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Die Erfindung geht aus von einem Funknavigationssystem, wie es beispielsweise
aus der französischen Patentschrift 1 203 217 als bekannt entgegentritt. Bei einer
solchen Einrichtung wird von einer ersten festen Station ein Signal einer Frequenz
J2 und von einer zweiten festen Station ein Signal mit einer Frequenz f2 + f2 erzeugt
und ausgestrahlt. Diese Signale werden von der beweglichen Station empfangen, die
ihrerseits ein Signal einer Frequenz f1 f,rj= f2 f2 erzeugt und ausstrahlt. In den
beiden festen Stationen wird das Signal der Frequenz f1 empfangen, das erzeugte
Signal der Frequenz J2 bzw. J3 mit einem Faktor n frequenzvervielfacht, das frequenzvervielfachte
Signal der Frequenz n2 bzw. nf3 mit dem empfangenen Signal der Frequenz gemischt,
und aus dem Mischprodukt wird ein Signal der Frequenz nf2 i fi bzw. nja 1 fi ausgesiebt
und auf je einen Träger aufmoduliert abgestrahlt. In der beweglichen Station werden
die beiden Träger empfangen und die beiden Signale der Frequenzen nf2 1 f1 bzw.
nf3 1 fi durch Demodulation der Träger wiedergewonnen.
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Ferner wird je ein von den empfangenen Signalen der Frequenz f2 bzw.
fa abgeleitetes Signal mit dem Faktor n frequenzvervielfacht, und es wird jedes
dieser beiden vervielfachten Signale mit einem von dem erzeugten Signal der Frequenz
abgeleiteten Signal gemischt, und schließlich wird jeweils die Phase der so ermischten
Signale der Frequenz zwei fi bzw. flfg i fi mit derjenigen der empfangenen Signale
derselben Frequenz verglichen, wobei sich ein Maß für die Entfernungen von der ersten
und der zweiten festen Station ergibt.
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Nach der Erfindung ist im Empfänger für die bewegliche Station eines
derartigen Navigationssystems zusätzlich ein Oszillator zu rErzeugung eines Signals
einer Frequenz f,vorgesehen sowie ein erster Mischer, dem das Signal der Frequenz
f4 und die empfangenen Signale der Frequenzen J2 und f, zugeführt werden, ferner
dem ersten Mischer nachgeschaltete Filter zur Aussiebung von Signalen der Frequenzen
f4 i f und f4 1 f3 aus dem Mischprodukt des ersten Mischers, von denen je eines
einem der beiden Frequenzvervielfacher zur Erzeugung der beiden von den empfangenen
Signalen abgeleiteten Signale zugeführt wird, und schließlich ein weiterer Frequenzvervielfacher
mit dem Vervielfachungsfaktor n, dem das Signal der Frequenz f4 vom Oszillator zugeführt
wird und dessen Ausgangssignal der Frequenz nf, zusammen mit dem erzeugten Signal
der Frequenz, einem zweiten Mischer zugeführt wird, dessen Ausgangssignal der Frequenz
nf, f1 den beiden Mischern zur Erzeugung der ermischten Signale der Frequenz nf2
i fi bzw. nf, 1 fi zugeführt wird.
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Durch diese Anordnung wird - bei Verringerung der Störanfälligkeit
- die Genauigkeit erhöht, mit der die zum Phasenvergleich herangezogenen Signale
der Frequenz nf2 i fi bzw. nf2 i fi gewonnen werden können.
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Im folgenden wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen ist folgendes wiedergegeben:
F i g. 1 besteht aus drei Teilfiguren 1 A, 1B und !C, die ein Funknavigationssystem
zeigen, bei dem der Empfänger der beweglichen Station erfindungsgemäß ausgestattet
ist. Dabei zeigt F i g. 1A die erste feste Station, F i g. 1 B die zweite feste
Station und F i g. 1 C die bewegliche Station;
F i g. 2 zeigt, wie die Teilfiguren
1 A, 1 B und 1 C zusammenzusetzen sind; F i g. 3 zeigt, wiederum in drei Teilfiguren
3 A, 3 B und 3 C, ein etwas anderes Funknavigationssystem mit einem erfindungsgemäßen
Empfänger für die bewegliche Station, wobei die Überlagerungsfrequenzen als Seitenbänder
einer Hauptnavigationsfrequenz übertragen werden. Dabei zeigt wiederum F i g. 3A
die erste feste Station, F i g. 3B die zweite feste Station und F i g. 3 C die bewegliche
Station; F i g. 4 zeigt wieder, wie die Teilfiguren 3 A, 3B und 3 C zusammenzusetzen
sind.
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F i g. 1 C zeigt eine mobile Station, über der links eine erste und
rechts eine zweite feste Station zu denken ist. Es kann beispielsweise angenommen
werden, daß diese festen Stationen (F i g. 1A und 1 B) an Land und von der mobilen
Station durch eine Küstenlinie getrennt angeordnet sind, die durch eine Doppellinie
10 angedeutet ist. Die mobile Station kann als ein Schiff, ein Flugzeug oder sonst
ein bewegliches Fahrzeug angesehen werden.
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Die mobile Station hat einen Oszillator 12, der einen Sender 14 speist,
der ein erstes Navigationssignal über eine Antenne 16 ausstrahlt. Als Oszillatorfrequenz
soll beispielsweise die Frequenz 3300, 400 kHz angenommen werden, die über die Antenne
16 an beide festen Stationen abgestrahlt wird. Die Frequenz von 3303,400 wird außerdem
einem Mischer oder einer Überlagerungsschaltungl8 zugeführt. Die mobile Station
ist außerdem mit einem Oszillator 20 versehen, der beispielsweise eine Frequenz
von 1700,000 kHz erzeugt.
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Dieses Signal wird einer Multiplikationsschaltung 22 zugeführt, welche
die Signalfrequenz beispielsweise verdoppelt. Das so gewonnene Signal wird der Mischschaltung
18 zugeführt. Das der Mischschaltung 18 entnommene Schwebungsdifferenzsignal mit
der Frequenz 99,600 kHz wird weiteren Mischschaltungen 24 und 26 zu einem noch zu
erläuternden Zwecke zugeführt. Das Ausgangssignal des Oszillators 20 gelangt außerdem
an eine Mischschaltung 28, der ein weiteres Eingangssignal zugeführt wird, das von
einer Hochfrequenzverstärkerschaltung 30 abgeleitet wird, die von einer Antenne
32 gespeist wird. Die Antenne 32 empfängt Signale der festen Stationen, wie weiter
unten noch erläutert wird.
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Das Ausgangssignal der Mischschaltung 28 der mobilen Station wird
Bandfiltern 34 und 36 zugeführt.
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Diese sieben nur die Differenzfrequenzsignale des Mischers 28 aus.
Das Ausgangssignal des Filters 34 wird in der Schaltung 38 mit einem bestimmten
Faktor, in diesem Falle mit dem Faktor 2, multipliziert. Auf ähnliche Weise wird
die Frequenz des Ausgangssignals des Filters 36 in der Schaltung 40 verdoppelt.
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Das Ausgangssignal der Schaltung 38 wird als zweites Eingangssignal
auf die Mischschaltung 24 gegeben.
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Das Ausgangssignal der Schaltung 40 wird als zweites Eingangssignal
auf die Mischschaltung 26 gegeben. Das Ausgangssignal der Mischschaltung 24 wird
als ein Eingangssignal auf ein Phasenwinkelmeßgerät 42 gegeben. Das Ausgangssignal
der Mischschaltung 26 wird als ein Eingangs signal auf ein Phasenwinkelmeßgerät
44 gegeben.
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In der mobilen Station wird eine Hochfrequenzverstärkerschaltung
46 durch eine Antenne 48 mit einem Überlagerungs- oder Schwebungsfrequenzsignal
versorgt, welches von der ersten festen Station übertragen worden ist. Die Verstarkerschaltung
46 speist eine Detektorschaltung 50, welche die Modulation vom
Träger
trennt. Das Ausgangssignal des Detektors 50 wird als zweites Eingangssignal auf
das Phasenwinkelmeßgerät 42 gegeben. Das Schwebungsfrequenzsignal, welches von der
zweiten festen Station übertragen worden ist, wird nach dem Empfang mittels der
Antenne 52 in der Schaltung 54 verstärkt, in der Schaltung 56 gleichgerichtet und
als zweites Eingangssignal auf das Phasenwinkel meßgerät 44 gegeben.
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Die erste feste Station ist mit einem Oszillator 58 versehen, welcher
eine Senderschaltung 60 speist, die ein Signal ausstrahlt, das beispielsweise ein
Frequenz von 1650,015 kHz hat. Das Ausgangssignal des Oszillators 58 wird außerdem
auf eine Multiplikationsschaltung 64 gegeben, welche beispielsweise die Frequenz
dieses Signals mit 2 multipliziert und dann auf eine Mischschaltung 66 gibt. Die
Mischschaltung 66 wird außerdem von einem Hochfrequenzverstärker 68 gespeist, welcher
Signale von einer Antenne 70 empfängt. Die Verstärkerschaltung 68 ist so abgestimmt,
daß sie das Signal mit der Frequenz 3300,400 kHz der mobilen Station verstärkt.
Die erste feste Station ist außerdem mit einem Bandpaßfilter 72 versehen, welches
das Differenzsignal mit der Frequenz 0,370 kHz aus dem Mischer 66 aussiebt; dieses
entsteht, da der Oszillator 58 eine Frequenz von 1650,015 kHz aufweist. Das Ausgangssignal
des Filters 72 wird über eine Schaltung 74 zur automatischen Verstärkungsregelung
auf den Verstärker 68 gegeben und wird außerdem dem Relaissender 76 zugeführt. Der
Sender 76 strahlt ein Trägersignal über die Antenne 78 aus, welches beisp elsweise
eine Frequenz von 1775,000 kHz hat, auf welches das Signal mit der Frequenz 0,370kHz
aufmoduliert ist, welches in dem Mischer 66 erzeugt wurde. Dieses modulierte Signal
wird in dem Detektor 50 der mobilen Station gleichgerichtet.
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Die zweite feste Station ist gleich ausgebildet wie die erste feste
Station, die Komponenten weisen deshalb die gleichen Bezugsziffern auf mit Ausnahme
des Oszillators 58', welcher eine etwas verschiedene Frequenz gegenüber dem Oszillator
58 in der ersten festen Station erzeugt. Beispielsweise erzeugt der Oszillator 58'
eine Frequenz von 1650,425 kHz. Das Filter ist mit 72' bezeichnet und läßt die Frequenz
von 0,450kHz durch. Der Relaissender ist mit 76' bezeichnet, da sein Träger etwas
verschieden von dem des Relaissenders 76 ist. Der Relaissender 76' strahlt eine
Trägerfrequenz von 1785,000 kHz aus.
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In der mobilen Station ist der Verstärker 30 so abgestimmt, daß er
die Frequenz von 1650,015 kHz der ersten festen Station und die Frequenz von 1650,425
kHz der zweiten festen Station verstärkt. Das Filter 34 siebt die Frequenz 49,985kHz
aus, aber sperrt die Frequenz 49,575 kHz. Das Filter 36 läßt die Frequenz 49,575
durch und sperrt die Frequenz 49,985 kHz. Der Verstärker 46 ist auf die Frequenz
1775,00 kHz und die entsprechenden Seitenbänder abgestimmt, wodurch der Detektor
50 die Modulation mit der Frequenz 0,370 kHz der ersten Station von dem Träger trennen
kann, nicht aber die Frequenz von 0,450 kHz, welche die Modulation des Trägers der
zweiten festen Station mit der Frequenz 1785,000 kHz ist, auf welche der Verstärker
54 abgestimmt ist. DerVerstärker 54 schließt eine Übertragung von der ersten festen
Station aus.
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Bei Betrieb der Anlage werden in der Mischschaltung66 der ersten
festen Station das Navigationssignal der Frequenz 3300,400 kHz der mobilen Station
und das Signal mit der Frequenz 2 1650,015 kHz,
welches in der ersten festen Station
erzeugt ist, überlagert, wodurch ein Signal mit der hörbaren Frequenz von 0,370
kHz entsteht. Dieses Signal wird über den Sender 76 an den Empfänger 46 der mobilen
Station übertragen und schließlich dem Phasenmesser 42 zugeführt. Gleichzeitig wird
das Signal mit der Frequenz 1650,015 kHz, welches von dem Sender 60 der ersten festen
Station ausgestrahlt ist, in dem Mischer 28 (mobile Station) mit dem Signal der
Frequenz 1700,000 kHz des Oszillators 20 gemischt, wodurch die Differenzfrequenz
49,985 kHz entsteht, welche von dem Filter 34 ausgesiebt und danach in der Schaltung
38 verdoppelt wird. Das verdoppelte Signal wird in dem Mischer 24 mit dem Differenzausgangssignal
des Mischers 18 gemischt. Das Ausgangssignal des Mischers 18 ist die Differenz des
Signals der Frequenz 3300,400 kHz, welches in dem Oszillator 12 erzeugt ist, und
des Signals der Frequenz 2 1700,000 kHz, welches durch die Schaltungen 20 und 22
erzeugt ist. Das Ausgangssignal des Mischers 24 ist 0,370 kHz; es wird als ein weiteres
Eingangssignal auf den Phasenmesser 42 gegeben. Nach dem allgemeinen Prinzip der
Überlagerungsphasenvergleichstechnik versteht sich, daß der Phasenmesser 42 so lange
bei einem gegebenen Ablesewert stehenbleibt, wie die Distanz zwischen der mobilen
Station und der ersten festen Station konstant bleibt. Dieser Fall tritt ein, wenn
die mobile Station stationär bleibt oder wenn ihre Bewegung entlang einem kreisförmigen
Weg erfolgt, wobei die erste feste Station der Mittelpunkt ist.
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Der Phasenmesser 44 reagiert auf ähnliche Weise auf jede Änderung
der Distanz zwischen der mobilen Station und der zweiten festen Station. In diesem
Falle empfängt der Verstärker 54 der mobilen Station das übertragene Signal mit
der Frequenz 0, kHz als Modulation der Trägerfrequenz 1785,000 kHz, wobei das Ausgangssignal
des Detektors 56 auf den Phasenmesser 44 gegeben wird. Die zweite feste Station
empfängt das Signal mit der Frequenz 3300,400 kHz mit der Antenne 70. Dieses Signal
wird in dem Verstärker 68 verstärkt, dann in der Mischschaltung 66 mit einem Signal
der Frequenz 2 1653,425 kHz gemischt. Die in der Mischschaltung 66 entstehende Differenzfrequenz
von 0,453 kHz wird von dem Filter 72' ausgesiebt und durch den Sender 76' zu dem
Empfänger 54 übertragen. Der Verstärker 30 der mobilen Station verstärkt auch das
Navigationssignal der Frequenz 1650,425 kHz der zweiten festen Station. Dieses wird
in dem Mischer 28 mit dem Navigationssignal von der ersten festen Station gemischt.
Es entsteht ein Signal der Differenzfrequenz 49,575 kHz, welches durch die Einwirkung
des Navigationssignals der zweiten festen Station erzeugt wird. Das Differenzfrequenzsignal
wird von dem Filter 36 ausgefiltert, in der Schaltung 40 verdoppelt, in dem Mischer
26 mit dem Signal der Frequenz 99,600 kHz des Oszillators 18 gemischt, wodurch ein
Signal der Differenzfrequenz 0,450 kHz entsteht, welches als weiteres Eingangssignal
auf den Phasenmesser 44 gegeben wird.
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Die Antennen 16, 32, 48 und 52 der mobilen Station können von gleicher
Struktur sein. Ähnlich können die Antennen 62, 70 und 78 der festen Stationen von
gleicher Struktur sein.
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Das System von F i g. 3 arbeitet auf dem gleichen Grundprinzip wie
das von F i g. 1. Es ist allerdings in der Weise modifiziert, daß es die Übertragung
von Signalen von den festen Stationen (F i g. 3 A und 3 B) zu der mobilen Station
(F i g. 3 C) teilweise zusammenfaßt.
Die Modulationen werden dann
als untere Seitenbänder der Navigationsfrequenzen ausgestrahlt.
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Bei der mobilen Station von F i g. 3 wird ein Signal von 3300,400
kHz des Oszillators 12 über die Senderschaltungen 14 und die Antenne 16 abgestrahlt.
Das Signal des Oszillators 12 wird ferner auf eine Mischschaltung 18 gegeben; das
andere Eingangssignal für die Mischschaltung ist das Ausgangssignal des Oszillators
20 mit 1700,000 kHz, nachdem es in der Multiplikatorschaltung 22 verdoppelt worden
ist.
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Die mobile Station ist außerdem mit Hochfrequenzverstärkerschaltungen
122 versehen, welche mit Signalen von den entfernten Stationen versorgt werden,
wie später beschrieben wird, und zwar mit den Frequenzen 1650,015, 1649,645, 1650,425
und 1649,975 kHz. Alle diese Signale werden von der Antenne 124 empfangen.
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Sie werden nach der Verstärkung in den Verstärkerschaltungen 122 verstärkt
und dann auf eine Mischschaltung 126 gegeben, deren zweites Eingangssignal von dem
Oszillator 20 kommt. Die Ausgangssignale der Mischschaltung 126 werden parallel
in die Filterschaltungen 128, 34, 36 und 136 eingespeist. Das Filter 128 gibt die
Frequenz 50,355 kHz aus und sperrt alle anderen Frequenzen. Das Filter 34 siebt
die Frequenz 49,985 kHz aus und sperrt alle anderen Frequenzen. Das Filter 36 siebt
die Frequenz 49,575 kHz aus und sperrt alle anderen Frequenzen. Das Filter 134 siebt
die Frequenz 50,025 kHz aus und sperrt alle anderen Frequenzen. Das Signal der Frequenz
49,985 kHz aus dem Filter 34 wird in der Schaltung 38 verdoppelt und auf die Mischschaltung
24 gegeben, welcher außerdem noch ein Signal der Frequenz 99,600 kHz von der Mischschaltung
18 zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Mischschaltung 24 mit der Frequenz 0,370
kHz wird auf den Eingang eines Phasenwinkelanzeigegerätes 42 gegeben. Das Ausgangssignal
des Filters 36 wird in der Schaltung 40 verdoppelt und auf die Mischschaltung 26
gegeben, der außerdem noch ein Signal der Frequenz 99,600 kHz von der Mischschaltung
18 zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Mischschaltung 26 mit 0,450 kHz wird in
ein weiteres Phasenwinkelmeßgerät 44 eingespeist.
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Das Ausgangssignal der Frequenz 49,985 kHz des Filters 34 wird außerdem
auf die Mischschaltung 148 gegeben. Das Signal der Frequenz 50,355 kHz aus dem Filter
128 wird ebenfalls auf die Mischschaltungl48 gegeben. Das Ausgangssignal der Mischschaltung
148 mit der Frequenz 0,370 kHz wird als zweites Eingangssignal auf das Phasenwinkelanzeigegerät
42 gegeben.
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Das Ausgangssignal des Filters 134 mit der Frequenz 50,025 kHz wird
auf die Mischschaltung 150 gegeben, der außerdem ein Signal der Frequenz 49,575
kHz von dem Filter 36 zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Mischschaltung 150
mit der Frequenz 0,450 kHz wird als zweites Eingangssignal auf das Phasenwinkelanzeigegerät
44 gegeben.
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In der festen Station nach F i g. 3 A erzeugt ein Oszillator 58 ein
Signal der Frequenz 1650,015 kHz.
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Dieses wird in der Schaltung 64 verdoppelt und auf die Mischschaltung
66 gegeben. Das Signal der Frequenz 3300,400 kHz von der mobilen Station wird über
die Antenne 70 empfangen, in der Schaltung 68 verstärkt und als zweites Eingangssignal
auf den Mischer 66 gegeben. Das Ausgangssignal des Mischers 66 wird auf die Filterschaltung
72 gegeben, welche die Frequenz 0,370 kHz ausgesiebt. Das Signal dieser Frequenz
wird über eine automatische Verstärkungsregelungsschaltung 74 dem Verstärker 68
zugeführt und eben-
falls auf eine Modulatorschaltungl66 gegeben. Die feste Station
nach F i g. 3A ist au3=r;lem mit einem Oszillator 168 versehen, welcher ein Signal
der Frequenz 1700,000 kHz erzeugt, welches auf die Mischschaltung 170 gegeben wird.
Das zweite Eingangssignal für die Mischschaltung 170 hat die Frequenz 1650,015 kHz
und stammt von dem Oszillator 58. Das Ausgangssignal des Mischers 170 wird als zweites
Eingangssignal der Modularschaltung 166 zugeführt. Das Ausgangssignal des Miscbers
170 enthält die Differenzfrequenz 49,985 kHz. Aus diesem Grunde weist auch das Ausgangssignal
der Modulatorschaltung 166 ein Trägersignal der Frequenz 49,985 kHz auf mit einem
oberen Seitenband von 50,355 kHz. Dieses wird der Filterschaltung 172 zugeführt,
welche das obere Seitenband ausgesiebt, das dann als Eingangssignal auf die Mischschaltungl74
gegeben wird. Das zweite Eingangssignal der Mischschaltung 174 ist ein Signal der
Frequenz 1700,000 kHz von der Schaltung 168. Die Differenzfrequenz 1649,645 kHz
aus der Mischschaltung 174 wird einer Mischverstärkerschaltung 176 zugeführt, an
welche noch ein weiteres Eingangssignal der Frequenz 1650,015 kHz von dem Oszillator
58 angeschaltet ist. Das Ausgangssignal der Mischverstärkerschaltung 176 wird über
die Sendeschaltung 180 von der Antenne 178 abgestrahlt. Das von der Antenne 178
abgestrahlte Signal hat einen Träger der Frequenz 1650,015 kHz und ein unteres Seitenband
der Frequenz 1649,645 kHz. Die beiden letzten Frequenzen werden, wie bereits vorher
erklärt, von der Antenne 124 empfangen und in der Schaltung 122 der mobilen Station
verstärkt.
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Die zweite feste Station, welche in F i g. 3 B gezeigt ist, ist genauso
wie die feste Station nach der F i g. 3 A ausgebildet und arbeitet auf die gleiche
Weise. In der F i g 3 B sind deshalb die gleichen Bezugsziffern wie in der Fig 3
A verwendet worden, mit Ausnahme des Oszillators 58', welcher dem Oszillator 58
der F i g 3 A entspricht. Der Oszillator 58'arbeitet auf der Frequenz 1650,425 kHz.
Das dem Filter 72 von F i g. 3A entsprechende Filter ist in der F i g. 3 B mit der
Bezugsziffer 72' und das dem Filter 172 entsprechende mit 172' bezeichnet, da letzteres
auf die obere Seitenbandfrequenz 50,025 kHz abgestimmt ist. Die feste Station der
F i g. 3 B sendet über die Antenne 178 zu der Antenne 124 der mobilen Station, wobei
der Träger der Frequenz 1650,425 kHz eine untere Seitenbandfrequenz von 1649,975
kHz aufweist.
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Man erkennt jetzt, daß das System von F i g. 3 in den Frequenzkanalanforderungen
auf ein Minimum von zwei Kanälen reduziert ist, um einerseits das von der mobilen
Station ausgestrahlte Signal der Frequenz 3300,400 kHz und andererseits die Trägerfrequenzen
1650,015 kHz (Fig. 3A) und 1650,425 kHz (F i g. 3B) sowie deren Seitenbänder unterzubringen.
Durch die Verwendung des Oszillators 20 in der mobilen Station (F i g. 3 C) und
des Filtersystems, welches die Filter 128, 34, 36, 134 umfaßt, ist es möglich, die
verschiedenen Signale in der mobilen Station aufzuspalten, um sie als Tonfrequenzen
in den Phasenwinkelanzeigegeräten 42 und 44 zu verwenden.