DE1766203A1 - Polarisationsfehlerfreie Funkpeilanlage kleiner raeumlicher Abmessungen - Google Patents

Description

• Polarisationsfehlerfreie Funkpeilanlage kleiner räumlicher Abmessungen Dipl. Phys. Christoph v.Winterfeld, 4 Düsseldorf-Oberkassel, Hohenstaufenstr. 2 Die'Erfindung betrifft eine polarisationsfehlerfreie Funkpeilanlage kleiner räumlicher Ausdehnung unter Verwendung eines nach den drei Richtungen des Raumes orientierten kltennensystems, das aus drei senkrecht zueinander stehenden Rahmen und drei ebensolchen Dipolen besteht, eines oder zweier gleicher Sichtfunkpeiler nach dem Doppelkanalprinzip mit Anzeige auf Braunschem Rohr, zweier gleicher Geoniometer, deren Suchspulen mechanisch gekuppelt sind, und gekuppelter, veränderbarer Dämpfungsglieder, und ihr Wesen besteht darin, daß mit jedem der gekuppelten Goniometer in geeigneter Weise zwei Antennenausgänge zusammengefaßt werden, so daß die Zahl der Antennenausgänge von sechs auf vier reduziert wird, daß die Ausgänge der gekuppelten Goniometer vor ihrer Anschaltung an die Eingänge der Doppelkanal-Peilempfänger über gekuppelte Dämpfungsglieder geführt werden, deren Dämpfung nach einem Cosinus-Gesetz des Drehwinkels veränderlich ist, daß zwei Peilsysteme gebildet werden können, die entweder gleichzeitig auf den Bildschirmen der beiden gleichen Sichtfunkpeiler oder in rascher zeitlicher Reihenfolge auf dem Bildschirm eines einzigen Sichtfunkpeilers Ellipsen erzeugen, daß die gekuppelten Goniometer solange verdreht werden, bis Ellipsen mit gleichen Phasenwinkeln entstehen, worauf an der Skala der Goniometer der Azimutwert der einfallenden Welle abgelesen werden kann und daß darauf die gekuppelten Dämpfungsglieder solange verstellt werden, bis die Anzeigeellipsen ähnlich sind, worauf der gesuchte Elevationswinkel an der Skala der Dämpfungsglieder abgelesen werden kann.
• Es ist schon seit längerem bekannt, daß die mit Fehlern behafteten Peilungen normaler Kreuz rahmen dadurch verbessert werden können, daß als Aufnahmeorgan für die gewöhnlich mit Elevation und Polarisation ankommende und auch die Reflexion am Boden einschließende Wellenstrahlung drei Dipole und drei Rahmen anaeordnet werden. welche einen aemeinsamen Mittelpunkt besitzen (DPS 1 080 633) und somit im Gegensatz zu den auf dem Laufzeiteffekt beruhenden Peilanlagen physikalisch punktförmige Peilungen ermöglichen, die sich durch Fehlerfreiheit und geringen Raumbedarf der Antennenanlage auszeichnen.
• Während nun die bisher bekannt gewordenen Anordnungen mit sechs konzentrischen Antennen auch sechs gleiche Empfangskanäle benötigen, deren Ausgangswerte in einer Rechenschaltung verarbeitet werden müssen, die auch Multiplikation und Division umfaßt, ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, Schaltungen anzugeben, welche mit gewöhnlichen Doppelkanal-Sichtfunkpeilern und ohne aufwendige Rechenchaltungen einwandfreie Peilwerte liefern.
• In den Figuren 1, 2, 3 und 4 wird nun das Wesen der erfindungsgemäßen Anordnungen näher erläutert. Dabei stellt dar Fig. 1 die räumliche Zuordnung einer elektro-magnetischen Welle und ihrer Reflektierten am Boden zu den Koordinaten des Raumes, nach welchen auch die Dipole und die Flächennormalen der Rahmen ausgerichtet sind, Fig. 2 das Blockschaltbild einer für die Anzeige von Azimut vmd Elevation geeigneten Anordnung unter Verwendung von zwei getrennten Doppelkanal-Sichtfunkpeilern, Fig. 3 das Blockschaltbild einer anderen Anordnung zur Ermittelung der Werte von Azimut und Elevation unter Verwendung eines umschaltbaren Doppelkanal-Sichtfunkpeilers, Fig. 4 eine Anzeigeellipse mit den geometrischen Bestimmungsstücken ihres Phasenwinkels.
• In Fig. 1 ist nun eine mit der Elevation & und beliebiger Polarisation aus dem Azimut p an den Ort der Peilantennen ankommende Welle dargestellt. Zu jeder schräg von oben einfallenden Welle tritt noch ihre am Erdboden Reflektierte hinzu, die wie eine kohärente Welle aus der Elevation - L wirkt, im Betrag jedoch um den Reflexionsfaktor r und in der Phase um den Winkel d von der primären Welle verschieden ist.
• Unter diesen Voraussetzungen werden die magnetischen, bzw. elektrischen Gesamtfeldstärken in den Richtungen z (senkrecht zur Horizontalebene) und p +C (senkrecht zur Ausbreitungsebene) durch folgende mathematischen Ausdrücke wiedergegeben: (Das Zeichen @ bezieht sich dabei auf eine Schwingung in der Einfallsebene, das Zeichen L auf eine Schwingung senkrecht dazu, in welche beiden Anteile man bekanntlich eine elliptisch polarisierte Welle zerlegen kann.) Es besteht somit die folgende Beziehung zwischen den für die Erregung der Goniometer maßgebenden Feldstärkewerten mit dem Index p + und den für die Erregung des senkrechten Dipols, bzw. des horizontalen Rahmens maßgeblichen Feldstärken mit dem Index z: Da man nicht unmittelbar Feldstärken, sondern nur Antennenspannungen miteinander vergleichen kann und die Aufnahmefaktoren von Rahmen und Dipolen verschieden sind, werden für beide Antennenarten unterschiedliche proportionalitätsfaktoren zwischen Feldstärke E oder H und Antennenspannung U angenommen, z.B. in folgender Weise: Aus den Beziehungen (3) und (4) ergeben sich nun die Peilgleichungen Die beiden Gleichungen (5) und ihre Kombinationen können mittels Schaltungen nach Fig. 2, 3 auf dem Bildschirm als Ellipsen zur Darstellung gebracht werden.
• Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bestimung von Azimut und Elevation ist in Fig. 2 dargestellt. Hier werden die beiden Ellipsen verglichen, die aus UHz und cos # U,p+ bzw. aus cos UH , p+II/2 und UEz erzeugt werden (dabel ist cos # der Einstellwerder Dämpfungsglieder 2). Beide besitzen den gleichen Phasenwinkel, wenn die Goniometer 1 in der Stellung p + II/2 stehen. Dieses Ergebnis erhält man aus den Gleichungen (5) : Man erkennt, daß sich der Einstellwinkel p + II/2 dadurch auszeichnet, daß die die Ellipsen erzeugenden Spannungen dieselbe Phasendifferenz besitzen.
• Kntsprechend Fig. 2 erhält man eine direkte Anzeige des Elevationswinkels @, indem man die von den Goniometern 1 abgegebenen Spannungen in Sinuspotentiometern 2 im Verhältnis cos # : 1 reduziert, wonach die Ellipsen einander ähnlich sind.
• Dieses Ergebnis folgt aus der vorigen Gleichung mit # = # : Man erkonnt, daß sich der Einstellwinkel = t dadurch auszeichnet, daß die die Ellipsen erzeugenden Spannungen die § @ jleiche Phasendifferenz und dasselbe Amplitudenverhältnis besitzen.
• Kine weitere erfindungsgemäße Anordnung zur Bestimmung von Azimut und Elevation ist in Fig. 3 dargestellt. Hier werden die beiden Ellipsen verglichen, die aus UHZ und cos# UH,p+2# bzw. aus cos# UE, p+II/2 und UEZ erzeugt werden. Aus (5) erhält man in diesem Fall die Gleichung die für # = # übergeht in d.h. auch in diesem Fall gleicher Phasenwinkel der Ellipsen das Kriterium für den Einstellwinkel p + II/2 und Ähnlichkeit der Ellipsen das Kriterium fiir den Einsteliwert # #.
• Fig. 4 schließlich zeigt die geometrischen Bestimmungsstücke a, b, die zur Ermittlung des Phasenwinkels ß einer Ellipse dienen. Dieser ergibt sich zu tg~ß = a/b Zwei Ellipsen besitzen mithin den gleichen Phasenwinkel, wenn

Claims (4)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1.Polarisationsfehlerfreie Funkpeilanlage kleiner räumlicher Ausdehnung unter Verwendung eines nach den drei Richtungen des Raumes orientierten Antennensystems, das aus drei senkrecht zueinander stehenden Rahmen und drei ebensolchen Dipolen besteht, eines oder zweier gleicher Sichtfunkpiler nach dem Doppelkanalprinzip mit Anzeige auf Braunschem Rohr, zweier gleicher Goniometer, deren Suchspulen mechanisch gekuppelt sind, und gekuppelter, veränderbarer Dämpfungsglieder, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit jedem der gekuppelten Goniometer in geeigneter und an sich bekannter Weise zwei Antennenausgänge zu einem zusammengefaßt werden, so daß die Zahl der Antennenausgänge von sechs auf vier reduziert wird, daß die Ausgänge der gekuppelten Goniometer vor ihrer Anschaltung an die Eingänge der Doppelkanal-Peilempfänger Uber gekuppelte Dämpfungsglieder geführt werden, deren Dämpfung nach einem Cosinus-Gesetz des Drehwinkels veränderlich ist, daß zwei Peilsysteme gebildet werden können, die entweder gleichzeitig auf den Bildschirmen der beiden gleichen Sichtfunkpeiler oder in rascher zeitlicher Reihenfolge auf dem Bildschirm eines einzigen Sichtfunkpeilers Ellipsen erzeugen, daß die gekuppelten Goniometer solange verdreht werden, bis Ellipsen mit gleichen Phasenwinkeln entstehen, worauf an der Skala der Goniometer der Azimutwert der einfallenden Welle abgelesen werden kann und daß darauf die gekuppelten D&mpfungsglieder solange verstellt werden, bis die Anzeigeellipsen ähnlich sind, worauf der gesuchte Elevationswinkel an der Skala der Dämpfungsglieder abgelesen werden kann.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Rahmenantennen Rx und Ry über das eine Goniometer mit dem vertikalen Dipol Dz das eine Peilsystem, die horizontalen Dipole Dx und D über das andere Goniometer mit dem y horizontalen Rahmen Rz das andere Peilsystem bilden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Rahmenantennen Rx und Ry über das eine Goniometer mit dem horizontalen Rahmen R2 das eine Peilsystem, die horizontalen Dipole Dy und D x y über das andere Goniometer mit dem vertikalen Dipol Dz das andere Peilsystem bilden.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für bestimmte Peilbetriebsaufgaben geeignete Kombinationen aus den Anordnungen gemäß Anspruch 1 bis 3 gebildet werden, wobei die Umschaltungen auf einem entsprechend ausgebildeten zentralen Schalter zusammengefaßt werden, der entweder von Hand oder durch motorische oder elektronische Rotation betätigt wird und wobei durch gleichzeitige Umschaltung einer Braunschen Röhre mit mehrfarbiger Anzeige die Figuren der einzelnen Peilfunktionen durch verschiedene Farbkennung unterschieden werden können. L e e r s e i t e