DE1766666B2 - Mehrkanalpeiler mit speichereinrichtungen - Google Patents

Description

Unter Peilanlagen versteht man bekanntlich eine Kombination von Antennensystemen, Signalverstärkern und Anzeigeeinrichtungen, die es ermöglicht, die Einfallsrichtung einer elektromagnetischen Welle zu bestimmen.

Häufig wird hierzu die unterschiedliche Signalaufnahme eines Antennensystems für die verschiedenen Einfallsrichtungen ausgenutzt. Derartige Verfahren beruhen im Effekt auf einer Bewertung der Signalamplitude. Als Beispiel sei der sogenannte Minimumpeiler, bestehend aus einer drehbaren Rahmenantenne bzw. einem drehbaren Dipolpaar mit nachgeschaltetem Empfänger, sowie einer Anzeigeeinrichtung für die Signalamplitude genannt.

Der Nachteil aller derartigen — im wesentlichen nur die Signalamplitude bewertender — Verfahren besteht darin, daß bei gleichzeitigem Einfall frequenzbenachbartcr oder frequenzgleicher Sender aus verschiedenen Raumwinkeln eine resultierende Richtung ausgewiesen wird, die im allgemeinen mit keiner der einzelnen Einfallsrichtungen identisch ist, sondern vielmehr eine resultierende darstellt, die als grundsätzlich falsch angesehen werden muß.

Mehrkanalverfahren, wie z. B. das schon lange bekannte Doppelkanalverfahren nach Watson Watt, bieten dagegen bei geeigneter Ausführung grundsätzlich einen größeren Informationsgehalt, da die Phasenunterschiede der von den einzelnen Kanälen gelieferten Signale gegeneinander als zusätzliche Informationsträger ausgenutzt werden können. So lassen sich beispielsweise die Einfallsrichtungen innerhalb der Durchlaßbandbreite des Empfängers gleichzeitig einfallender, frequenzbenachbarter Sender genau bestimmen; bei Einfall mehrerer kohärenter Signale aus verschiedenen Richtungen (z. B. Gleichwellensender, gestörtes Peilfeld usw.) ist der Zuverlässigkeitsgrad der Anzeige erkennbar.

Die Überlegenheit der Mehrkanalverfahren basiert also darauf, daß für die Erzeugung der Peiianzeige sowohl die Signalamplitude der von den verschiedenen Kanälen gelieferten Signale als auch ihre Phasenlage zueinander als Informationsträger behandelt werden.

Damit ergibt sich die zwingende Forderung, daß die einzelnen Kanäle bezüglich ihrer Übertragungseigenschaften, d. h. nach Amplituden- und Phasengang identisch sein müssen. Diese Forderung läßt sich — insbesondere bei höheren Betriebsfrequenzen — nur innerhalb gewisser Toleranzgrenzen verwirklichen und bereitet für die Gerätefertigung erhebliche Schwierigkeiten.

Verwendet man nur einen Kanal, den die verschiedenen Signale in einer als Zeitmultiplex bekannten Weise durchlaufen, so lassen sich die Gleichlaufprobleme vermeiden und der technische Aufwand verringern.

Derartige Peiler sind verschiedentlich angegeben worden, haben sich aber trotz des erwarteten Vorteils wegen anderer schwerwiegender Nachteile nicht eingeführt. Die Gründe hierfür liegen darin, daß bisher keine zufriedenstellende Lösung für die zeitliche Zuordnung der am Ausgang des gemeinsamen Kanals um jeweils eine Tastdauer gegeneinander verschobener Signalpakete gefunden wurde. Die Verfahren, die die Signalspeicherung in sogenannten Schwungradkreiser vorsehen, scheitern daran, daß die Nachladung dei Speicher wegen des dämpfungsbedingten Amplitudenabfalls sehr häufig erfolgen muß, also eine hohe Umtastfrequenz erfordert, womit aber zwangsläufig die Selektionsbandbreite der Empfangseinrichtung zu gro£ wird. Die Vorschläge, die die Speicherung praktisch au den Schirm der Elektronenstrahlröhre verlegen, indert sie die Nachleuchtdauer des Schirmmaterials ausnutzen bewerten nur die Signalamplitude. Außerdem ist ei dabei nur auf umständlichem Weg möglich, die zunächs vierdeutige Anzeige auf eine eindeutige zurückzufüh ren. Die Verfahren, die eine Speicherung der gleichge richteten — im jeweiligen Tastzeitraum gelieferten Signale in Speicherkapazitäten vorsehen, weisen analoj die gleichen Nachteile auf. Allgemein kann gesag werden, daß der Informationsgehalt dieser Verfahrer da ausschließlich die Signalamplitude bewertet wire genau so gering ist, wie der des einfachen einkanaligei Minimumpeilers. Gleichzeitiger Einfall frequenzbenach barter Sender führt im allgemeinen immer zu eine falschen Peilanzeige.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, di

genannten Nachteile zu vermeiden und einen einkanaligen Peiler zu schaffen, der den gleichen Informationsgehalt wie z.B. der Doppelkanalsichtfunkpeiler nach Watson Watt hat, also insbesondere auch die Phasenzuordnung der von den verschiedenen Antennensystemen gelieferten Signale bewertet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Mehrkanalpeiler nach dem Watson-Watt-Prinzip unter Verwendung von Speichereinrichtungen sowie eines an sich als Multiplexbetrieb bekannten Verfahrens mit Vereinigung der Peilkanäle auf einen Kanal und Wiederaufspaltcng auf mehrere Kanäle erfindungsgemäß die Speichereinrichtung wenigstens für einen Kanal vorgesehen und in Form eines Laufzeitgliedes mit einer der Umschaltzeit angepaßten Laufzeit ausgeführt ist.

Als Speichereinheiten werden im einfacheren Fall Laufzeitglieder eingesetzt, deren Laufzeit durch eine Regelschaltung während einer Eichphase so abgeglichen wird, daß die zeitliche Zuordnung der Sir/nalpakete exakt erfolgt und eine quasigleichzeitige Anzeige ermöglicht wird.

Gewisse Schwierigkeiten entstehen hierbei dadurch, daß die Laufzeit im Vergleich zur Schwingungsdauer der Signale sehr groß sein muß. Übliche aus L-C-Ketten gebildete Laufzeitglieder werden daher, unabhängig davon, daß sie nicht ohne weiteres elektronisch steuerbar sind, weniger geeignet sein. Es bieten sich jedoch Schaltungen an, wie sie in der Rechentechnik eingesetzt werden. Neben elektromechanischen Laufzeitgliedern, vorzugsweise für festeingestellte Verzögerungen, sind vorteilhaft solche einsetzbar, die auf der Simulation der Padde-Approximation beruhen oder insbesondere solche, die mit der »sample-and-hold«- Technik arbeiten. Beide Verfahren sind aus der Analogrechentechnik bekannt.

Betrachtet man der Einfachheit halber nur die Peilkanälc und unterstellt, daß das Ost-West-Antennensystem und das Nord-Süd-System abwechselnd für beispielsweise jeweils 10 msec an den gemeinsam ausgenutzten Kanal angeschaltet wird, so kommt es darauf an, einen der dabei erhaltenen Schwingungszüge — z. B. den vom Ost-West-System herrührenden — genau zeit- und phasenrichtung durch eine Laufzeiteinrichtung zu verzögern, so daß Beginn und Ende mit Beginn und Ende des beim Anschalten der anderen Antenne erhaltenen Schwingungszugs zusammenfällt.

Da es nicht ausreicht, die Laufzeit und gleichzeitig auch die Phase im Augenblick des Schaltens durch einfache Vorgabe einzustellen, ist eine Eichphase vorgesehen, während der der genaue Abgleich entweder von Hand oder auch automatisch vorgenommen wird.

In einer aufwendigeren Ausführungsform werden für alle Kanäle Laufzeileinrichtungen vorgesehen, deren Laufzeitunterschied entsprechend der Kanalumtastung gewählt wird. Hierdurch lassen sich nicht nur Drifteffekte besser beherrschen. Es ist dadurch vielmehr die Möglichkeit gegeben, den Abgleich der Kanäle differentiell vorzunehmen (z. B.: Zunahme der Phase im einen Kanal bei gleichzeitiger Abnahme im anderen Kanal), so daß der erforderliche Steuerschub kleiner wird.

Um jedoch alle Vorteile der erfindungssgemäßen Anlage gegenüber vergleichbaren bisher üblichen Peilanlagen voll ausschöpfen zu können, werden die Speichereinheiten aufwendiger. Sie bestehen dann aus Schwingschaltungen, die über entsprechende Regelkrei

se einerseits aus dem Empfangssignal phasensynchronisiert werden und deren Ausgangssignalamplitude der Eingangssignalamplitude proportional gemacht wird.

Der gemeinsam ausgenutzte Kanal enthält gemäß dieser Erfindung die üblichen Hochfrequenzselektionsmittel und Verstärkerstufen, übernimmt darüber hinaus aber im Zwischenfrequenzteil eine dem Spektrum des Empfangssignals angepaßte Filterung.

Die Steuerung der gesamten Anlage, insbesondere die zyklische Umschaltung auf der Eingangs- wie auf der Ausgangsseite des gemeinsamen Kanals übernimmt eine Programmsteuereinheit.

Die Peilanzeige erfolgt in bekannter Weise z. B. auf dem Schirm einer Elektronenstrahlröhre.

Die Erfindung vermeidet, wie sie sich zur Aufgabe gestellt hat, Anlagenfehler, die sich durch unterschiedliche Übertragungseigenschaften der verschiedenen Kanäle ergeben. In der Ausführungsform mit aktiven Speicherelementen weist sie darüber hinaus weitere Vorteile auf und ist den bisherigen Peilverfahren insofern überlegen, als durch die neuartige Signalaufbereitung entweder (bei genügend langer Sendedauer des zu peilenden Senders) eine um Größenordnungen erhöhte Peilempfindlichkeit erzielt wird, oder (sofern die Signalamplitude der einfallenden elektromagnetischen Welle am Empfangsort ausreichend groß ist) Kurzzeitpeiiungen bequem möglich sind, da die Signale in den aktiven Speichereinheiten in sehr weiten Grenzen speicherbar sind. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Anlage eine Fernübertragung der Peilanzeige über sehr schmalbandige Kanäle, da wegen des Speichereffekts genügend Zeit für die Übertragung zur Verfügung steht.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend am Beispiel eines Doppelkanalsichtfunkpeilers nach Watson Watt näher erklärt:

Wie F i g. 1 zeigt, werden die von den der Einfachheit als Rahmenantennen gezeichneten Peilantennensystemen 1 und 2 und dem zur Seitenkennung erforderlichen Hilfsantennensystem 3 gelieferten Signalspannungen über ein und denselben Kanal 9 und 10 den Speichereinheiten 6, 7 und 8 zugetuhrt. Die Programmsteuerung ti steuert tlie am gemeinsamen Kanal eingangs- und ausgangsseitig angeordneten Schalter 4 und 5 derart, daß die Speichereinheiten 6, 7 und 8 den Antennensystemen 1,2 und 3 exakt zugeordnet sind.

Die von den Speichereinheiten gelieferten Ausgangsspannungen erzeugen dann die Peilanzeige auf dem Schirm der Oszillographenröhre 14. Die Helligkeitssteuerung 13 sorgt für die Seitenkennung. Der gemeinsame Kanal besteht aus dem Empfangsteil 9, der einem üblichen Überlagerungsempfänger entspricht, sowie der Einheit zur speziellen Spektrumsbewertung 10. Zur Erleichterung der Beobachtung dient die von der Programmsteuerung 11 kommandierte Speicherlöschung 12, die entsprechend der Signalfilterung gewählt wird.

Die Speichereinheiten bestehen in der einfachen Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 2 aus Laufzeitgliedern 6a, 7a und 8a, deren Laufzeit während einer Eichphase automatisch aufeinander abgeglichen wird. Dazu werden die Speichereingänge über die Schalter 21 und 22 parallel geschaltet. Eine Laufzeitvergleicheinheit 23 prüft auf zeitliche und phasenmäßige Koinzidenz und steuert gegebenenfalls die Laufzeitglieder entsprechend nach. Der Vorgang wird durch eine eigene Programmeinheit 24 gesteuert. Er kann von Hand oder auch in Verbindung mit der Programmsteue-

rung der Gesamtanlage ausgelöst werden.

In der aufwendigeren Ausführung gemäß Fig.3 bestehen die Speichereinheiten aus aktiven elektronischen Schwingschaltungen, die den bekannten Nachlauffiltern ähnlich und im Prinzip bekannt sind. Über den Regelkreis aus Tiefpaßfilter und Integrierstufe 31 und 32 wird die Frequenz eines Oszillators derart verstellt, daß die gemittelte Ausgangsspannung des phasenabhängigen Mischers 30 zu Null wird. In einem weiteren phasenabhängigen Mischer 35 wird das Eingangssignal mit dem nun kohärenten, jedoch um 90° gegen den obengenannten Mischer verschobenen Oszillatorsignal überlagert, so daß am Ausgang des Tiefpaßfilters 36 der gemittelte Amplitudenwert des Eingangssignals vorliegt. Der erforderliche Phasenunterschied von 90 Grad der den Mischern zugeführten Signale des Oszillators wird durch den digitalen Phasenspalter 34 erzeugt. Ein Amplitudenbegrenzer 37 begrenzt das vom Phasenspalter gelieferte Signal proportional zum Mittelwert der echten Signalamplitude. Über einen einfachen Tiefpaß 38 wird die Grundwelle ausgesiebt und über die Gegentaktstufe 39 den Ablenkplatten der Elektronenstrahlröhre zugeführt. Soweit es sich um das Hilfsantennensignal zur Seitenkennung handelt, wird sinngemäC verfahren, jedoch ist in diesem Falle eine Amplitudenbewertung nicht unbedingt erforderlich, da ja nur die Hell- bzw. Dunkeltastung des Elektronenstrahls bewirki werden muß, um auf diese Weise, wie bekannt, aus dei Durchmesseranzeige eine Radiusanzeige zu machen Demzufolge können in der Speichereinheit für dit Seitenkennung die Schalteinheiten 35 bis 39 einschließ lieh entfallen. Es genügt, das 0°-Signal des digitaler Phasenspalters unmittelbar der Helltaststeuerung Iv zuzuführen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mehrkanalpeiler nach dem Watson-Watt-Prinzip unter Verwendung von Speichereinrichtungen sowie eines an sich als Multiplexbetrieb bekannten Verfahrens mit Vereinigung der Peilkanäle auf einen Kanal und Wiederaufspaltung auf mehrere Kanäle, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung wenigstens für einen Kanal vorgesehen und in Form eines Laufzeitgliedes mit einer der Umschaltzeit angepaßten Laufzeit ausgeführt ist.

2. Mehrkanalpeiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit und damit die Phase in an sich bekannter Weise steuerbar ist und daß die Steuerung in einer Eichperiode erfolgt.

3. Mehrkanalpeiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vereinfachung des Regelvorgangs auch in den anderen Kanälen Laufzeitglieder mit steuerbarer Laufzeit vorgesehen sind.

4. Mehrkanalpeiler nach dem Watson-Watt-Prinzip unter Verwendung von Speichereinrichtungen sowie eines an sich als Multiplexbetrieb bekannten Verfahrens mit Vereinigung der Peilkanäle auf einen Kanal und Wiederaufspaltung auf mehrere Kanäle, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kanal als Speichereinrichtung eine Oszillatorschaltung zugeordnet ist, deren Schwingung in an sich bekannter Weise phasenstarr an die Phase der Steuerschwingung des Kanals angebunden ist, und deren Amplitude mittels einer Regelschaltung proportional zur Eingangsamplitude geregelt wird.

5. Mehrkanalpeiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der aus Mischer (30), Tiefpaßfilter (31), Integrator (32), steuerbarem Oszillator (33) bestehenden Regelschleife: für die Phasennachstellung zwischen Oszillator (33) und Mischer (30) ein Phasenspaltei (34) eingeschaltet ist, dessen 90°-Ausgang mit dem Mischer (30) verbunden und dessen 0°-Ausgang einem Mischer (35) zugeführt ist, an dessen anderem Eingang das zu beobachtende Signal liegt, und daß die Ausgangsspannung des letztgenannten Mischers nach Filterung im Tiefpaßfilter (36) die Steuerung für die proportionale Amplitudenregelung im Amplitudensteller (37) übernimmt.