator zur Modulation des Trägers mit dem kombinierten Modulationssignal, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Antennenanordnung aus Rundstrahlantenne und gekreuztem Richtantennensystem mit mit Hilfe des resultierenden Modulationssignals moduliertem Träger und zweier aus einer Amplitudenmodulation des Trägers mit Hilfe des niederfrequenten Modulationssignals hervorgegangener Seitenbandsignale mit unterdrücktem Träger, deren Modulationshüllkurven um eine vorbestimmte Phase gegeneinander verschoben sind.

Bei Funknavigationsanlagen, insbesondere VHF-Allrichtungs-Leitstrahlbakensystemen, wurden während einer Reihe von Jahren mechanische Goniometer zur Erzeugung von Zweiseitenbandsignalen mit unterdrücktem Träger benutzt. Bei einem in der Praxis weit verbreiteten System dieser Art werden die Zweiseitenbandsignale mit unterdrücktem Träger der Sendeantenne so zugeführt, daß ihre Modulationshüllkurven um 90° phasenverschoben sind. .Die Antennenanordnung ist derart getroffen, daß die beiden phasenverschobenen Signale in Verbindung mit einem nichtmodulierten HF-Rundstrahlsignal zur Erzeugung eines Richtstrahls herangezogen werden, der ein umlaufendes Strahlungsdiagramm hat und als rotierender Strahl in Erscheinung tritt, obwohl die verwendete Antennenanlage ortsfest ist. Das Rundstrahlsignal dient als Bezugsträger und enthält ein frequenzmoduliertes Signal, das in seiner Phase mit dem rotierenden Strahl mittels eines Bordnavigationsempfängers verglichen werden kann, um den Azimut des Flugzeuges mit Bezug auf die Sendestation zu ermitteln (siehe z. B. deutsche Patentschrift 576 862 mit rotierendem Transformator).

Obwohl das mechanische Goniometer seine Dienste erfüllt hat, haften ihm die jeder mechanischen Einrichtung eigenen Nachteile an, bei der bewegte Teile vorgesehen sind, die Reibungskräften und Abnutzung unterliegen. Funknavigationsanlagen müssen ununterbrochen in Betrieb gehalten werden und können infolgedessen nicht periodisch abgeschaltet werden, um das Goniometer zu reparieren und zu warten. Die Rotoren der verstellbaren Kondensatoren mechanischer Goniometer sind in Lagern gehalten, die schließlich auslaufen, so daß die Kondensatoren ausgetauscht und durch neue ersetzt werden müssen.

Eine weitere Schwierigkeit besteht bei einem mechanischen Goniometer darin, daß es wegen der Bewegung der Bauteile nicht im Betrieb abgestimmt oder getrimmt werden kann. Zur Justierung des mechanischen Goniometers muß daher dessen Motor abgeschaltet und der Betrieb der Anlage kurzzeitig unterbrochen werden. Dies führt zu einer Justierung nach dem Annäherungsverfahren, da selbstverständlich die Auswirkung einer Justierung auf den Betrieb der Anlage erst beobachtet werden kann, wenn das Goniometer wieder arbeitet und der Träger sowie die Modulationssignale angelegt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Goniometer ohne bewegte Teile zu schaffen, so daß die mechanischen Goniometern eigenen Schwierigkeiten vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Modulationsunterdrücker zur Erzeugung eines modulationsfreien Trägers in Phase mit dem modulierten Träger an der Antennenanordnung, wobei der Träger direkt von dem modulierten Träger für die Rundstrahlantenne gewonnen wird, vier Funktionsgeneratoren zur direkten Erzeugung von verzerrten Steuersignalen der Modulationsfrequenz, einen Doppelbrückenamplitudenmodulator mit von den Steuersignalen beaufschlagten Varaktordioden bzw. als von diesen Steuersignalen abhängige Impedanzen in den Brückenzweigen zur Erzeugung zweier sinusförmiger Seitenbandteile mit unterdrücktem Träger vorbestimmter relativer Phasenverschiebung, wobei die verzerrten Steuersignale so' geformt sind, daß unter Berücksichtigung der nichtlinearen Charakteristik der Varaktordioden sinusförmige Seitenbandschwingungen entstehen.

Das hat den Vorteil, daß keine Verschleißteile verwendet werden müssen' und daß das Goniometer abstimmbar und justierbar ist, ohne daß der Betrieb unterbrochen werden muß. Es können z. B. selbsttätige elektronische Fehlerkorrekturen vorgenommen werden, so daß die Keulenform des rotierenden Strahls, falls erforderlich, hinsichtlich Azimutfehlern kompensiert werden kann.

Gemäß einer für geringe Oberwellenbildung besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung enthalten die Funktionsgeneratoren Wellenformer, die den Steuersignalen einen die nichtlineare Charakteristik der Varaktordiode kompensierenden Amplitudenverlauf geben.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind zur Gleichstromspannungsabblockung in den Zweigen der Varaktordiodenbrücke Kondensatoren vorgesehen.

Nach einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Goniometers, die einen besonders einfachen Brückenabgleich erzielt, verschieben die Funktionsgeneratoren und Phasenschieber die Phasen der Steuersignale derart gegeneinander, daß die von ihnen abhängigen Impedanzen in den Brückenzweigen der beiden Brückenschaltungen die Brücke abwechselnd abgleichen.

Ein besonders günstiger Aufbau ergibt sich gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch, daß die Steuersignale periodische Signale mit gleicher Periodendauer sind und daß mit den Varaktordioden der einen Brückenschaltung erste Funktionsgeneratoren gekoppelt sind, die erste Steuersignale. abgeben, die eine solche gegenseitige Phasenlage haben, daß die eine Brückenschaltung im Takt der halben Periode kurzzeitig abgeglichen ist und daß mit den Varaktordioden der anderen Brückenschaltung zweite Funktionsgeneratoren gekoppelt sind, die zweite Steuersignale abgeben, daß die andere Brückenschaltung ebenfalls im Takt der halben Periode kurzzeitig abgeglichen ist.

Weitere konstruktiv günstige Ausgestaltungen sind dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Phasenschieber bewirkte Phasenverschiebung zwischen den ersten und zweiten Steuersignalen gleich der Phasenverschiebung zwischen den Modulationshüllkurven ist; daß die ersten und zweiten Funktionsgeneratoren jeweils zwei Steuersignale abgeben, die jeweils um 180° gegeneinander phasenverschoben sind; daß die beiden Brückenschaltungen jeweils vier Brückenzweige aufweisen, die paarweise mit je einem der Steuersignale beaufschlagt sind.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält der Modulationsunterdrücker zur

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Erzeugung eines Eingangssignals konstanter Ampli- von 9960 Hz hat und mittels des 30-Hz-Signals der tude eine automatische Verstärkungsregelung. Quelle 18 frequenzmoduliert ist. Dieses zusammen-

Zur' Kompensation von Keulenfehlern können gesetzte Signal wird dem Rundstrahleingang einer gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfin- . UKW-Rundstrahlantenne zugeführt und bildet die dung die Funktionsgeneratoren einen verstellbaren 5 eine Komponente des abgestrahlten Navigations-Widerstand enthalten. · / signals.

Besonders günstige Abstimmverhältnisse ergeben Das am Ausgang 20 auftretende zusammengesetzte

sich nach einer anderen Weiterbildung dadurch, daß Signal wird außerdem an einen Modulationsunterdie Varaktordiodenbrücke eine auf die mittlere plus drücker 22 angekoppelt, der am Ausgang 24 den dem zweifachen der kleinsten Kapazität abstimmbare io modulationsfreien 110-MHz-Träger abgibt. Der Mo-Induktivität enthält. dulationsunterdrücker 22 ist in herkömmlicher Weise

Es kann auch eine günstige Abstimmung erreicht aufgebaut und kann beispielsweise eine hoch gewerden, indem die Varaktordiodenbrücke bei einer sättigte Röhrenverstärkerstufe mit AVR-Rückkoppanderen Weiterbildung auf die kleinste Kapazität der lung aufweisen. Unter dem Einfluß der automati-Dioden abstimmbare, parallel zu den Brücken- i_S sehen Verstärkungsregelung wird in Verbindung mit ausgängen liegende Induktivitäten enthält. der im gesättigten Zustand arbeitenden Röhre die

Eine günstige Abstimmung ergibt sich gemäß Verstärkung der Stufe eine umgekehrte Funktion einer anderen Ausführungsform der Erfindung eben- der Amplitude der Hüllkurve, so daß am Ausgang falls, wenn die Varaktordiodenbrücke in jedem Ein- 24 ein konstantes Ausgangssignal erscheint,
gangskreis ein Paar von auf die mittlere Kapazität ₂₀ Der Ausgang 24 des Modulationsunterdrückers ist der Dioden abstimmbaren Induktivitäten enthält. mit dem Eingang einer Varaktordioden-Brücken-

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung schaltung 26 verbunden, die, wie im folgenden näher von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den erläutert, zwei Brücken mit je vier Zweigen auf-Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt · . weist, die über einen gemeinsamen Eingang gespeist

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß 25 werden. Die Brückenschaltung 26 hat zwei Ausaufgebauten Funknavigationsanlage, gänge 28 und 30, die mit dem Eingang der UKW-

F i g. 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild Rundstrahlantenne für die variable Phase gekoppelt der Brückenschaltung nach der Erfindung,. sind.

F i g. 3 eine grafische Darstellung der Kennlinie Die Aufgabe der Schaltung 26 besteht darin, zwei

einer in Sperrichtung vorgespannten Varaktordiode, 30 Zweiseitenbandsignale mit unterdrücktem Träger an

F i g. 4 eine Darstellung der Wellenformen der den Ausgängen 28 und 30 zu bilden, deren Moduvon den Funktionsgeneratoren auf Grund eines lationshüllkurven um 90° gegeneinander phasensinusförmigen Eingangssignals erzeugten Ausgangs- verschoben sind. Mit Hilfe dieser beiden Signale signale, und der Rundstrahlcharakteristik erzeugt die An-

Fig. 5 ein Schaubild des der Schaltung nach 35 tenne ein Strahlungsdiagramm mit einer Richtkeule, F i g. 2 zugeführten Trägerwellerieingangssignals und die um den Antennenstandort mit 30 Umdrehungen der von der Schaltung abgegebenen modulierten pro Sekunde rotiert.
Ausgangssignale, . Beispiele für Antennensysteme, die in Verbin-

Fig. 6 schematisch ein elektrisches Schaltbild des dung mit der Anlage nach der Erfindung verwend-Phasenschiebers und der beiden Arten von Funk- 40 bar sind, sind die 47 898-VOR-Antenne der Wilcox tionsgeneratoren sowie Electric Company, Kansas City, Missouri, sowie die

Fig. 7 eine Teilansicht eines Brückenzweigs der in der USA.-Patentschrift 2 746 039 beschriebene Schaltung nach Fig. 2, aus der die gegenseitige Antenne. Derartige Antennen weisen eine Rund-Verbindung eines Funktionsgenerators und einer strahleingangsklemme zur Aufnahme des am Aus-Varaktordiode hervorgeht. ' 45 gang 20 des AM-Modulators 12 erscheinenden Si

gnals sowie zwei dem variablen Phasensignal zuge-

Allgemeine Beschreibung der Navigationsanlage ordnete Eingangsklcmmen zur Aufnahme der beiden

Zweiseitenbandsignale mit unterdrücktem Träger

F i g. 1 zeigt eine VHF-Allrichtungs-Leitslrahl- auf, die an den Ausgängen 28 und 30 der Schaltung bakenanlage, bei der beispielsweise eine Träger- 50 26 anliegen, wobei die kombinierten Signale die oben frequenz von 110 MHz verwendet wird. Das Aus- diskutierte umlaufende Richtkeule bilden,
gangssignal des Trägcrwcllcngcnerators 10 wird dem Die Schaltung 26 hat vier Steuereingänge 32, 34,

einen Eingang eines AM-Modulators 12 zugeführt. 36 und 38, die mit den Ausgängen von Funktions-Ein Modulationssigna] mit einer Frequenz von generatoren 40, 42, 44 bzw. 46 gekoppelt sind. Wie 9960Hz wird von der Signalquellc 14 erzeugt und 55 im folgenden noch näher erläutert ist, steuern die an den einen Eingang eines FM-Modulators 16 an- Funktionsgencratorcn 40 bis 46 die Schaltung .26 gelegt. Das 9960-Hz-Signal kann als Hilfsträger bc- derart, daß dem 110-MHz-Träger die gewünschte trachtet werden, da es mittels eines 30-Hz-Modu- Modulation aufgedrückt wird. Die Funktionsgeneralationssignals einer Signalqucllc 18 frequenzmoduliert (_Orcn arbeiten in Abhängigkeit von dem 30-Hzisl. Entsprechend I-ig. 1 werden der Hilfsträger und 60 Signal der Quelle 18, das im folgenden als Primär-' das 30-Hz-ModiilationssignaI in dem FM-Modu- signal bezeichnet wird. Dieses Primärsignal wird Iatorl6 kombiniert und dann dem AM-Modulator einem Phasenschieber 48 zugeführt, der das Signal 12 als Modiilationssignal füi den 1 K)-MHz-Trägcr in zwei Sckundärsignalc mit 90° Phasendifferenz zügeliilirl. aufspaltet. Die Sekundärsignalc sind sinusförmig

Am Ausgang 20 des AM-Modulalots 12 steht ein G5 und haben die gleiche Frequenz wie das Primär-Signal in Form des 1 K)-M I Iz-Ti agc is, der mil dem signal. Das eine der Sekundärsignale erscheint am Aiisjvinj'ssignal des I-M-Modulalois amplituden Aiisj'.anj', 50 des Phasenschiebers 48 und wird an die moduliert isl, das scinnseits eine Miltenfieqiini/ Fiinltionspencialorni 40 und 42 angekoppelt, wäh-

rend das andere Sekundärsignal am Ausgang 52 des Phasenschiebers 48 auftritt und an die Funktionsgeneratoren 44 und 46 angekoppelt wird.

Dadurch, daß der Modulationsunterdrücker 22 zur Bildung des unterdrückten 110-MHz-Trägers für das Antennensignal mit variabler Phase benutzt wird, statt die Brückenschaltung 26 unmittelbar mit dem Generator 10 zu koppeln, werden das Rundstrahlantennensignal und " das variable Phasen-Antennensignal in ihrer Phase gegenseitig festgelegt, so daß jede Trägerphasendifferenz vermieden wird, die auf Grund zwischengeschalteter Modulatorstufen eintreten könnte.

Das Goniometer

Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaltbild der Brückenschaltung 26, die Eingangsklemmen 24 a und 24 b, Ausgangsklemmen 28 a und 28 b, Ausgangsklemmen 30α und 30 b, Steuereingangsklemmen 32 a, 34 a, 36 a und 38 a sowie eine Steuerklemme 32 b, 34 b, 36 b, 38 b aufweist, die eine gemeinsame Rückleitung bildet. Die Klemmenbezeichnung nach Fig. 2 (Bezugszahl und Index α oder b) entspricht der Klemmenbezeichnung nach Fig. 1, so daß die Fig. 1 und 2 leicht miteinander in Bezug gebracht werden können.

Die Schaltung 26 ist mit zwei Brücken versehen, die je vier Zweige und einen mit den Klemmen 24 a und 24 ft gekoppelten gemeinsamen Eingang aufweisen. Die beiden Brücken haben getrennte Ausgänge, die durch die Klemmen 28 a, 28 ft bzw. 30 a, 30 ft dargestellt sind. Zu der linken Brücke gehören die Zweige 54, 56, 58 und 60, zu der rechten Brücke die Zweige 62, 64, 66 und 68. In jedem Arm liegt eine elektrisch steuerbare Regelimpedanz, die Varaktordioden 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82 und 84 in den Armen 54 bis 68 umfassen. In den Zweigen der beiden Brücken liegen ferner Kondensatoren, die mit den betreffenden Dioden in Reihe geschaltet sind. Diese Kondensatoren sind mit 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98 und 100 bezeichnet, die in den Armen 54 bis 68 angeordnet sind.

Eine abstimmbare Induktivität 102 liegt parallel zu dem gemeinsamen Brückeneingang. Die Arme 54, 56, 62 und 64 sind an den Knotenpunkten 104 und 106 mit der einen Seite des Eingangs, die Arme 58, 60, 66 und 68 am Knotenpunkt 108 mit der anderen Seite des Eingangs verbunden. Abstimmbare Induktivitäten 110 und 112 liegen parallel zu den Ausgängen der Brücken. Die Induktivität 110 ist in Reihe mit zwei veränderlichen Induktivitäten 114, zwei Koppelkondensatoren 116 und der einen Wicklung eines Symmetrieübertragers 118 geschaltet. In ähnlicher Weise liegt die Induktivität in Reihe mit zwei veränderlichen Induktivitäten 120, zwei Koppelkondensatoren 122 und der einen Wicklung eines Symmetrieübertragers 124. Die Symmetrie-Übertrager 118 und 124 haben ein Übersetzungsverhältnis von 1:1. Die Sekundärwicklung jedes Übertragers ist, wie veranschaulicht, mit den betreffenden Ausgangsklemmen verbunden.

Eine feste Vorspannung (Gleichspannung) wird von einer nicht veranschaulichten Stromquelle zwischen eine positive Klemme 126 und die gemeinsame RücklciUing oder Masse gelegt. Die Gleichspannung, wird der linken Brücke der Schallung 26 über den Leiter 128 und die HF-Drosscl 130 zugeführt, die mit der einen Seite der abstimmbaren Induktivität 110 verbunden ist. Der rechten Brücke wird die Gleichspannung über die HF-Drossel 132 zugeführt, die mit der einen Seite der abstimmbaren Induktivität 112 in Verbindung steht. HF-Drosseln 134, 136, 138 und 140 sind mit den Steuereingangsklemmen 32 a, 34 a, 36 a bzw. 38 a verbunden und koppeln diese Klemmen mit den Zweigen 62, 64, 54 bzw. 56. Eine HF-Drossel 142 liegt in Reihe mit der gemeinsamen Rückleitung. HF-Drosseln 144, 146, 148 und 150 sind, wie veranschaulicht, in die Brükken eingeschaltet, so daß die Zweige 58, 60, 66 und 68 durch die gleichen Signale gesteuert werden wie die Zweige 56, 54, 64 bzw. 62.

Fig. 3 zeigt die Kapazitätskennlinie einer in Sperrichtung vorgespannten Varaktordiode. In dem Diagramm ist die zwischen Kathode und Anode der Diode angelegte Sperrspannung als Abszisse, die Kapazität der Diode als Ordinate aufgetragen. F i g. 3 zeigt eine nicht sinusförmige Eingangsspannung 151. Die Kennlinie der Diode ist mit 152 bezeichnet. Die Kennlinie 152 verläuft nichtlinear; wenn jedoch die veranschaulichte nicht sinusförmige Spannung an die Diode angelegt wird, wird entsprechend der Sinuswelle 154 eine sinusförmige Kapazitätsänderung erhalten. Das Diagramm läßt erkennen, daß die angelegte Spannung 151 periodisch sein, aber Halbperioden ungleicher Dauer und ungleicher Augenblicksamplitude haben muß, um eine sinusförmige Änderung der Kapazität der Varaktordiode zu bewirken.

Die Modulation der Trägerwelle erfolgt mit Hilfe der Brückenschaltung 26 durch wiederholtes Abgleichen und Verstimmen der Brücken, wie dies im folgenden noch näher erläutert ist. Die Aussteuerung beider Brücken zwischen dem abgeglichenen Zustand und dem verstimmten Zustand erfolgt durch Änderung der Kapazität der Brückenzweige, und zwar auf elektronischem Wege mit Hilfe von zeitveränderlichen Steuersignalen, die an die Varaktordioden in den Brückenzweigen angelegt werden. Um eine sinusförmige Modulation der Trägerwelle mit Trägerunterdrückung zu bewirken, muß die Kapazität der Brückenarme mit einer Frequenz von 30Hz, die mit der Frequenz des vonder Quelle 18 erzeugten Primärsignals übereinstimmt, sinusförmig geändert werden.

F i g. 3 zeigt die erwünschte Kapazitätsschwankung der Varaktordiode für den Fall, daß die zusätzliche Brückenzweigkapazität gegenüber der Kapazität der Diode vernachlässigbar ist. Infolgedessen ist die Änderung der Diodenkapazität sinusförmig veranschaulicht. In der Praxis können jedoch die Kapazität des in jedem Zweig zur Gleichspannungsabblockung vorgesehenen Koppelkondensators und Streukapazitäten eine Diodenkapazitätsänderung erfordern, die von der Sinusform abweicht und derart ausgewählt ist, daß die Gesamtkapazilät jedes Brückenzweigs eine sinusförmige Änderung erfährt. Um die Darstellung zu vereinfachen, ist jedoch vorliegend angenommen, daß die Brückenzweigkapazität gegenüber der Kapazität der Diode vernachlässigbar ist.

Die Funktionsgencratorcn, die die erforderlichen nicht sinusförmigen Steuersignale für die Brücke liefern, sind in' F i g. 6 gezeigt. Der Phasenschieber 48 ist auf der linken Seile der scheniatischcn Darstellung veranschaulicht. Er ist in herkömmlicher Weise ausgeführt und weist zwei Ilingangsklcmmcn

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156 auf, die mit dem Ausgang der 30-Hz-Quelle 18 gekoppelt sind. Das den Klemmen 156 zugeführte Primärsignal wird mit Hilfe der ftC-Komponenten des Phasenschiebers in die beiden Sekundärsignale umgewandelt. Das eine Sekundärsignal tritt an der Ausgangsleitung 52 auf und hat gegenüber dem Primärsignal einen Phasenvoreilwinkel von 45°. Das andere Sekundärsignal erscheint an der Ausgangsleitung 50 und hat mit Bezug auf das Primärsignal einen Phasennacheilwinkel von 45°.

Da die Schaltung der Funktionsgeneratoren 40 und 44 sowie der Generatoren 42 und 46 übereinstimmt, sind in F i g. 6 nur die Generatoren 44 und 46 schematisch dargestellt. Der Funktionsgenerator 46 weist eine Reihe von Widerständen 158, 160, 162, 164, 166, 168, 170, 172, 174, 176, 178, 180, 182 und 184 auf, die in der veranschaulichten Weise miteinander verbunden und mit der Ausgangsleitung 52 des Phasenschiebers 48 gekoppelt sind. Der Widerstand 168 ist in Form zweier in Reihe geschalteter Widerstände veranschaulicht, von denen der eine verstellbar ist und als Trimmer dient. Bei dieser Anordnung bildet der verstellbare Abschnitt des Widerstands 168 einen Teil einer selbsttätigen Fehlerkorrektureinrichtung zur Kompensation von Keulenformfehlern während des Betriebs der Navigationsanlage.

Eine Speise-Gleichspannung wird an den Funktionsgenerator 46 über die Klemmen 186 und 188 angelegt, von denen die Klemme 186 negativ und die Klemme 188 positiv ist. Festkörperdioden (Halbleiterdioden) 190, 192, 194, 196 und 198 sind in der veranschaulichten Weise mit der Widerstandsreihe gekoppelt und bilden mit dieser den wellenformenden Teil der Schaltung. Das Ausgangssignal der Diode 190 steuert einen Feldeffekttransistor 200 mit Quelle 200 a, Senke 200 ft und Tor 200 c. Der Feldeffekttransistor 200 steuert seinerseits einen pnp-Transistor 202, der das Generatorausgangssignal an einen Ausgangsübertrager 204 gibt. Die Sekundärwicklung des Übertragers 204 liegt an den Steuereingangsklemmen 38 a und 386 der Brückenschaltung.

Wird als Varaktordiode in jedem Brückenzweig eine Diode vom Typ Philco V-4091 verwendet und ist die zusätzliche Kapazität des Brückenzweigs gegenüber der Diodenkapazität vernachlässigbar, wird ein Ausgangssignal der gewünschten Wellenform mit Widerständen 158 bis 184 erhalten, die wie folgt bemessen sind:

/?158 200kOhm

K160 52,3 kOhm

Λ162 10,5 kOhm

Ä164 11,3 kOhm

Λ166 28kOhm

Λ168 , 39bis64kOhm

Λ170 15kOhm

Λ172 12,4kOhm

R174 13,3 kOhm

R176 15,0 kOhm

Ä178 17,4 kOhm

Ä180 9,09 kOhm

Ä182 32,4 kOhm

Λ184 lOOkOhm

Die Schaltung des Funktionsgenerators 44 ist ähnlich der oben für den Generator 46 beschriebenen Schaltung ausgelegt. Der Unterschied zwischen beiden Generatoren liegt in der Polung der an die Klemmen 186' und 188' angelegten Spannung sowie der Polung der Dioden 190' bis 198'. Im übrigen entspricht die Schaltung des Generators 44 derjenigen des Generators 46 einschließlich der Dimensionierung der Widerstände 158' bis 184'. Die Sekundärwicklung des Ausgangsübertragers 204' ist mit den Steuereingangsklemmen 36 a und 36 b der Brückenschaltung 26 verbunden.

F i g. 4 zeigt die Eingangs- und Ausgangssignale der Funktionsgeneratoren. Die Sinuswelle 206 entspricht dem an den Ausgängen 50 oder 52 des Phasenschiebers 48 erscheinenden Signal. Wären beide an den Ausgängen 50 und 52 anstehenden Signale veranschaulicht, würden diese um 90° gegeneinander phasenverschoben sein. Dementsprechend läßt F i g. 4 die Phasenbeziehung zwischen dem Signal am Ausgang 52 und den von den Funktionsgeneratoren 40 und 42 erzeugten Signalen bzw. die Phasenbeziehung zwischen dem Signal am Ausgang 52 und den von den Funktionsgeneratoren 44 und 46 abgegebenen Signalen erkennen. Wie ersichtlich, erzeugen die beiden A-Funktionsgeneratoren 40 und 44 ein Signal 208, dessen Phase mit derjenigen des sinusförmigen Sekundärsignals 206 übereinstimmt. Das Signal 208 hat einen breiten, verhältnismäßig flachen, positiven Teil 210 und einen verhältnismäßig spitzen negativen Teil 212, der, bezogen auf die Bezugslinie oder Achse 214, größere Amplitude aufweist. Der Teil 210 hat größere Dauer als der Teil 212, so daß ungleiche Halbperioden entstehen, obwohl die Periodendauer des Signals 208 mit derjenigen des sinusförmigen Signals 206 übereinstimmt.

Das Signal 216 eines der B-Generatoren 42 oder 46 entspricht dem Signal 209, mit der Ausnahme, daß die beiden Signale um 180° gegeneinander phasenverschoben sind. Daraus folgt, daß die Ausgangssignale der Funktionsgeneratoren 40 und 42 um 180° gegeneinander verschoben sind und in gleicher Weise auch die Ausgangssignale der Funktionsgeneratoren 44 und 46 eine gegenseitige Phasenverschiebung von 180° aufweisen. Da ferner die an den Ausgängen 50 und 52 des Phasenschiebers 48 erscheinenden Sekundärsignale eine 90°-Phasendifferenz aufweisen, haben die Funktionsgeneratoren 40, 44, 42 und 46 relative Phasenwinkel von 0, 90, 180 bzw. 270°.

Arbeitsweise

Die Funktion jedes der Brückenzweige der beiden Brücken der Schaltung 26 ergibt sich ohne weiteres aus F i g. 7. Dort ist ein von der übrigen Schaltung getrennter Zweig 56 veranschaulicht, so daß die Wirkung der Varaktordiode 72 leicht zu verstehen ist. Eine Gleichspannungsquelle 218 ist zwischen der positiven Anschlußklemme 126 und der negativen Klemme oder gemeinsamen Rückleitung 38 b dargestellt. Die Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 204 des Funktionsgenerators 46 ist an die Klemmen 38 b und 38 a angeschlossen. Die Klemme 386 bildet zugleich die gemeinsame Rückleitung für die drei weiteren, in Fig. 7 nicht gezeigten Funktionsgeneratoren.
Die · Quelle 218 und die Sekundärwicklung des

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Übertragers 204 liegen funktionsmäßig in Reihe, so information enthalten. Der Träger wird dabei unterdaß die resultierende Potentialdifferenz zwischen drückt, so daß an jedem Brückenausgang nur ein Kathode und Anode der Diode 72 der Summe des Zweiseitenbandsignal verbleibt. Infolge der 90°- von diesen beiden Spannungsquellen abgegebenen Phasenverschiebung zwischen den beiden Sekundär-Potentials entspricht. Das in der Sekundärwicklung 5 Signalen an den Ausgängen 50 und 52 des Phasendes Übertragers 204 erzeugte Signal ist der von der Schiebers 48 haben die Modulationshüllkurven die-Quelle 218 abgegebenen konstanten Spannung ser Signale eine gegenseitige Phasenverschiebung wechselweise gleich- bzw. entgegengerichtet. Dies von 90°.

folgt ohne weiteres auch aus F i g. 4, da die Grund- In F i g. 5 ist die Eingangsträgerwelle bei 236 darlinie oder Bezugsachse 220 des Signals 216 den Wert io gestellt. Die an den Brückenausgängen 28 und 30 der von der Quelle 218 abgegebenen konstanten erhaltenen Ausgangssignale mit unterdrücktem Spannung darstellt. Auf diese Weise vermittelt diese Träger sind bei 238 und 240 gezeigt. Die gestrichelkonstante negative Spannung der Varaktordiode eine ten Linien nach F i g. 4 verbinden gleiche Zeitpunkte feste Vorspannung in Sperrichtung, die variiert wird, der Zeitachsen der jeweiligen Wellenformen und wenn der Funktionsgenerator wechselweise der 15 lassen deutlich erkennen, daß die HF-Zweiseiten-Quelle 218 entgegenwirkt bzw. diese unterstützt. In bandsignale mit dem HF-Träger ständig in Phase der Mitte der Periode des Signals 216, die mit dem oder gegen diesen um 180° phasenverschoben sind. Nulldurchgang des sinusförmigen Sekundärsignals So läßt z. B. die Wellenform 238 erkennen, daß bei 206 zeitlich zusammenfällt, bewirkt eine in Fig. 3 242 eine Phasenumkehr des HF-Signals erfolgt, bei 222 gezeigte Spannung, daß die Kapazität der ao Würde die Wellenform 238 für eine längere Zeit-Diode einen Wert annimmt, der bei 224 auf der spanne als gemäß F i g. 5 dargestellt, wäre zu er-Kapazitätsachse des Diagramms angedeutet ist. Der kennen, daß eine Phasenumkehr auch bei 244 und •Kapazitätswert bei 224 ist gleich dem mittleren Wert 246 erfolgt. In ähnlicher Weise erfährt die Wellender Kapazität der Diode bei dem Übergang zwischen form 240 eine HF-Phasenumkehr bei 248 und 250. dem Höchstwert 226 und dem Kleinstwert 228. 25 Die Phasenumkehrpunkte der Wellenform 238 fallen

Das Ausgangssignal des Funktionsgenerators nach zeitlich mit den Zeitpunkten zusammen, in denen F i g. 7 hat die Aufgabe, die an der Diode 72 an- die Brücke mit den Zweigen 54, 56, 58 und 60 abliegende Spannung zwischen einem negativen Höchst- · geglichen ist. In ähnlicher Weise entsprechen die wert (230 in Fig. 4) und einem negativen Kleinst- Umkehrpunkte der Wellenform 240 zeitlich den wert (232 in Fig. 4) zu variieren. Entsprechend der 30 Augenblicken, in denen sich die Brücke mit den Kennlinie nach F i g. 3 hat dies eine sinusförmige Armen 62, 64, 66 und 68 im abgeglichenen Zustand Änderung der Kapazität der Diode 72 innerhalb einer befindet. Bei der Wellenform 238 entspricht der Teil Periode zur Folge, die der Periode des Ausgangs- der Welle zwischen den Punkten 244 und 242 einer signals an der Sekundärwicklung des Übertragers Verstimmung der Brücke in der einen Richtung, 204 entspricht. Die sinusförmige Schwankung der 35 während der Teil der Wellenform zwischen den Diodenkapazität entspricht frequenzmäßig dem am Punkten 242 und 246 erkennen läßt, daß die Brücke Ausgang 52 des Phasenschiebers 48 auftretenden durch den abgeglichenen Zustand hindurchgelaufen Sekundärsignal 206, dessen Frequenz seinerseits mit ist und in entgegengesetzter Richtung verstimmt ist. der Frequenz des 30-Hz-Primärsignals der Quelle 18 Gleiches gilt für die andere Brücke der Schaltung übereinstimmt. 40 26 entsprechend den an den Stellen 248 und 250

Infolge des Vorhandenseins des Kondensators 88 der Wellenform 240 auftretenden Phasenumkeh-

fließt kein Gleichstrom oder merklicher Anteil des rungen.

30-Hz-Stroms zum Knotenpunkt 106 oder über die Aus F i g. 5 geht hervor, daß die Modulations-HF-Drossel, so daß die Wirkung des Funktions- hüllkurven der Wellenformen 238 und 240 um 90° generators und der Quelle 218 auf die Diode 72 be- 45 gegeneinander phasenverschoben sind. Die Höchstschränkt bleibt. Der einzige dabei fließende Strom amplituden der Hüllkurve der Wellenform 238 ist der Reststrom, der über den in Sperrichtung vor- treten bei 252 und 254 auf, während die Ampligespannten Leitfähigkeitsübergang der Diode fließt. tudenmaximader Wellenform 240 bei 256, 258 und Der Kondensator 88 verhindert jedoch nicht, daß 260 erscheinen. Diese 90°-Phasenverschiebung zwiüber den Zweig 56 die Trägerwelle läuft, die den 50 sehen den Modulationshüllkurven der beiden Zwei-Zweig an dem Knotenpunkt 106 erreicht. seitenbandausgangssignale der Schaltung 26 folgen

Entsprechend Fig. 2 ist die Kathode der Diode aus der 90°-Phasenverschiebung zwischen den bei-

72 mit dem Ausgang der Brücke am oberen Ende den 30-Hz-Sekundärsignalen, die über den Phasen-

der Induktivität 110 verbunden. Infolgedessen wird schieber 48 an die Funktionsgeneratoren 40, 42 und ein Weg für die hochfrequente Trägerwelle gebildet, 55 44, 46 angelegt werden. Die Modulationshüllkurven

der von dem Eingang der Brücke über die sinus- beinhalten die 30-Hz-Modulationsinformation. Der

förmig schwankende Kapazität in Form der Diode Träger wird mittels der VOR-Antenne zugesetzt.

72 zum Brückenausgang läuft. Die abstimmbare Induktivität 102 im Eingang der

Betrachtet man die Arbeitsweise der Gesamt- Schaltung 26 wird so abgestimmt, daß sie mit einem schaltung, so ergibt sich, daß die Kapazitäten der 60 Kapazitätswert in Resonanz kommt, der gleich der

verschiedenen Zweige der beiden Brücken ständig mittleren Kapazität einer der Varaktordioden plus

sinusförmig geändert werden, was seinerseits eine dem Zweifachen der kleinsten Kapazität der. Diode

Verstimmung der Brücken zunächst in der einen ist. Die mittlere Kapazität ist in F i g. 3 bei 224 an-

Richtung und dann in der anderen Richtung ver- gedeutet, während die kleinste Kapazität bei 228 ursacht. Dies bewirkt zusammen, daß in jeder Brücke 65 auf der Kapazitätsachse des Diagramms dargestellt

der Hochfrequenzträger in zwei Seitenbänder auf- ist. Dabei wird davon ausgegangen, daß sämtliche

geteilt wird, die die den Seitenbändern mittels der Varaktordioden der Schaltung 26 ähnliche Kenn-

Varaktordioden aufgedrückte 30-Hz-Modulations- linien haben.

Die veränderlichen Induktivitäten 110 und 112, die parallel zu den Brückenausgängen liegen, sind so abgestimmt, daß sie mit einem Kapazitätswert in Resonanz kommen, der in F i g. 3 bei 228 gezeigt ist und der kleinsten Kapazität einer der Varaktordioden entspricht. Jedes Paar der veränderlichen Induktivitäten 114 und 120 ist auf Resonanz mit einem Kapazitätswert entsprechend der Kapazität

224 nach F i g. 3 abgestimmt, die der mittleren Kapazität einer der Varaktordioden entspricht. Die Abstimmung der verschiedenen Induktivitäten kann während des Betriebs der Anlage vorgenommen werden. Auch jede Einstellung der Funktionsgeneratoren durch Änderung des Werts des Widerstandes 168 (oder 168') kann im Betrieb erfolgen, um ein optimales Arbeiten der Anlage zu gewährleisten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Goniometer für ein Funkfeuer mit einer Trägerquelle, Generatoren zur Erzeugung sinusförmiger niederfrequenter und mittelfrequenter Modulationssignale, einem Frequenzmodulator zur Vereinigung der beiden Modulationssignale zur Bildung eines kombinierten Modulationssignals, einem Amplitudenmodulator zur Modulation des Trägers mit dem kombinierten Modulationssignal, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Antennenanordnung aus Rundstrahlantenne und gekreuztem Richtantennensystem mit mit Hilfe des resultierenden Mo-

• dulationssignals moduliertem Träger und zweier aus einer Amplitudenmodulation des Trägers mit Hilfe des niederfrequenten Modulationssignals hervorgegangener Seitenbandsignale mit unterdrücktem Träger, deren Modulationshüllkurven so um eine vorbestimmte Phase gegeneinander verschoben sind, gekennzeichnet durch einen Modulationsunterdrücker (22) zur Erzeugung eines modulationsfreien Trägers (236) in Phase mit dem modulierten Träger an der Antennenanordnung (20), wobei der Träger (20) direkt von dem modulierten Träger für die Rundstrahlantenne gewonnen wird, vier Funktionsgeneratoren (40, 42, 44, 46) zur direkten Erzeugung von verzerrten Steuersignalen (208, 216) der Modulationsfrequenz, einen Doppelbrückenamplitudenmodulator (26) mit von den Steuersignalen (208, 216) beaufschlagten Varaktordioden (70 bis 76 bzw. 78 bis 84) als von diesen Steuersignalen abhängige Impedanzen in den Brückenzweigen (54 bis 60 bzw. 62 bis 68) zur Erzeugung zweier sinusförmiger Seitenbandsignale mit unterdrücktem Träger vorbestimmter relativer Phasenverschiebung (0 oder 90°), wobei die verzerrten Steuersignale (208, 216) so geformt sind, daß unter Berücksichtigung der nichtlinearen Charakteristik der Varaktordioden (70 bis 76 bzw. 78 bis 84) sinusförmige Seitenbandschwingungen entstehen.

2. Elektronisches Goniometer .nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsgeneratoren (40, 42, 44, 46) Wellenformer (158 bis 198 und 158' bis 198') enthalten, die den Steuersignalen einen die nichtlineare Charakteristik der Varaktordiode kompensierenden Amplitudenverlauf geben (Fig. 6).

3. Elektronisches Goniometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zweigen (54 bis 60 bzw. 62 bis 68) der Varaktordiodenbrücke (26) Kondensatoren (86 bis 92 bzw. 94 bis 100) zur Gleichstromspannungsabblockung vorgesehen sind.

4. Elektronisches Goniometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsgeneratoren (44, 46 und 40, 42) und Phasenschieber (48) die Phasen der Steuersignale derart gegeneinander verschieben, daß die von ihnen abhängigen Impedanzen in den Brückenzweigen der beiden Brückenschaltungen (54 bis 60 und 62 bis 68) die Brücken abwechselnd abgleichen.

5. Elektronisches Goniometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale periodische Signale mit gleicher Periodendauer sind, daß mit den Varaktordioden (70 bis 76) der einen Brückenschaltung (54 bis 60) erste Funktions-Generatoren (44, 46) gekoppelt sind, die erste Steuersignale abgeben, die eine solche gegenseitige Phasenlage haben, daß die eine Brückenschaltung mit Takt der halben Periode kurzzeitig abgeglichen ist und daß mit den Varaktordioden (78 bis 84) der anderen Brückenschaltung (62 bis 68) zweite Funktions-Generatoren (40, 42) gekoppelt sind, die zweite Steuersignale abgeben, daß die andere Brückenschaltung ebenfalls im Takt der halben Periode kurzzeitig abgeglichen ist.

6. Elektronisches Goniometer nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Phasenschieber (48) bewirkte Phasenverschiebung zwischen den ersten und zweiten Steuersignalen gleich der Phasenverschiebung zwischen den Modulationshüllkurven ist.

7. Elektronisches Goniometer nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Funktions-Generatoren (44, 46 bzw. 40, 42) jeweils zwei Steuersignale abgeben, die jeweils um 180° gegeneinander phasenverschoben sind.

8. Elektronisches Goniometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Brückenschaltungen jeweils vier Brückenzweige (54 bis 60 bzw. 62 bis 68) aufweisen, die paarweise mit je einem der Steuersignale beaufschlagt sind.

9. Elektronisches Goniometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulationsunterdrücker (22) zur Erzeugung eines Eingangssignals konstanter Amplitude eine automatische Verstärkungsregelung enthält.

10. Elektronisches Goniometer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktions-Generatoren (40, 42, 44, 46) zur Kompensation von Keulenfehlern einen verstellbaren Widerstand (268) enthalten.

11. Elektronisches Goniometer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Varaktordiodenbrücke (26) eine auf die mittlere plus dem zweifachen der kleinsten Kapazität abstimmbare Induktivität (102) enthält.

12. Elektronisches Goniometer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Varaktordiodenbrücke (26) auf die kleinste Kapazität der Dioden abstimmbare, parallel zu den Brückenausgängen liegende Induktivitäten (110, 112) enthält.

13. Elektronisches Goniometer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, die Varaktordiodenbrücke (26) in jedem Eingangskreis ein Paar von auf die mittlere Kapazität der Dioden abstimmbaren Induktivitäten (114, 120) enthält.