DE1591118B2 - Verfahren zur erzeugung eines drehfunkfeuers und einrichtung zur durchfuehrung und auswertung des verfahrens - Google Patents

Description

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abhängig variable 30-Hz-Signal liefert, wobei die gekennzeichnet wird. Der rundabgestrahlten Kompo-Einrichtung gemäß der Erfindung dadurch erweitert nente der hochfrequenten Energie wird die 30-Hzwird, daß Einrichtungen zur Azimutfeinmessung Frequenz über einen mit 30 Hz frequenzmodulierten vorhanden sind, daß auf eine NF-Kennung anspre- Unterträger von 9,96 kHz aufgeprägt. Somit können chende Schalteinrichtungen vorgesehen sind, die das 5 in jedem Punkt des Strahlungsfeldes aus der wirkazimutunabhängige 30-Hz-Signal bei empfangener samen HF-Energie die azimutabhängige 30-Hz-NF-Kennung auf die Einrichtungen zur Azimutfein- Schwingung und die dem 9,96-kHz-Unterträger aufmessung auf schalten, die ihrerseits eine weitere modulierte 30 Hz azimutunabhängige Schwingung Phasenvergleichseinrichtung enthalten und aus dem durch Demodulation und Filtern gewonnen werden, azimutabhängig variablen und dem azimutunabhängi- io Aus der Phasenverschiebung läßt sich durch entgen 30-Hz-Signal eine Steuerspannung für die Azi- sprechende Phasenvergleichsschaltungen der Azimutmutfeinanzeige ableiten. winkel ablesen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand Bei der herkömmlichen Verwirklichung eines

weiterer Unteransprüche. VOR-Drehfunkfeuers wird von einem Oszillator-

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfin- 15 teil 3, der aus einem Oszillator 4 und einem Verviel-

dung ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigt fächer 5 besteht, eine zwischen 108 und 118 MHz

F i g. 1 ein Blockschaltbild der sendeseitigen An- liegende Trägerfrequenz F erzeugt, die einer Modu-

Iage eines gemäß der Erfindung modifizierten VOR- lationsstufe 6 zugeführt wird. Der 30 Hz frequenz-

Drehfunkfeuers, modulierte Unterträger von 9,96 kHz wird in einem

F i g. 2 ein Blockschaltbild der sendeseitigen An- 20 Generatorteil 7 erzeugt. Dieser Generatorteil 7 um-

lage eines gemäß der Erfindung modifizierten VOR- faßt einen 60-Hz-Generator 8, der einen mil

Drehfunkfeuers mit digitaler Phasen- und Frequenz- 30 U/sek umlaufenden Synchronmotor 9 ansteuert,

regelung, Dieser Synchronmotor 9 dreht einerseits über eine

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines gemäß der Erfin- mechanische Verbindung 10, die umlaufende Richtdung modifizierten VOR-Empfängers, 25 antenne 2 und andererseits ein Tonrad 11, das auf

F i g. 4 die Aufteilung des Azimutvollkreises in seinem Umfang eine Vielzahl von Zähnen aufweist. 8 Feinmeßsektoren auf Grund eines erfindungsgemäß Das Tonrad läuft an einem mit einer Spule versehemodifizierten VOR-Drehfunkfeuers. Permanentmagneten vorbei, dessen magnetischer

Das VOR-System gemäß der Erfindung besteht Fluß durch die vorbeilaufenden Zähne des Tonrades

aus den herkömmlichen VOR-Einrichtungen, die 30 geändert wird, und eine entsprechende Spannung

durch Zusatzeinrichtungen ergänzt werden. Im Block- in der Spule erzeugt. Bei einem Unterträger von

schaltbild gemäß F i g. 1 sind diese Zusatzeinrich- 9,96 kHz, der mit 30 Hz frequenzmoduliert werden

tungen mit A bezeichnet und umfassen die von der soll, besitzt das mit 30 U/sek umlaufende Tonrad

strichpunktierten Linie eingefaßten Teile. Im Inter- 332 Zähne, die jedoch mit einer veränderlichen

esse eines besseren Verständnisses der Wirkungsweise 35 Teilung über den Umfang des Tonrades verteilt sind

der Erfindung wird zunächst die grundsätzliche und daher in der Spule eine Spannung erzeugen, die

Arbeitsweise des VOR-Drehfunkfeuers für das her- dem mit 30 Hz frequenzmodulierten 9,96-kHz-Unter-

kömmliche System beschrieben. träger entspricht. Diese Spannung wird einem Modu-

Dieses VOR-Drehfunkfeuer besteht aus zwei ver- lator 12 zugeführt und mit der Morsekennung von schiedenen Antennen, denen eine hochfrequente 40 der Senderkennungseinrichtung 13 sowie mit einer Energie zugeführt wird. Die Antenne 1 weist eine Sprachfrequenz von der Einrichtung 14 überlagert. Rundstrahlcharakteristik auf, und die Antenne 2 eine In der Modulationsstufe 6 wird die vom Modulator umlaufende Richtcharakteristik. Die Umlaufgeschwin- 12 gelieferte Spannung dem Träger F in Form einer digkeit der Richtantenne beträgt 30 U/sek. Die hoch- Amplitudenmodulation aufgeprägt. Nach entsprechenfrequente Energie wird den beiden Antennen derart 45 der Verarbeitung in der Endstufe 15 wird der moduzugeführt, daß die Einzelfelder der beiden Antennen lierte Träger über die Rundstrahlantenne 1 abge-1 und 2 hochfrequent in Phase sind, so daß das strahlt. Über eine nicht dargestellte Verbindung wird gesamte Strahlungsfeld gleich der algebraischen der modulierte Träger F einer Stufe zur Modulations-Summe beider Komponenten der abgestrahlten unterdrückung 16 und dann der Richtantenne 2 zu-HF-Energie ist. Aus dieser algebraischen Summe der 5° geleitet. In der Stufe zur Modulationsunterdrückung beiden Komponenten lassen sich in einem beliebigen 16 wird die Modulation von dem Träger F wieder Punkt des Strahlungsfeldes eine mit der Umlauf- entfernt, der dann über die umlaufende Richtgeschwindigkeit der Richtantenne, d. h. eine mit antenne 2 abgestrahlt wird. Dadurch erhält man die 30 Hz amplitudenmodulierte Komponente feststellen. notwendige Phasen- und Frequenzstarrheit zwischen Die Phase dieser Amplitudenmodulation ist abhängig 55 den beiden HF-Komponenten. Insoweit entspricht von der Empfangseinrichtung, d. h. sie ist dem Azi- das VOR-Drehfunkfeuer der herkömmlichen Anlage, mut φ proportional. Um diese azimutabhängige Um diese Anlage zur Azimutfeinmessung gemäß Phasenlage für eine Winkelbestimmung ausnutzen der Erfindung zu erweitern, wird die Verbindung zwizu können, muß eine Bezugsphase vorhanden sein, sehen der Endstufe 15 und der Stufe zur Moduladie von der zweiten Komponente der im hoch- 60 tionsunterdrückung 16 über einen Richtkoppler 20 frequenten Strahlungsfeld wirksamen Energie ge- und die Verbindung zwischen der Stufe 16 und der liefert wird. Diese zweite Komponente wird durch Richtantenne 2 über einen HF-Schalter 21 geführt,
eine 30-Hz-Schwingung dargestellt, deren Phase Der Zusatzteil A enthält einen quarzgesteuerten azimutunabhängig ist. Diese Bezugsfrequenz wird HF-Oszillator 22, dessen Frequenz- und Phasenlage, von der rundabgestrahlten Feldkomponente geliefert, 65 wie im folgenden beschrieben wird, in einem starren so daß durch die in Winkelgraden ausgedrückte Verhältnis zu der vom Generatorteil 7 gelieferten Phasenverschiebung zwischen der Bezugsfrequenz 30-Hz-Frequenz gehalten wird. Die Frequenz des und der Umlauffrequenz direkt der Azimutwinkel φ Oszillators 22 wird in einer Vervielfacherstufe 23 auf

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eine zweite um 30 Hz neben dem von der Rund- messung Verwendung finden, indem nur die Rundstrahlantenne abgestrahlten ungerichteten Träger F Strahlantenne 1 und die Zusatzantenne 29 eine liegenden Zusatzfrequenz F-Af gebracht. Dieser HF-Energie abstrahlt und die umlaufende Richtunmodulierten Zusatzfrequenz wird eine im Oszilla- antenne abgeschaltet ist. Für eine Azimutfeinmessung tor 25 erzeugte und im Modulator 26 verstärkte NF- 5 mit z. B. 8 Feinmeßsektoren wird die Rundstrahl-Kennung überlagert. Von der Endstufe 24 wird die- antenne 1 in einem Abstand von 2 λ von der Zusatzser Zusatzträger über einen Richtkoppler 27 und antenne 29 angeordnet. Da die von der Zusatzeinen HF-Schalter 28 an die Zusatzantenne 29 mit antenne abgestrahlte Zusatzfrequenz F—Λ / um 30Hz Rundstrahlcharakteristik angelegt und von dieser neben der von der Rundstrahlantenne abgestrahlten Antenne abgestrahlt. io Trägerfrequenz F liegt, tritt eine 30-Hz-Schwebung

Damit die umlaufende Richtantenne 2 während der auf, deren Phase <x azimutabhängig ist. Damit kann

Feinmessung keine HF-Energie abgibt, wird der HF- man durch Vergleich der Phasen der azimutabhängi-

Schalter 21 von einer aus einem astabilen Multivibra- gen Schwebung α und des 30-Hz-Bezugsignals des

tor aufgebauten Taststufe 30 derart gesteuert, daß die vom VOR-Drehfunkfeuer abgestrahlten Trägers F das

von der Stufe zur Modulationsunterdrückung 16 ge- 15 Azimut feststellen. Für den azimutabhängigen Pha-

lieferte Energie nicht der umlaufenden Richtantenne 2 senwinkel α der Schwebung gilt die Gleichung:

sondern einer Kunstlast 31 zugeführt wird. Gleich- & = α12λ · 360° · sin φ
zeitig wird von der Taststufe 30 durch den HF-Schal-

ter 28 die Kunstlast 32 abgeschaltet, und der Rieht- wobei α der Abstand der beiden Rundstrahlantennen,

koppler 27 mit der Zusatzantenne 29 verbunden. 20 φ der Azimutwinkel und λ die Wellenlänge des

Durch diese Umschalteinrichtung kann das VOR- Trägers F ist.

Richtfunkfeuer in einem von den flugbetrieblichen Diese Gleichung enthält einen vieldeutigen ZuErfordernissen abhängigen Rhythmus auf Grob- und sammenhang zwischen der in einem beliebigen Punkt Feinmessung geschaltet werden. Eine Umschaltung des Strahlungsfeldes gemessenen Phasendifferenz im Rhythmus von jeweils 2 Sekunden für die Grob- 25 zwischen der Bezugsphase und der variablen Phase messung und 2 Sekunden für die Fernmessung erweist des Azimutbereichs φ von 0 bis 360°. Da der Phasensich für den praktischen Fall als günstig, da bei winkel α der Schwebung keinen größeren Wert als diesem Rhythmus nicht für eine Feinmessung geeig- 360° annehmen kann, ergibt sich eine Unterteilung nete VOR-Empfänger auf Grund der Trägheit der des Azimutbereichs φ von 0 bis 360° in Feinmeß-Anzeigeeinrichtungen noch nicht auf die von der 30 Sektoren, in welchen seinerseits der Phasenwinkel α Feinmessung zugeordneten Signale reagieren. der Schwebung den Wert von 0 bis 360° durchläuft

Zur genauen Funktion der Feinmessung ist es Auf Grund dieser Vieldeutigkeit des Phasenwinkels a.

unbedingt erforderlich, daß der Frequenzabstand des der Schwebung ist zunächst eine Azimutgrobmessung

von der Rundstrahlantenne 1 abgestrahlten Haupt- notwendig, um den Feinmeßsektor festzustellen, in

trägers und dem von der Rundstrahlantenne 29 ab- 35 welchem der zu messende Azimutwinkel φ liegt, der

gestrahlten Zusatzträgers 30 Hz beträgt und ein kon- dann mit Hilfe der beschriebenen Feinmessung sehr

stantes Phasenverhältnis zwischen der 30-Hz-Fre- viel genauer bestimmt werden kann. Wie aus F i g. 4

quenzmodulation des VOR-Drehfunkfeuers und dem ersichtlich, sind die Feinmeßsektoren unterschiedlich

Frequenzabstand von 30Hz der beiden Sender be- groß, wobei sich bei einem 2 λ Antennenabstand je

steht. Aus diesem Grund ist eine Frequenz- und 40 vier Feinmeßsektoren mit einem Azimutbereich von

Phasenregelung vorgesehen. 30° und vier weitere Feinmeßsektoren mit einem

Zur Frequenzregelung wird ein Teil der der Rund- Azimutbereich von 60° ergeben. In dem 30°-Sektor

Strahlantenne 1 zugeführten Energie im Richtkoppler erhält man eine 12fache Genauigkeitssteigerung

20 abgegriffen und über einen Begrenzer 35 und eine gegenüber dem herkömmlichen VOR-System, wo-

Trennstufe 36 dem Frequenzregelglied 37 zugeführt. 45 gegen in dem 60°-Sektor die Genauigkeitssteigerung

An diesem Frequenzregelglied liegt auch der aus- nur 6fach ist.

gekoppelte Teil der Energie des der Rundstrahl- In F i g. 2 ist ein gemäß der Erfindung modifiziertes

antenne 29 zugeführten Zusatzträgers über den Be- VOR-Drehfunkfeuer dargestellt, bei dem das starre

grenzer 38 an. Die Begrenzer 35 und 38 sind not- Phasen- und Frequenzverhältnis des 30-Hz-Abstands

wendig, um die Modulationen und den Träger sowie 50 zwischen dem Zusatzträger F-Af und dem unge-

den Zusatzträger zu entfernen. Hierzu können z. B. richteten Träger F mit Hilfe einer digitalen Regelung

zwei antiparallel geschaltete Dioden Verwendung aufrechterhalten wird.

finden, denen ein Bandfilter nachgeschaltet ist, mit Die digitale Regelung umfaßt einen Schmittrigger

dem die durch die Dioden erzeugte Rechteckfrequenz 45, dessen Ausgang über eine Inversionsstufe 46 mit

wieder in eine Sinusspannung umgewandelt wird. 55 einem NOR-Gatter 47 und über eine weitere Inver-

Im Frequenzregelglied 37 wird eine frequenz- sionsstufe 49 mit einem NAND-Gatter 48 verbunden

abhängige Gleichspannung U—f(Af) erzeugt, mit ist. Ein mit der Trennstufe 36 und dem Richtkoppler

welcher der Oszillator 22 z. B. mittels einer Kapa- 27 verbundener Mischer 50 ist mit seinem Ausgang

zitätsdiode entsprechend nachgezogen wird. Zur mit einem Schmittrigger 51 verbunden, dessen einer

Phasenregelung wird der mit 30Hz frequenzmodu- 60 Ausgang direkt mit einem Summenverstärker 53 und

lierte 9,96-kHz-Unterträger am Tonrad 11 abgegrif- dessen anderer Ausgang über eine Inversionsstufe 52

fen und in einem Demodulator 39 demoduliert. Das mit dem Summenverstärker 53 verbunden ist. Das

30-Hz-Signal der Differenzfrequenz A f wird einer Ausgangssignal des Summenverstärkers 53 wird je-

Triggerstufe 40 zugeführt, mit dem der Oszillator 22 -_, weils an den zweiten Eingang des NAND-Gatters 48

getriggert wird. Die Triggerung des Oszillators kann 65 und NOR-Gatters 47 angelegt. Die Ausgänge der

z. B. mittels einer Pindiodenschaltung erfolgen. ^Β ■"" beiden Gatter sind symmetrisch an einen Differential-

Mit dem beschriebenen Zusatzteil A kann ein her- verstärker 54 angeschlossen, der über eine Integrier-

kömmliches VOR-Richtfunkfeuer zur Azimutfein- schaltung aus den Elementen 55 und 56 am Eingang

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eines weiteren Summenverstärkers 57 liegt. Eine Für die Azimutanzeige wird das 30-Hz-Bezugs-

frequenz- und phasenabhängige Gleichspannung am signal von dem Demodulator 71 über einen VerAusgang des Summenverstärkers 57 wird an den stärker 90 in einer später beschriebenen Weise einem Oszillator 22 zur Phasen- und Frequenzregelung an- automatischen Resolver 91 zugeführt, der eine gelegt. . ... 5 Phasenverschiebung des 30-Hz-Bezugssignals bein F i g. 3 ist ein gemäß der Erfindung modifizierter wirkt. Dieses Signal wird über einen Tiefpaß 92, yOR-Empfanger dargestellt, der aus einem konven- einen Verstärker 93, einen Propeller-Modulationstionellen Empfängerteil und einem Zusatzteil besteht, filter 94 und einen weiteren Verstärker 95 einer welcher in F i g. 3 mit strichpunktierten Linien um- Phasenvergleichsstufe 96 zugeleitet. geben und mit B bezeichnet ist. i° Das variable 30-Hz-Signal gelangt vom Demodu-

Im folgenden werden zunächst die Teile des her- Iator62 über einen Tiefpaß 100, einen Verstärker kömmlichen VOR-Empfängers beschrieben, die 101, einen Propeller-Modulationsfilter 102 und einen einerseits zum Anpeilen eines herkömmlichen VOR- weiteren Verstärker 103 ebenfalls zu der Phasen-Drehfunkfeuers geeignet sind und in der modifizierten vergleichsstufe 96. Die in der Phasenvergleichsstufe Ausführung zur Azimutgrobmessung verwendet 15 96 erzeugte Gleichspannung wird einem Umformer werden. Die von der Antenne 60 aufgenommene 104 zugeführt, in eine Wechselspannung umgewandelt HF-Energie wird zunächst in einem Überlagerungs- und anschließend verstärkt. Mit dieser verstärkten teil 61 durch mehrfache Umsetzung auf 500 kHz Gleichspannung wird ein Servomotor 105 versorgt, Zwischenfrequenz heruntergemischt. Die 500-kHz- der einmal den Rotor des Differentialsynchros 106 Zwischenfrequenz wird einem Demodulator 62 zu- 20 bewegt und zum anderen den Rotor des automageleitet und weiter demoduliert. Die am Demodu- tischen Resolvers 91 so lange dreht, bis die Phase latorausgang liegende NF setzt sich aus dem 30 Hz des 30-Hz-Bezugssignals in Quadratur mit der des frequenzmodulierten 9,96-kHz-Signal, dem variablen variablen 30-Hz-Signals an der Phasenvergleichs-30-Hz-Signal sowie einem die Sprache und Kennung stufe 96 liegt.

enthaltenden Signal zusammen. Der letztere Teil 25 Die Gleichspannung am Ausgang der Phasenwird über einen Rauschbegrenzer 63 dem Sprach- vergleichsstufe ist dann 0, so daß sich der Rotor filter 64 und Verstärker 65 zugeführt, so daß die des Differentialsynchros 106 nicht mehr weiterdreht. Möglichkeit besteht,, die Stationskennung und Der Differentialsynchro überträgt eine Spannung Sprache über Kopfhörer oder Lautsprecher in einer zum Azimutanzeigegerät, welches das dieser Span-Wiedergabeeinheit 66 wahrzunehmen. 3° nung entsprechende Azimut φ anzeigt.

Dem NF-Teil des VOR-Empf ängers wird das Insoweit entspricht die bisherige Beschreibung des

30 Hz frequenzmodulierte 9,96-kHz-Bezugssignal VOR-Empfängers der herkömmlichen Bauweise und und das variable 30-Hz-Signal zugeführt. Aus diesen kann ohne Veränderung in einem gemäß der Erfinbeiden Signalen werden im NF-Teil des Empfängers dung modifizierten VOR-Empf anger zur Azimutgrobeinerseits ein Signal für die Kursanzeige und anderer- 35 messung verwendet werden.

seits ein Signal für die Azimutanzeige gewonnen. Die für den modifizierten VOR-Empf anger ver-

Dazu ist der Empfänger im wesentlichen in zwei wendeten Zusatzteile B umfassen im wesentlichen Zweige aufgeteilt, in denen jeweils ein Phasen- eine Relaisgruppe und deren Ansteuerung für die vergleich zwischen dem 30-Hz-Bezugssignal und Umschaltung von Grob- auf Feinmessung und einen dem variablen 30-Hz-Signal stattfindet. Beiden Zwei- 40 zusätzlichen der Azimutfeinmessung zugeordneten gen ist jedoch der aus dem Verstärker 70 der Begren- Anzeigekanal.

zerstufe 72 und dem Demodulator 71 bestehende Teil Für die Azimutfeinmessung wird das vom De-

zur Demodulation des 30-Hz-frequenzmodulierten modulator 62 abgegebene NF-Signal einem Filter 110 9,96-kHz-Signals gemeinsam, aus dem das 30-Hz- zugeführt, das die NF-Kennung aussiebt und an einen Bezugssignal gewonnen wird. 45 Schmittrigger 111 anlegt. Die NF-Kennung ist in dem

Das variable 30-Hz-Signal wird für die Kurs- Signalgemisch nur dann enthalten, wenn auf Grund anzeige über einen Tiefpaß 80, einen Verstärker 81, der Tastung das Drehfunkfeuer zur Azimutfeinmeseinen Propeller-Modulationsfilter 82 und einen wei- sung zur Verfügung steht. Die während der Feinteren Verstärker 83 der Phasenvergleichsstufe 84 zu- meßphase am Schmittrigger 111 gewonnene Ausgeführt. Mit dem Propeller-Modulationsfilter 82 wer- 50 gangsspannung speist einerseits eine Lampe 112, die den die in dem variablen 30-Hz-Signal enthaltenen dem Flugzeugführer den Zustand der Fein- oder störenden Modulationen, die durch die umlaufenden Grobmessung anzeigt, und andererseits drei Um-Propellerblätter entstehen, ausgefiltert. schaltrelais 113 a, 113 £ und 113 c. An Stelle der

Der Phasenvergleichstufe 84 wird das demodu- drei Relais kann ohne weiteres ein einziges Relais lierte 30-Hz-Bezugssignal über einen Resolver 73, 55 mit entsprechenden Kontaktsätzen Verwendung fineinen Tiefpaß 74, einen Verstärker 75, einen Pro- den. Diese Relais schalten die Umschaltkontakte al peller-Modulationsfilter 76 und einen weiteren Ver- a2,blb2undclc2.

stärker 78 zugeführt. Die Durchschaltung vom De- Für die Feinkursanzeige enthält der Zusatzteil B

modulator 71 über den Resolver 73 zum Tiefpaß 74 mit mehreren 2?C-Phasendrehglieder 114 und 115, wird im folgenden noch ausführlich beschrieben. In 60 die eine Korrelation der Phasenlage zwischen Grobdem nicht dargestellten Kursanzeigegerät wird mit und Feinmessung herstellen. Für das beschriebene einem Kurswähler der Resover73 von Hand derart Ausführungsbeispiel mit einem Antennenabstand von eingestellt,-daß beim Fliegen des gewünschten Kurses von 2 λ und dementsprechend auftretenden Feinmeßdie Ausgangsgleichspannung der Phasenvergleichs- Sektoren mit 30° und 60° sind zwei i?C-Phasenstufe84 auf Grund der herrschenden Phasenverhält- 65 glieder erforderlich, und zwar das eine für die nisse zwischen dem variablen 30-Hz-Signal und dem 30°-Sektoren und das andere für die 60°-Sektoren. 30-Hz-Bezugssignal 0 ist, d. h. der Kurszeiger in Die Umschaltung vom einen ÄC-Phasendrehglied Nullage steht auf das andere erfolgt mit Hilfe eines mechanischen

Schalters 116, der während der Einstellung des Resolvers 73 entsprechend umschaltet.

Für die Azimutfeinmessung wird das 30-Hz-Bezugssignal über den Verstärker 90, den Umschaltkontakt c 2 einem Resolver 120 zugeführt und über einen Tiefpaß 121, einen Verstärker 122, einen Propeller-Modulationsfilter 123 sowie einen weiteren Verstärker 124 der Phasenvergleichsstufe 125 zugeleitet. An dieser liegt auch das variable 30-Hz-Signal vom Verstärker 103. In der Phasenvergleichsstufe 125 wird eine der Phasendifferenz der beiden 30-Hz-Signale entsprechende Gleichspannung erzeugt und in einem Umformer 126 in eine Wechselstromspannung umgewandelt. Die verstärkte Spannung wird einem Servomotor 127 zugeleitet, der einmal den Rotor eines Differentialsynchros 128 bewegt und andererseits den Rotor des automatischen Resolvers 120 so lange dreht, bis die Phase des Bezugssignals mit der des variablen Signals an der Phasenvergleichstufe 125 in Phasenquadratur liegt.

Die Ausgangsspannung des Differential-Synchros wird an die Azimutanzeige 107 über den Grob-Feinschalter 108 angelegt.

Die Umschaltung von Grob- auf Feinmessung und umgekehrt erfolgt durch die Relais 113 a, 113 & und 113 c, die während dem Empfang der NF-Kennung für die Feinmessung erregt werden. Durch das Relais 113 α wird der Umschaltkontakt ala2, durch das Relais 113 b der Umschaltkontakt b 1 b 2 und das Relais 113c der Umschaltkontakt clc2 betätigt. In der in F i g. 3 dargestellten Lage der Umschaltkontakte ist der VOR-Empfanger auf Azimutfeinmessung eingestellt und durch die Umschaltkontakte al,bl das dem jeweiligen Feinmeßsektor entsprechende jRC-Phasendrehglied in den Signalweg des 30-Hz-Bezugssignals zur Phasenvergleichsstufe 84 der

ίο Kursanzeige eingeschaltet. Das 30-Hz-Bezugssignal wird außerdem durch den Umschaltkontakt c2 in den Signalweg für die Azimutfeinmessung eingespeist.
Das gemäß der Erfindung modifizierte VOR-System bietet den Vorteil, daß durch eine verhältnismäßig einfache Erweiterung vorhandener VOR-Drehfunkfeuer und der herkömmlichen VOR-Empfänger die bisherige Azimutmessung durch eine Feinmessung ergänzt werden kann, bei der die bisherige Anlage zur Azimutgrobmessung herangezogen wird. Dabei läßt sich wie bisher eine Azimutgenauigkeit von ±2° für die Grobmessung und mit der modifizierten Anlage eine Genauigkeit von besser als + 0,03° erzielen. Dies ist von besonderem Vorteil, da sich das in der zivilen Luftfahrtnavigation weitverbreitete VOR-System damit den erhöhten Genauigkeitsanforderungen billig und schnell anpassen läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines Drehfunkfeuers im UKW-Bereich für Luftfahrtnavigation, bei dem zur Azimutgrobmessung mit einer Rundstrahlantenne ein Träger von 108 bis 118 MHz mit einer 9,96-kHz-Amplitudenmodulation, die ihrerseits mit 30 Hz frequenzmoduliert ist, ungerichtet abgestrahlt wird, und bei dem mit einer mit 30 U/sek umlaufenden Richtantenne nur der Träger abgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Azimutfeinmessung während einer kurzzeitigen Unterbrechung der für die Azimutgrobmessung verwendeten Abstrahlung der umlaufenden Richtantenne (2) dem über die Rundstrahlantenne (1) abgestrahlten ungerichteten Träger (F) eine zweite Zusatzfrequenz (F-Af) derart überlagert wird, daß eine azimutabhängige 30-Hz-Phasenschwebung entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zusatzfrequenz (F- Af) von einer Zusatzantenne (29) mit Richtstrahlcharakteristik abgestrahlt wird, die in einem vorzugsweise dem ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge des ungerichteten Trägers (F) entsprechenden Abstand von der Rundstrahlantenne (1) angeordnet ist, und daß die zweite Zusatzfrequenz (F- Af) um 30 Hz neben dem von der Rundstrahlantenne abgestrahlten Träger (F) liegt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstrahlantenne (1) und die Zusatzantenne (29) zur Erzeugung von acht Feinmeßsektoren, in welchen jeweils der Phasenwinkel <x der Schwebung 360° durchläuft, in einem Abstand von 2 λ der Wellenlänge des ungerichteten Trägers (F) angeordnet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Zusatzfrequenz (F- Af) eine NF-Kennung überlagert wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem ein 108- bis 118-MHz-Signal erzeugenden Oszillatorteil, einem ein mit 30Hz frequenzmodulierten 9,96-kHz-Signal erzeugenden Generatorteil und mit der über Modulations- und Endstufen angesteuerten Rundstrahlantenne sowie umlaufenden Richtantenne, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzantenne (29) über einen ersten HF-Schalter (28) mit einem Zusatzoszillatorteil (22, 23, 24) für die Erzeugung des zweiten, um 30 Hz neben dem von der Rundstrahlantenne abgestrahlten ungerichteten Träger (F) liegenden Zusatzfrequenz (F- Af) verbunden ist, daß zwischen der Endstufe (15) und der Richtantenne (2) ein zweiter HF-Schalter (21) angeordnet ist, der im Zusammenwirken mit dem ersten HF-Schalter (28) wechselweise die Zusatzantenne (29) oder die umlaufende Richtantenne (2) einschaltet, und daß Einrichtungen zur Phasen- und Frequenzsteuerung (35 bis 40) vorhanden sind, die den 30-Hz-Abstand der zweiten Zusatzfrequenz (F- Af) vom ungerichteten Träger (F) in einem starren Phasen- und Frequenzverhältnis zu der vom Generatorteil (7) gelieferten 30-Hz-Frequenz halten.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Taststufe (30) den ersten HF-Schalter (28) und den zweiten HF-Schalter (21) in einem Tastrhythmus von vorzugsweise 2 Sekunden wechselweise betätigt.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Frequenz- und Phasensteuerung (35 bis 40) eine Frequenzregelstufe (37) enthalten, die einerseits mit dem über die Rundstrahlantenne (1) abgestrahlten Täger (F) und andererseits mit der von der Zusatzantenne (29) abgestrahlten zweiten Zusatzfrequenz (F- f) beaufschlagt ist und eine Spannung zur Frequenzregelung des 30-Hz-Frequenzabstandes an den Zusatzoszillatorteil (22 bis 24) abgibt.

8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Frequenz- und Phasensteuerung (35 bis 40) einen die Phase des 30-Hz-Signals des Generatorteils ermittelnden FM-Demodulators (39) umfassen, der eine Spannung zur Phasenregelung des 30-Hz-Frequenzabstands liefert, mit der der Zusatzoszillator (22) über eine Triggerstufe (40) steuerbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Frequenz- und Phasensteuerung aus Kabelleitungen bestehen, die den Zusatzoszillatorteil phasen- und frequenzstarr in Abhängigkeit von dem 30-Hz-Signal des Generatorteils (7) steuern.

10. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Frequenz- und Phasensteuerung (39 bis 57) aus einer digitalen Phasen- und Frequenzregelung bestehen.

11. Einrichtung zur Auswertung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem von der Empfangsantenne gespeisten Überlagerungsempfänger, der an seinem Demodulatorausgang das mit 30 Hz frequenzmodulierte 9,96-kHz-Signal und das azimutabhängig variable 30-Hz-Signal liefert, einer Demodulatorstufe zur Gewinnung des azimutunabhängigen 30-Hz-Bezugssignals aus dem 30Hz frequenzmodulierten 9,96-kHz-Signal, und mit Phasenvergleichseinrichtungen zur Bestimmung des Azimuts und der Kursanzeige durch die Messung des Phasenwinkels zwischen dem azimutabhängig variablen 30-Hz-Signal und dem azimutunabhängigen 30-Hz-Bezugssignal, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Azimutfeinmessung vorhanden sind, daß auf die NF-Kennung ansprechende Schalteinrichtungen (110 bis 113) vorgesehen sind, die das azimutunabhängige 30-Hz-Bezugssignal bei empfangener NF-Kennung auf die Einrichtungen zur Azimutfeinmessung aufschalten, die ihrerseits eine weitere Phasenvergleichseinrichtung (125) enthalten, und aus dem azimutabhängig variablen 30-Hz-Signal und dem azimutunabhängigen 30-Hz-Bezugssignal eine Steuerspannung für die Azimutfernanzeige ableiten.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen ein am Demodulatorausgang des Überlagerungs-

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empfängers (62) liegendes Filter (110) zum Aus- die Azimutbestimmung mit wesentlich höherer Ge-

filtern der NF-Kennung einen dem Filter nach- nauigkeit möglich ist. Dabei sollen einerseits die

geschalteten von der NF-Kennung umschaltbaren vorhandenen Einrichtungen durch eine verhältnis-

Schalter (111) und ein oder mehrere die Grob- mäßig einfache und preiswerte bauliche Ergänzung und Feinumschaltung bewirkende Relais (113) 5 für das modifizierte VOR-System verwendbar sein,

umfassen. andererseits sollen jedoch die bisher benutzten Emp-

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, fangseinrichtungen in der bisher üblichen Weise dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur zusammen mit modifizierten VOR-Drehfunkfeuern Azimutfeinmessung grundsätzlich nach dem glei- weiterhin verwendbar sein.

chen Prinzip wie die an sich bekannte Ein- io Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch richtung zur Azimutgrobmessung aufgebaut ist, gelöst, daß zur Azimutfeinmessung während einer und daß die Einrichtungen (100 bis 103) zur kurzzeitigen Unterbrechung der für die Azimut-Gewinnung des azimutabhängig variablen 30-Hz- grobmessung verwendeten Abstrahlung der umlaufen-Signals für die Einrichtungen zur Azimutfein- den Richtantenne dem über die Rundstrahlantenne messung und Azimutgrobmessung gemeinsam ist. 15 abgestrahlten Träger eine zweite Zusatzfrequenz der-

14. Einrichtung nach einem der Ansprüchen art überlagert wird, daß eine azimutabhängige bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- 30-Hz-Phasenschwebung entsteht.

richtung zur Gewinnung des azimutunabhängigen Ein nach diesen Merkmalen der Erfindung be-

30-Hz-Signals für die Einrichtungen zur Azimut- triebenes Drehfunkfeuer bietet den Vorteil, daß nach fein- und Azimutgrobmessung bis zur Demodu- 20 einer in herkömmlicher Weise ausgeführten Azimutlatorstufe (71) für das mit 30 Hz modulierte grobmessung eine Azimutfeinmessung durchgeführt 9,96-kHz-Signal gemeinsam ist, daß hinter der wird, mit der sich die Genauigkeit der durch die Demodulatorstufe das Umschaltrelais (113) an- Grobmessung ermittelten Azimutangabe um zumingeordnet ist, mit dem die Einrichtungen (120 bis dest den Faktor 10 verbessern läßt.
128) zur Azimutfeinmessung oder die Einrichtun- 25 Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung läßt gen (91 bis 96 und 104 bis 106) zur Azimutgrob- sich die azimutabhängige 30-Hz-Phasenschwebung messung wechselweise an die Demodulatorstufe dadurch erzeugen, daß die zweite Zusatzfrequenz (71) anschaltbar ist. von einer Zusatzantenne mit Rundstrahlcharakteristik

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 abgestrahlt wird, die in einem vorzugsweise dem bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der 30 ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge des unge-Demodulatorstufe (71) ein oder mehrere weitere richteten Trägers entsprechenden Abstand von der von dem umschaltbaren Schalter (111) betätig- Rundstrahlantenne angeordnet ist, und daß die zweite bare Relais (113 a, 113 b, 113 c) angeordnet sind, Zusatzfrequenz um 30 Hz neben dem vor der Rundmit denen für die Feinmessung der Kursanzeige Strahlantenne abgestrahlten Träger liegt.
i?C-Phasendrehglieder (114, 115) in den Kurs- 35 In einem bevorzugten Anwendungsfall werden die anzeige-Signalweg schaltbar sind. Rundstrahlantenne und die Zusatzantenne zur Erzeu-

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gung von acht Feinmeßsektoren, in welchen jeweils gekennzeichnet, daß zumindest zwei wechselweise der Phasenwinkel α der Schwebung 360° durchläuft, einschaltbare i?C-Glieder für eine in acht Sek- in einem Abstand von 2 λ der Wellenlänge des ungetoren aufgeteilte Feinmessung vorgesehen sind. 40 richteten Trägers angeordnet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur Durchführung des Verfahrens die an sich be-

kannte Einrichtung mit einem 108- bis 118-MHz-

Signal erzeugenden Oszillatorteil, einem ein mit 45 30 Hz frequenzmodulierten 9,96-KHz-Signal erzeu-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung genden Generatorteil und mit der über Modulationseines Drehfunkfeuers im UKW-Bereich für Luft- und Endstufen angesteuerten Rundstrahlantenne fahrtnavigation (Visual Omnidirectional Range), bei sowie umlaufenden Richtantenne gemäß der Erfindern zur Azimutgrobmessung mit einer Rundstrahl- dung derart ergänzt, daß die Zusatzantenne über antenne ein Träger von 108 bis 118 MHz mit einer 50 einen ersten HF-Schalter mit einem Zusatzoszillator-9,96-KHz-Amplitudenmodulation, die ihrerseits mit teil für die Erzeugung der zweiten um 30Hz neben Hz frequenzmoduliert ist, ungeachtet abgestrahlt dem von der Rundstrahlantenne abgestrahlten ungewird und bei dem mit einer mit 30 U/sek umlaufen- richteten Träger liegenden Zusatzfrequenz verbunden den Richtantenne nur der Träger abgestrahlt wird. ist, daß zwischen der Endstufe und der Richtantenne Außerdem betrifft die Erfindung eine Einrichtung 55 ein zweiter HF-Schalter angeordnet ist, der im Zuzur Durchführung und Auswertung des Verfahrens. sammenwirken mit dem ersten HF-Schalter wechsel-

Das VOR-System ist zur Zeit das verbreitetste weise die Zusatzantenne oder die umlaufende Richtzivile Navigationssystem, das auf Grund der Verwen- antenne einschaltet, und daß Einrichtungen zur dung von UKW-Frequenzen relativ unempfindlich Phasen- und Frequenzsteuerung vorhanden sind, die gegen atmosphärische Störungen ist. Dieses VOR- 60 den 30^Hz-Abstand der zweiten Zusatzfrequenz vom System hat außerdem den Vorteil, daß die Anzahl ungerichteten Träger in einem starren Phasen- und der verfügbaren Kurse nicht beschränkt ist. Gegen- Frequenzverhältnis zu der vom Generatorteil gelieferüber anderen verhältnismäßig aufwendigen Naviga- ten 30-Hz-Frequenz halten.

tionssystemen ist der Fehler bei der Bestimmung des Eine Einrichtung zur Auswertung des Verfahrens

Azimuts verhältnismäßig groß und liegt ungefähr 65 umfaßt auf der Empfangsseite einen von der Empin der Größenordnung von + 2°. fangsantenne gespeisten Überlagerungsempfänger, der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das an seinem Modulationsausgang das mit 30Hz frevorhandene VOR-System derart zu modifizieren, daß quenzmodulierte 9,96-KHz-Signal und das azimut-