DE1811323A1 - DF system in which a DF voltage is generated whose phase position compared to the phase position of a reference voltage is a measure of the direction from the pillar to the transmitter to be tracked - Google Patents
DF system in which a DF voltage is generated whose phase position compared to the phase position of a reference voltage is a measure of the direction from the pillar to the transmitter to be trackedInfo
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Description
"Peilsystem, bei dem eine Peilspannung erzeugt wird, deren Phasenlage gegenüber der Phasenlage einer Bezugsspannung ein Maß für die Richtung vom Peiler zum zu peilenden Sender ist" Die Erfindung betrifft ein Peilverfahren, bei dem die von mehreren, auf einem Kreis gleichmäßig verteilten Einzelantennen abgeleiteten Spannungen durch geeignete Zusaenfassung dazu ausgenutzt werden, eine Peilspannung zu erzeugen, deren Phasenlage gegenüber der Phasenlage einer gleichfrequenten Bezugs spannung ein Naß für das Azimut der zu peilinden Welle ist. "DF system in which a DF voltage is generated, its phase position compared to the phase position of a reference voltage, a measure of the direction from the direction finder to the transmitter to be tracked is "The invention relates to a DF method in which the derived from several individual antennas evenly distributed in a circle Voltages can be exploited by suitable summary, a bearing voltage to generate whose phase position compared to the phase position of a reference with the same frequency voltage is a factor for the azimuth of the wave to be tracked.
Derartige Peilverfahren sind aus den deutschen Patentschriften 1 246 051 und 1 257 898 bekannt. Gegenstand der deutschen Patentschrift 1 246 051 ist ein Verfahren zur Peilung von kurzzeitig einfallenden elektromagnetischen Wellen, deren Energie in einem breiten Frequenzbereich liegt. PUr die Peilung wird ein gekreuztes Richtantennensystem sowie eine Antenne mit Kreisdiagraim benutzt. Als Richtantennensystem kann beispielsweise ein Kreuzrahmen, aber auch ein Viermast-Adcock Verwendung finden. Die Ausganssignale beispielsweise des Adcocks und der ungerichteten Antenne werden Resonanzkreisen gleicher Resonanzfrequenz zugeführt und regen diese zu Eigenschwingungen an. Die Ausgangsspannungen der beiden dem Adcock zugeordneten Resonanzkreise werden danach um 900 in der Phase gegeneinwander verschoben und danach wird die Summe oder die Differenz dieser Spannungen gebildet. Die Phasenlage der hierbei erhaltenen Spannung hängt von der Einfallsrichtung der zu peilenden Welle ab. Durch Messung der Phasenlage dieser Spannung gegenüber der Phasenlage der Auggangsspannung des dritten Resonanzkreises' die durch die Spannung der ungerichteten Antenne verursacht wurde, erhält man eine dem Einfallswinkel entsprechende Größe.Such direction finding methods are from German patents 1,246 051 and 1 257 898 known. The subject of German patent specification 1 246 051 is a method of bearing from briefly incident electromagnetic Waves, the energy of which lies in a wide frequency range. PUr the bearing will be a crossed directional antenna system and an antenna with circular diagrams are used. A cross frame, for example, but also a four-mast Adcock can be used as a directional antenna system Find use. The output signals, for example, of the adcock and the non-directional Resonance circles with the same resonance frequency are fed to the antenna and stimulate them to natural vibrations. The output voltages of the two assigned to the Adcock Resonance circles are then shifted by 900 in phase against each other and then the sum or the difference of these voltages is formed. The phase position of the The voltage obtained depends on the direction of incidence of the wave to be tracked away. By measuring the phase position of this voltage in relation to the phase position of the output voltage of the third resonance circuit caused by the voltage of the omnidirectional antenna a quantity corresponding to the angle of incidence is obtained.
Gegenstand der deutschen Patentschrift 1 257 898 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer digitalen Anzeige des Peilergebnisses eines Peilers nach dem Watson-Watt-Prinzip.The subject of German patent specification 1 257 898 is a method for generating a digital display of the bearing result of a direction finder after the Watson-Watt principle.
Als Pielantennensystem dieses Peilers kann wieder ein Kreuzrahmen oder ein Viermast-Adcock vorgesehen sein. Die Umwandlung in den Digitaiwert wird hier dadurch bewirkt, daß die beiden Ausgangs spannungen der beiden Kanäle des Pfeiler um 900 gegeneinander in der Phase gedreht und danach addiert werden. Die Phasenlage dieser Summenspannung ist auch hier ein Maß für den Einfallswinkel. Zur Messung der Phasendifferenz zwischen dieser Spannung und einer gleichfrequenten Bezuglpannung kann ein elektronischer digitaler Phasenmesser verwendet werden.A Cross frame or a four-masted Adcock can be provided. The conversion to the digital value will this causes the two output voltages of the two channels of the pillar rotated by 900 against each other in phase and then added. The phase position this total voltage is also a measure of the angle of incidence here. For measurement the phase difference between this voltage and a reference voltage of the same frequency an electronic digital phase meter can be used.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein teilverfahren zu schaffen, dessen Antennensystem einen Gewinn aufweist, das einen kleinen systematischen Fehler auch bei steilem Welleneinfall aufweist, und das mit einer kleinen Peilbasis auskommt, was insbesondere bei langen Wellen von Interesse ist.The object on which the invention is based is to provide a partial method to create whose antenna system has a gain that is a small systematic one Shows errors even at steep waves, and that with a small bearing base gets by, which is of particular interest with long waves.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß als Peilantennensyste:n mindestens 5, vorzugsweise Jedoch 8 auf dem Kreis verteilte Einzelantennen verwendet werden, daß die Ausgangsspannung der Einzelantennen, oder davon abgeleitete Spannungen einer sich aus der Beziehung #i = 2nk (i - i) n ergebenden Phasenverzögerung unterworfen werden (wobei n die Zahl der Antennen, i von 1 bis n läuft und die Platznummer der einzelnen Antennen darstellt und k eine ganzzahlige von 0 verschiedene Konstante ist), und daß danach diese Spannungen vektoriell addiert werden und die Summenspannung als Peilspannung ausgenutzt wird.This object is achieved in that the DF antenna system: n at least 5, but preferably 8 individual antennas distributed around the circle are used, that the output voltage of the individual antennas, or voltages derived therefrom from the relation #i = 2nk (i - i) n resulting phase delay (where n is the number of antennas, i runs from 1 to n and the location number the represents individual antennas and k is an integer constant other than 0 is), and that these voltages are then added vectorially and the sum voltage is used as DF voltage.
Als Peilantenne wird hier somit eine Kreisgruppenantenne mit kreisörligem horizontalen Empfangsdiagramm und wenige stens 5 Einzelantennen verwendet, wobei diese Antenne zusammen mit der Phasenverzögerungseinrichtung der bekannten Kreisgruppensendeantenne mit Drehfelderregung entspricht.A circular group antenna with a circular ring is used as the direction finding antenna horizontal reception diagram and a few at least 5 individual antennas used, whereby this antenna together with the phase delay device of the known circular group transmission antenna with rotating field excitation.
Eine derartige Antenne ist in dem Taschenbuch der Hochfrequenztechnik von Meinke-Gundlach, erschienen im Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg, 1956 auf Seite 448, unten bis 450 beschrieben.Such an antenna is in the pocket book of radio frequency technology von Meinke-Gundlach, published by Springer-Verlag, Berlin / Göttingen / Heidelberg, 1956 on page 448, described below to 450.
Der Faktor k, der in der oben erwähnten Formel enthalten ist, kann als Mehrdeutigkeitsfaktor bezeichnet werden. Ist er k s 1, so wird eine eindeutige Peilinformation erhalten. Wird k Jedoch größer als 1 gewählt, so ergibt sich eine mehrdeutige Peilinformation.The factor k included in the above formula can can be referred to as the ambiguity factor. If it is k s 1, it becomes a unique one Receive bearing information. However, if k is chosen to be greater than 1, then one results ambiguous bearing information.
Bei dem erfindungsgemäßen Peilsystem werden vorzugsweise 8 einzelne Antennen verwendet. Die Verwendung von 8 Binzelantennen hat den Vorteil, daß der systematische Fehler der Peilantenne bei einem Basisdurchmesser in der Größenordnung einer halben Wellenlänge einerseits nur etwa eine Bogenminute ist, andererseits der Aufwand für das Antennensystem noch keineswegs groß ist. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Peilsystems ist die Tatsache, daß das Antennenystem zwar als Größbasissystem ausgebildet werden kann, Jedoch bei Verwendung einer kleinen Basis einen sehr kleinen systematischen Fehler hat. Da wie sich herausgestellt hat, der systematische Peilfehler mit dem Durchmesser des Antennensystems anwächst, andererseits mit dem Anwachsen des Durchmessers eine Verbesserung der Peilgüte bei Mehrstrahleinfall erzielt wird, erscheint es günstig, den Durchmesser bei 8 Antennen nicht über eine Betriebswellenlänge anwachen zu lassen. Das erfindungsge mäße System arbeitet zumindest so schnell und vollautomatisch, wie die üblichen Zweikanalpeiler bzw. die eingangs erwähnten Peilverfahren mit digitaler Peilanzeige, auch wenn ein Großbasissystem zur Anwendung kommt. Außerdem hat das erfindungsgemäßa Verfahren noch den Vorteil, daß das Antennensystem einen Antennengewinn aufweist, und zwar bei ohnehin schon vorteilhaften kleinen Antennenkreisdurchmessern, wie z. B. 0,6 Wellenlängen. Schließlich hat das erfindungsgemäße Peilverfahren den Vorteil, daß ein einfaches, starres Peilantennensystem verwendet wird, desoen systematischer Antennenfehler insbesondere bei kleineuem Antennenkreisdurchmesser' klein ist und den Peilwert nur sehr wenig beeinflußt, dessen horizontales Empfangsdiagramm ungerichtet1 d. h. quasi kreisförmig ist und dessen vertikales Empfangsdiagramm in seiner Form wählbar ist und dadurch eine Reduzierung des die Genauigkeit des Peilwertes mitbestimmenden Einflusses von StörJignalen gestattet1 welche unter verschiedene@ Richtungs- oder Erhebungswinkeln einfallen.In the direction finding system according to the invention, there are preferably 8 individual Antennas used. The use of 8 single antennas has the advantage that the systematic errors of the DF antenna with a base diameter in the order of half a wavelength on the one hand only about a minute of arc is, on the other hand, the effort for the antenna system is by no means great. A The main advantage of the bearing system according to the invention is the fact that the Antenna system can be designed as a size base system, but when used a small base has a very small bias. As it turned out the systematic DF error increases with the diameter of the antenna system, on the other hand, with the increase in diameter, an improvement in the DF quality If multiple beam incidence is achieved, it seems favorable, the diameter with 8 antennas not to be woken up over an operating wavelength. The system according to the invention works at least as quickly and fully automatically as the usual two-channel direction finders or the DF method mentioned at the beginning with digital bearing display, even if a Large base system is used. In addition, the method according to the invention has nor the advantage that the antenna system has an antenna gain, namely with already advantageous small antenna diameter, such as. B. 0.6 Wavelengths. Finally, the direction finding method according to the invention has the advantage that a simple, rigid DF antenna system is used, desoen more systematic Antenna error is small, especially with a small antenna circle diameter, and affects the bearing value only very little, its horizontal reception diagram is undirected1 d. H. is quasi circular and its vertical reception diagram in its form is selectable and thereby a reduction in the accuracy of the bearing value The influence of interfering signals allows1 which under different @ directional or Increase elevation angles.
Die Bezugsspannung, die zur Bestimmung der Phasenlage der Summenspannung benötigt wird, kann auf verschiedene Weise gewonnen werden. So ist es beispielsweise möglich, im Mittelpunkt des Antennensystems eine zusätzliche Antenne aufzustellen und die Ausgangsspannung dieser Antenne bzw.The reference voltage that is used to determine the phase position of the total voltage is needed can be obtained in a number of ways. This is how it is, for example possible to set up an additional antenna in the center of the antenna system and the output voltage of this antenna resp.
eine hiervon abgeleitete Spannung als Bezugs spannung zu benutzen. Anstelle der Verwendung einer zusätzlichen Antenne im Mittelpunkt des Antennensystems können die noch nicht phasenverschobenen Ausgangsspannungen der n auf dem Kreis angeordneten Einzelantennen summiert, d. h. vektoriell addiert, und die dadurch erhaltene zusätzliche Summenspannung als Bezugsspannung verwendet werden.to use a voltage derived from this as a reference voltage. Instead of using an additional antenna in the center of the antenna system can use the not yet phase-shifted output voltages of the n on the circuit arranged individual antennas are summed, d. H. vectorially added, and the result obtained additional total voltage can be used as a reference voltage.
In den meisten Fällen wird es notwendig zein, die die Peilspannung darstellende Summensapnnung sowie die Bezugsspane nung vor der Phasendifferenzmessung gleichartig in der Frequenz zumindest einmall umzusetzen. Um Phasenfehler zu vermeiden, wird hierzu mindestens ein Oszillator vorgesehen, der jeweils für eine Umsetzung beider Spannungen ausgenutzt wird. Anstelle gemeinsamer Oszillatoren können auch gleiche Frequenzteiler für die Heruntersetzung der Frequenz benutzt werden. Zur Verstärkung und wenigstens teilweisen Frequenzumsetzung der Peil- und Bezugsspannung wird gemäß weiterer Erfindung ein üblicher Zweikanalpeilempfänger benutzt, der bekanntlich gleich. Verstärkung und gleiche Phasenbeeinflussung in den beiden Kanälen aufweist.In most cases it will be necessary to adjust the bearing voltage performing The total voltage and the reference voltage before the phase difference measurement are identical to be implemented at least once in terms of frequency. To avoid phase errors, for this purpose at least one oscillator is provided, each for an implementation of both Tension is exploited. Instead of common oscillators, identical oscillators can also be used Frequency divider can be used to reduce the frequency. For reinforcement and at least partial frequency conversion of the bearing and reference voltage is carried out in accordance with Another invention uses a conventional two-channel receiver, which is known same. Has gain and equal phase influence in the two channels.
Prinzipiell wäre es natürlich auch möglich, jeder Einzelantenne einen Verstärker oder Empfänger zuzuordnen und die Ausgangs spannungen der Verstärker bzw. der Empfänger zu überlagern, d. h. zu addieren. Au Aufwandsgründen und Genauigkeitzgründen ist jedoch die oben erwähnte Verstärkung mittels eines Zweikanalverstärkers nach erfolgter Summierung der Ausgangsspannungen der Einzelantennen vorzuziehen.In principle it would of course also be possible to have one for each individual antenna Assign amplifiers or receivers and the output voltages of the amplifiers or to overlay the receiver, d. H. to add up. For reasons of effort and reasons of accuracy However, the above-mentioned amplification by means of a two-channel amplifier is behind to be preferred after summing the output voltages of the individual antennas.
Die beliebige Wahl der Peilbezugsrichtung erfolgt dadurch, daß entweder die Bezugsspannung oder die die Peilspannung darstellende Su enspannung in der Phase um einen solchen Phasenwert verzögert wird, daß bei abfall einer Welle aus der gewählten Bezugsrichtung die Phasendifferenz beispielsweise gerade null int. Sowohl die Phasenverzögerung zur Gewinnung der als Peilspannung verwendeten Summenspannung als auch die gerade erwähnte Phasenverzögerung zur Einregulierung der Peilbezugsrichtung kann analog oder digital vorgenommen werden1 und zwar vor oder nach der separaten Verstärkung der Empfangssignale der einzelnen Antennen.The arbitrary choice of the bearing reference direction is made in that either the reference voltage or the source voltage representing the bearing voltage in the phase is delayed by such a phase value that when a wave falls off the selected reference direction the phase difference, for example, just zero int. Both the phase delay for obtaining the total voltage used as the DF voltage as well as the phase delay just mentioned for adjusting the bearing reference direction can be done analog or digital1 before or after the separate Amplification of the received signals of the individual antennas.
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß die Spannungen der einzelnen Antennen der Kreisgruppenantennen in der vorgeschriebenen Weise gegeneinander phasenverzögert werden. Es muß dabei darauf geschtet werden, daß bei Jeder Betriebsfrequenz eine Verzögerung um den gleichen Phasenwert bewirkt wird. So muß beispielsweise bei einem Antennensystem mit 8 Antennen die Ausgangsspannung der 2. Antenne (d. h. i = 2} i.-er um den Phasenwinkel #/4 gegenüder der Spannung der t. Antenne (d. h. i = 1) verzögert werden, wenn k au 1 angenommen wurde. Zur Erzielung dieser bei allen Frequenzen gleichen Phasenbeeinflussung müssen die Phasenverzögerungsglieder in Abhängigkeit von der Betriebsfrequenz derart einstellbar sein, daß die erforderlichen Phasenverzögerungen jeweils zustandekommen.An essential feature of the system according to the invention is that the voltages of the individual antennas of the circular group antennas are in the prescribed Way to be phase-delayed against each other. Care must be taken that causes a delay by the same phase value at each operating frequency will. For example, in an antenna system with 8 antennas, the output voltage the 2nd antenna (i.e. i = 2} i.-er by the phase angle # / 4 with respect to the voltage the t. Antenna (i.e. i = 1) can be delayed if k au 1 is assumed. To the The phase delay elements must achieve this phase influence which is the same at all frequencies be adjustable depending on the operating frequency so that the required Phase delays each come about.
Werden als Phasenverzögerungsglieder Hochfrequenzleitungen benutzt, so werden diese vorzugsweise auf Kreisen oder Kreisbogen mit gemeinsamem Hittelpunkt angeordnet und den einzelnen Leitungen gemeinsam verschiebbare Abgriffe zugeordnet. Bei Einstellung der Frequenz des Empfängers werden dann diese Abgriffe entsprechend der eingestellten Frequenz mitverschoben.If high-frequency lines are used as phase delay elements, so these are preferably on circles or arcs with common Arranged center point and the individual lines together displaceable taps assigned. These taps are then set when the frequency of the receiver is set shifted according to the set frequency.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, die Peilwertbeeinflussung durch aus anderen Richtungen als die zu peilende Welle einfallenden Wellen zu reduzieren.According to a further development of the invention, it is possible to influence the bearing value due to waves falling from other directions than the wave to be tracked.
Hierzu wird, wie später noch gezeigt wird, entweder ein zweites zum ersten konzentrisch liegendes Peilantennensystem verwendet, oder aber es wird das vorhandene Antennensystem doppelt ausgenutzt. Das aus dem zusätzlichen oder dem gleichen System gewonnene Richtungssignal muß doppeldeutig sein.For this purpose, as will be shown later, either a second to the first concentric DF antenna system used, or it will Existing antenna system is used twice. That from the additional or the Directional signal obtained from the same system must be ambiguous.
Anhand der in Fig. 1 prinzipiell dargestellten beispiele haften Anordnung des erfindungsgemäßen Systems soll dieses näher erläutert werden. Dies Anordnung besteht im wesentlictnen aus einem Antennenteil AT, einem Phasenanpaßteil PT, einem Empfängerteil ET und einem Meßteil MT.Based on the examples shown in principle in Fig. 1 stick arrangement of the system according to the invention, this will be explained in more detail. This arrangement consists essentially of an antenna part AT, a phase matching part PT, a Receiver part ET and a measuring part MT.
Der Antennenteil AT besteht einmal aus einer an sich bekannten Kreisgruppenantenne KA, d. h. aus n (im Beispiel n r 6) einzelnen, identischen Empfangsantennen Ai (mit i m 1, 2, 3 ... a), die in der durch den Index i gekennzeichneten Reihenfolge in gleichmäßigem Abstand (im Beispiel voneinander auf einem Kreis um den Durchmesser d, der vorzugsweise kleiner # ist, angeordnet sind. Die KreAsgruppenantenne KA wird zur Gewinnung der zur Bildung der als Peilspannung UR benutzten Summenspannung erforderlichen Ausgangsspannungen verwendet. Fur die Gewinnung der sog.The antenna part AT consists on the one hand of a circular group antenna known per se KA, d. H. from n (in the example n r 6) individual, identical receiving antennas Ai (with i m 1, 2, 3 ... a) in the order indicated by the index i evenly spaced (in the example from each other on a circle around the diameter d, which is preferably smaller #, are arranged. The KreAsgruppenantenne KA is to obtain the total voltage required to form the UR used as the bearing voltage Output voltages used. For the extraction of the so-called
Bezugsspennung UB kann entweder die Kreisgruppenantenne KA in dar bereits beschriebenen Weise mitverwendet oder es kann dafür eine zusätzliche Empfangsantenne Ao benutzt werden, dia dann, wie dargestellt, im Mittelpunkt 0 des Kreises anzuordnen ist.Reference voltage UB can either be the circular group antenna KA in already described way is used or it can be an additional receiving antenna Ao can then be used, as shown, to be placed in the center 0 of the circle is.
Erfindungsgemäß wird die Peilspannung UR dadurch gewonnen, daß mittels der Phasenschieber P2 - P6 zunächst die Phase der Empfangsspannung Ui der Wellenlänge # jeder Antenne Ai der Kreisgruppenantenne KA gemaß folgender Gleichung um den im Bogenmaß angegebenen Betrag #i phasenverschoben wird: #i (i - 1) 1 fl mit k = 1, 2, 3 ... n (bei k = t ist die Peilung -eindeutig) (bei k > 1 ist die Peilung mehrdeutig).According to the DF voltage UR is obtained by means of the phase shifter P2-P6 initially the phase of the received voltage Ui of the wavelength # of each antenna Ai of the circular group antenna KA according to the following equation around the im The amount specified in radian #i is phase-shifted: #i (i - 1) 1 fl with k = 1, 2, 3 ... n (at k = t the bearing is unambiguous) (at k> 1 the bearing is ambiguous).
Die so phasenverschobenen Spannungen aller Iina.lantennen At sit zumindest angenähert gleicher Amplitude werden dann in der Summierstufe Z vekto#riell addiert, d. h. summiert.The phase-shifted voltages of all Iina.lantnen at least sit approximately the same amplitude are then added vectorially in the summing stage Z, d. H. summed up.
Die dadurch erhaltene Summenspannung wird als Peilspannung UR bezeichnet. Aus der obigen Gleichung ist su erkennen, daß der Durchmesser d der Kreisgruppenantenne nicht in die oben angegebene Formel eingeht. Nur in extremen Ausnahmefäll.n müssen die Amplituden der der Summierstufe Z zugeführten Spannungen aneinander angeglichen werden, was durch Amplitudenangleichstufen AA1 - AA6 bewirkt werden kann.The total voltage thus obtained is referred to as the bearing voltage UR. From the above equation it can be seen that the diameter d of the circular array antenna does not enter into the formula given above. Only in extreme exceptional cases the amplitudes of the voltages supplied to the summing stage Z are adjusted to one another which can be effected by amplitude equalization stages AA1 - AA6.
Im Gegensatz dazu wird die Bezugsspannung UB entweder dadurch gewonnen, daß die noch nicht phasenverschobenen Ausgangsspannungen aller Einzelantennen Ai mit zumindest angenähert gleicher Amplitude vektoriell addiert, d. h.In contrast to this, the reference voltage UB is obtained either by that the not yet phase-shifted output voltages of all individual antennas Ai vectorially added with at least approximately the same amplitude, d. H.
summiert werden und die dadurch gewonnene zusätzliche Summenspannung als Bezugsspannung UB verwendet wird, oder daß, wie in der Fig. t angenommen, die Ausgangsspannung der zusätzlichen Antenne A0 als Buzugsspannung benutzt wird.are summed up and the resulting additional total voltage is used as reference voltage UB, or that, as assumed in FIG. t, the Output voltage of the additional antenna A0 is used as a reference voltage.
Die Justierung der Peilbezugsrichtung wird gemäß weiterer Erfindung durch erreicht, daß die Bezugsspannung UB durch einen Phasenschieber PO geleitet wird, der eine Justierung der Phase der Spannung UB ermöglicht. Wie bereits erwähnt, könnte auch die Spannung UR anstelle der Spannung UB über den Phasenschieber PO geleitet werden.The adjustment of the bearing reference direction is according to a further invention achieved by that the reference voltage UB passed through a phase shifter PO that an adjustment the phase of the voltage UB. As already mentioned, the voltage UR instead of the voltage UB across the Phase shifter PO are conducted.
Obwohl es - wie bereits erwähnt - an sich möglich ist, zunächst alle Aus gange spannungen der Einzelantennen separat zu verstärken und in der Frequenz herabzusetzen (Zwischenfrequenzbildung) und sie erst danach in der Phase nu verschieben und die Summenspannung zu bilden, ist er weit vorteilhafter, nicht diesen, sondern den oben angegebenen und in der Zeichnung angenommenen Weg zu beschreiten, als so die Peilspannung UR und die Bezugsspannung UB vor dem Empfängerteil ET im Phasenanpaßteil PT zu gewinnen.Although - as already mentioned - it is possible in and of itself, all of them at first Output voltages of the individual antennas to be amplified separately and in frequency reduce (intermediate frequency formation) and only then shift it in phase nu and to form the total voltage, it is far more advantageous, not this, but to tread the path indicated above and assumed in the drawing, as so the DF voltage UR and the reference voltage UB before the receiver part ET in the phase matching part PT to win.
Der Empfängerteil ET dient im wesentlichen der gteichartigen Weiterbehandlung der Peilspannung UR und der Besugospannung UB, d. h. der Hochfrequenz-Vorverstärkung, der Mischung und der ein- oder mehrfachen Zwischenfrequenzbildung. Besonders geeignet sind hierfür Empfänger, die aus zwei identischen und die gleichen Mischoszillatoren den verwenden, separaten Empfangskanälen bestehen und bei denen zusätzlich noch eine periodische Kanalvertauschung vorgenommen wird.The receiver part ET is essentially used for further processing in a similar manner the bearing voltage UR and the target voltage UB, d. H. the high frequency pre-amplification, the mixing and the single or multiple intermediate frequency formation. Particularly suitable are receivers that consist of two identical and the same mixer oscillators the use, separate receiving channels exist and with which additionally a periodic channel swap is carried out.
Zum dargestellten Beispiel der Fig. t bestehen die beiden Empfangekanäle aus den Hochfrequenzstufen 1 bzw. 2, den ersten Mischstufen 3 bzw. 4, den ersten Zwischenfrequenzstufen 5 bzw. 6 und - falls eine Herabsetzung auf eine zusätzliche Zwischenfrequenz erforderlich ist - zusätzlich noch aus den zweiten Mischstufen 7 bzw. 8 und den zweiten Zwischenfrequenzstufen 9 bzw. 10. Die ersten Misehstufen 3 und 4 werden mit dem gleichen ersten Onzillatorsignal gespeist, das der erste Oszillator 11 liefert. Die zweiten Mischstufen 7 und 9 werden mit den gleichen zweiten Oszillatorsignal gespeist, das der zweite Oszillator 12 liefert.For the example shown in FIG. 1, there are two receiving channels from the high-frequency stages 1 or 2, the first mixer stages 3 or 4, the first Intermediate frequency levels 5 or 6 and - if a reduction to an additional one Intermediate frequency is required - additionally from the second mixer stage 7 or 8 and the second intermediate frequency stages 9 or 10. The first mixing stages 3 and 4 are fed with the same first oscillator signal as the first Oscillator 11 supplies. The second mixing stages 7 and 9 are with the same second Oscillator signal fed, which the second oscillator 12 provides.
Um Verfälschungen des zu ermittelnden Peilwerts durch Laufzeitunterschiede zwischen den beiden Empfangskanälen zu vermeiden, sind im dargestellten Beschreibungsbeispiel im Empfängerteil ET Schalter 13 vorgesehen, die durch den Umschalter 14 periodisch betätigt werden und hierdurch bewirken, drß Jeder der zwei Empfangskanäle abwechselnd zur Verstärkung der Peilspannung UR und der Bezugsspannung UB verwendet wird. Dieser Umschalter 14 kann gleichzeitig auch die in Fig. 1 gezeigte Mittelungsstufe 15 steuern, die dann die Aufgabe hat, das Mittel aus mindestens 2 unmittelbar nacheinander gemessenen Peilwerten automatisch zu bilden. Durch Verwendung des an sich bekannten Umschaltprinzips und der erfindungsgemäß vorgeschlagenen automatischen Mittelungsstufe 15 können Peilwertverfälschungen durch Laufzeitunterschiede in beiden Empfangskanälen minimisiert werden. Am Ausgang des Empfängerteils ET werden die Peilspannung UR und die Bezugsspannung UB in Form von zwei gleichfrequenten, aber separaten Zwischenfrequenzsignalen erhalten, die dann dem digitalen Meßteil MT zugeführt werden. Das Neßteii ist ein an sich bekannter digitaler Phasenmesser und kann folglich die Phasendifferenz zwischen der Spannung UR und der Spannung UB bestimmen, anzeigen und ausgeben. Dies Phasendifferenz ist ein Maß für die Richtung vom Peiler zum zu peilenden Sender.About falsification of the bearing value to be determined due to differences in transit time to avoid between the two receiving channels are shown in the description example provided in the receiver part ET switch 13, which is periodically through the switch 14 are actuated and thereby cause each of the two receiving channels to be pressed alternately is used to amplify the DF voltage UR and the reference voltage UB. This Changeover switch 14 can also control the averaging stage 15 shown in FIG. 1 at the same time, which then has the task of finding the mean from at least 2 measured immediately one after the other To generate bearing values automatically. By using what is known per se Switching principle and the automatic averaging stage 15 proposed according to the invention Falsification of bearing values due to differences in transit time in both reception channels is minimized will. The bearing voltage UR and the reference voltage are at the output of the receiver part ET UB received in the form of two equal frequency but separate intermediate frequency signals, which are then fed to the digital measuring part MT. The Neßteii is an in itself well-known digital phase meter and can consequently measure the phase difference between determine, display and output the voltage UR and the voltage UB. This phase difference is a measure of the direction from the direction finder to the transmitter to be tracked.
In den Fig. 2a bis 3c sind Komponenten des erfindungggemäßen Peilsystems gezeigt, wobei dieses Peilsystem zusätzlica die Eigenschaft besitzen soll in einem großen Frequenzband verwendbar zu sein.In FIGS. 2a to 3c there are components of the DF system according to the invention shown, whereby this direction finding system should also have the property in one large frequency band to be usable.
Der Durchmesser d des gewählten Antennenkreises hat Einfluß auf das Vertikaldiagramm der Kreisgruppenantenne, andererseits aber auch auf den Grad der möglichen Peilwertverfälschungen, die durch den Heiligtag-Effekt erklärbar sind. Aus diesen Gründen ist es in gewissen F n besonders vorteilhaft, die Peilantenne an die Senderfrequenz des au peilenden Senders automatisch anzupassen. Zur Lö-@ung dieser Aufgabe, die natürlich auch bei andersartigen und bereits bekannten Peilern mit Kreisgruppenantennen auftriff, wirk erfindungsgemäß ein besonderes Antennensystem vorgeschlagen, für das ein typisches Ausführungsbeispiel in den Fig. 2a und 2b gezeigt ist.The diameter d of the selected antenna circle has an influence on this Vertical diagram of the circular group antenna, on the other hand also on the degree of possible falsification of bearing values, which can be explained by the holy day effect. For these reasons it is special in certain F n advantageous, automatically adjust the DF antenna to the transmitter frequency of the bearing transmitter. To solve this problem, of course, also with different and already known Direction finders with circular group antennas hit a special antenna system according to the invention proposed, for which a typical embodiment shown in Figs. 2a and 2b is.
In diesen Figuren ist eine Kreisgruppenantenne gezeigt, die aus n = 6 Einzelantennen besteht. Daraus erklärt sich auch die in Fig. 2b gezeigte Draufsicht auf das Antennen system, das die auf dem Antennenkreis K in gleichmäßiger Verteilung angeordneten sechs Antennen A1 bis As und die ia Mittelpunkt O des Antennenkreises angeordnete Mitt8D-antenne Ao zeigt. Der Durchmesser des Antennenkreises ist d.In these figures a circular group antenna is shown, which consists of n = 6 individual antennas exist. This also explains the plan view shown in FIG. 2b on the antenna system that distributes the antenna on the antenna circuit K evenly arranged six antennas A1 to As and the ia center point O of the antenna circle arranged Mitt8D antenna Ao shows. The diameter of the antenna circle is d.
Au der Fig. 2a ergibt sich, daß im Mittelpunkt O des Aotennenkreises auf einem Mast M nacheinander ein Antennensteuerteil AS und eine Mittenantenne Ao angeordnet sind.From Fig. 2a it can be seen that in the center O of the aotennene circle on a mast M one after the other an antenna control part AS and a central antenna Ao are arranged.
Der Antennensteuerteil AS besitzt n, hier also 6 Antennenhaltearme, deren Längen swar stets gleich groß sind, vom Antennensteuerteil mit an sich bekannten Mitteln jedoch automatisch geändert werden können. An den äußeren Enden der Antennenhaltearme sind die Empfangsantennen A1 bis A6 montiert. Wie aus Fig. 2a zu ersehen t, kann auch die Länge der Empfangsantennen Ao bis A6 von Antennensteuerteil AS automatisch und entweder gemeinsam mit oder unabhängig von der Änderung der Länge der Antennenarme geändert werden In Fig. 2a ist noch ein zweiter Antennenkreis mit dargestellt. Die auf dem Antennenkreis 1 liegenden Antennen A1 bis A6 sind kürzer als wenn sie auf dem Antennenkreis K' liegen, auf dem sie durch die Bezugszeichen A1' bis A6' gekennzeichnet sind und der Peilung eines Senders niedrigerer Sendefrequenz dienen. Natürlich kann in gleicher Weise auch die Länge der Mittenantenne Ao vom Antennensteuerteil AS automatisch mitgeändert werden. Wie oben gesagt, hat der Kreisdurchmesser bzw. das Verhältnis d/# (mit # = Wellenlänge des zu peilenden Signals) Einfluß auf das Vertikaldiagramm der Peilantenne. Man kann also durch Wahl dieses Verhältnisses die Diagrammform beeinflussen, also s. B. das System sehr unempfindlich für die Bodenwelle und flach einfallende Wellen machen und somit die unter bestimmten Elevationswinkel einfallenden Wellen bevorzugen.The antenna control part AS has n, in this case 6 antenna holding arms, whose lengths are always the same, from the antenna control part with known ones However, funds can be changed automatically. At the outer ends the The receiving antennas A1 to A6 are mounted on the antenna holder arms. As shown in Fig. 2a You can also see the length of the receiving antennas Ao to A6 from the antenna control section AS automatically and either together with or independently of the change in length the antenna arms are changed. In Fig. 2a there is also a second antenna circuit shown. The antennas A1 to A6 lying on the antenna circuit 1 are shorter as if they are on the antenna circle K 'on which they are indicated by the reference symbols A1 'to A6' are marked and the bearing of a transmitter with a lower transmission frequency to serve. Of course, the length of the center antenna Ao from the Antenna control part AS can also be changed automatically. As said above, the diameter of the circle has or the ratio d / # (with # = wavelength of the signal to be tracked) influence the vertical diagram of the DF antenna. So you can by choosing this ratio affect the shape of the diagram, e.g. the system is very insensitive to the Make bumps and shallow waves and thus those under certain elevation angles prefer incident waves.
Bei der Peilung von Sender unterschiedlicher Sendefrequenz ist die Verwendung eines so1cen besondere Antennensystems Jedoch nicht unbedingt notwdndig, wohl aber zumindest die Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Phasenschieber P2 bis P6.When finding transmitters with different transmission frequencies, the Use of a special antenna system However not absolutely necessary, but at least the use of those shown in FIG. 1 Phase shifter P2 to P6.
Die Phasenverschiebungen, die diese Phasenschieber herstellen müssen, sind durch das zu der Grundgleichung angegeben und - wie bereits erwähnt - eine Funktion des Platzes der jeweiligen Antenne auf dem Antennenkreis und der Wellenlänge des zu peilenden Senders. Es ist bekannt, solche Phasenverzögerungen durch die Wahl entsprechender Längen von Hochfrequenzleitungen herzustellen. Wenn dieses Verfahren für die Phasenverschiebung angewandt wird' dann müssen die Leitungslängen gemeinsam und in ganz bestimmte Verhältnis zueinander veränderbar sein. Zur Lösung dieser Auf gabe wird erfindungsgemäß eine automatisch veränderbare Phasenschieberstufe vorgeschlagen, für die in den Fig. 3a bis 3c ein typisches Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Wenn beispielsweise eine aus n = 6 Antennen bestehende Kreisgruppenantenne vorliegt, muß diese Phasenschieberstufe die fünf Phasenschieber P2 bis P6 enthalten. Diese bilden gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zumindest Teile konzentrisch angeordneter Kreise, wobei dia Phasenverschiebung aller Phasenschieber durch die Stellung eines vorzugsweise mit der Frequenzeinstel lung Aes Peilempfängers einstellbaren und um den gemeinsamen Mittelpunkt dieser Kreise drehbaren Arm bestimmt wird.The phase shifts that these phase shifters must produce are given by the to the basic equation and - as already mentioned - a Function of the place of the respective antenna on the antenna circle and the wavelength of the transmitter to be tracked. It is known to choose such phase delays to produce corresponding lengths of high-frequency lines. If this procedure for the phase shift is applied 'then the line lengths must be common and be changeable in a very specific relationship to one another. To solve this According to the invention, an automatically changeable phase shifter stage is tasked with proposed, for which a typical embodiment example is shown in FIGS. 3a to 3c is. For example, if a circular group antenna consisting of n = 6 antennas is present, this phase shifter stage must contain the five phase shifters P2 to P6. According to a further development of the invention, these form at least parts concentrically arranged circles, with the phase shift of all phase shifters by the Position of a direction finder preferably adjustable with the frequency setting Aes and around the common center of these circles rotatable arm is determined.
Fig 3a zeigt ein Beispiel einer solchen Phasenschieberstufe. Sie besteht aus der Phasenschiebersteuerung PS, dem Unterteil UT, dem Oberteil OT, der Abschirmplatte AP, dem Arm R und der Summierstufe Z. 3a shows an example of such a phase shifter stage. she consists of the phase shifter control PS, the lower part UT, the upper part OT, the Shielding plate AP, the arm R and the summing stage Z.
Fig. 3b zeigt die Draufsicht auf diese Phasenschieberstufe bei entfernter Abschirmplatte AP. Auf der Oberseite des Oberteils OT sind fünf kreisförmige, konzentrisch angeordnete Koppelschlitze KS2 bis KS6 zu sehen1 durch welche die im Arm R angeordneten Koppelelemente K2 bis K6 in die Räume ragen, die das Innere koaxialer Hochfrequenzleitungen darstellen und sich zwischen dem Oberteil OT und dem Unterteil UT befinden. Im Arm R sind die Ausgänge der Koppelemente K2 bis K6 mit den Eingängen der Summierstufe Z verbunden. Einem weiteren Eingang der Summierstufe Z wird das Empfangssignal der Antenne A1 der Kreisgruppenntanne KA zugeführt. Die Empfangssignale der ubrigen Antennen A2bis A6 der Kreisgruppenatenne werden den Zuführungen ZF der fünf Phasenschieber P2 bis P69 die in der Phasenschieberstufe gemeinsam enthalten sind 7 separat zugeführt. Der Ausgang der Summierstufe Z liefert die Peilspannung UR.Fig. 3b shows the top view of this phase shifter stage at a distance Shielding plate AP. On the top of the upper part OT are five circular, concentric arranged coupling slots KS2 to KS6 can be seen1 through which the arranged in the arm R. Coupling elements K2 to K6 protrude into the rooms that are the interior of coaxial high-frequency lines and are located between the upper part OT and the lower part UT. In the arm R are the outputs of the coupling elements K2 to K6 with the inputs of the summing stage Z connected. Another input of the summing stage Z is the received signal of the Antenna A1 is fed to the Kreisgruppenntanne KA. The received signals of the rest Antennas A2 to A6 of the circular group antenna are the feeds ZF of the five phase shifters P2 to P69 which are contained in common in the phase shifter stage 7 are supplied separately. The output of the summing stage Z supplies the bearing voltage UR.
Fig. 3c schließlich zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Phasenschieberstufe in vertikaler Achsrichtung, nämlich durch den Teil, in dem die drei Phasenschieber P2 bis P4 liegen. Es sind drei rechteckige Kammern zu erkenneun, in denen je ein Träger, der in Isolator ist, den mit XL gekennzeichneten Innenleiter der drei Phasenschieber trägt. Über diesen Innenleitern befinden sich die Innenleiter KI der Koppelelemente K2, K3 und K4, deren Außenleiter KA die Koppelung zu den Außenleitern AL der Phasenschieber herstellen und von ihren zugehörigen Innenleitern durch eine Isolierstoffschicht isoliert sind.Finally, FIG. 3c shows a section through a part the Phase shifter stage in the vertical axial direction, namely through the part in which the three phase shifters P2 to P4 lie. There are three rectangular chambers to be seen in each of which a carrier, which is in insulator, the inner conductor marked with XL which carries three phase shifters. The inner conductors are located above these inner conductors KI of the coupling elements K2, K3 and K4, whose outer conductor KA is the coupling to the outer conductors AL produce the phase shifter and from their associated inner conductors through a Isolierstoffschicht are isolated.
Jeder Außenleiter KA und der zugehörige Innenleiter KI bilden zusammen Jeweils ein im Arr R angeordnetes Koppelelement, so z. B. das Koppelelement K2, das durch den Koppelschlitz in eine Hochfrequenzleitung ragt, die durch die Wandung AL der sich deckenden Nuten im Oberteil OT und im Unterteil UT des Phasenschiebers und durch den in der durch die zwei Nute gebildeten Kammer angeordneten Innenleiter IL gebildet wird. Jeder Phasenschieber ist an einem Ende mit einer Einzelantenne Ai d.r Kreisgruppenantenne KA zu verbinden, vor der er das Empfangssignal erhält.Each outer conductor KA and the associated inner conductor KI form together In each case a coupling element arranged in the Arr R, so z. B. the coupling element K2, which protrudes through the coupling slot into a high-frequency line that passes through the wall AL of the overlapping grooves in the upper part OT and in the lower part UT of the phase shifter and through the inner conductor arranged in the chamber formed by the two grooves IL is formed. Each phase shifter is at one end with a single antenna To connect Ai d.r circular group antenna KA, in front of which it receives the received signal.
Durch Anderung der Position des Armes R wird auch die Entfernung des Auskoppelpunktes im Phasenschieber von seinem Eingang geändert. Hierdurch wird die Lange der Leitung und damit die Signallaufzeit geändert.By changing the position of the arm R, the distance of Changed decoupling point in the phase shifter from its input. This will make the Length of the line and thus the signal propagation time changed.
Die in den Fig. 3a und 3c gezeigte Abschirmplatte AP dient der Abschirmung der nicht durch die Koppelelemente K2 bis K6 gefüllten Teilstücke der Koppelsohlitze tS2 bis KS60 Das Oberteil OT und das Unterteil UT können aus Isolierstoff bestehen. In einem solchen Falle müssen lediglich die als Außenleiter der Hochfrequenzleitungen und zur Koppelung mit verwendeten Flächen einen Metallbelag erhalten. Weiter ist darauf hinzuweisen, daß durch Anordnung mehrerer solcher Phasenschieberstufen übereinander -also mit gemeinsamer Achse - sich leicht Phasenschieberstufen bilden lassen, die eine Bedeckung extrem großer Frequenzbänder zulassen.The shielding plate AP shown in FIGS. 3a and 3c is used for shielding the sections of the coupling sole strand not filled by the coupling elements K2 to K6 tS2 to KS60 The upper part OT and the lower part UT can be made of insulating material. In such a case, only the external conductors of the high-frequency lines have to be used and receive a metal covering for coupling with surfaces used. Next is point out that by arranging several such phase shifter stages one above the other -also with a common axis - phase shifter stages can easily be formed that allow coverage of extremely large frequency bands.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann man zumeist eine Verbesserung des erfindungsgemäßen Peilverfahrens hlnichtlich des Einflusses von aus anderen Richtungen einfallenden Störsignalen dadurch erzielen, daß man ein zweites konzentrisch zum ersten System liegendes Peilantennensystem vorsieht. Während man die Phasen der spannungen des ersten Systems entsprechend der Vorschrift #i1 = ## (i - 1) beeinflußt, K also zu 1 wählt, und damit ein eindeutliges Peilsignal erhält, welches nur in diesem Falle als Bezugsspannung verwendet wird, werden die Spannungen des 4# anderen Peilantennensystems entsprechend #i2 = ( i -n beeinflußt, wodurch man in zweideutiges Peilsignal erhält (K i 2), das in diesem Falle auch als Peilsignal benutzt wird Die Phasendifferenz zwischen diesen beiden Signalen ist wiederum ein eindeutiges Naß für den Einfallgwinkel, allerdings ist das Meßergebnis dann durch Störwellen zumeist kaum beeinflußt, da das als Bezugssignal verwendete eine Peilsignal hier eine richtungsabhängige Phase aufweist. Das zweite Peilantennensystem läßt sich vermeiden, wenn man sowohl das doppeldeutige als Ruch das eindeutige Peilsignal aus einem Antennensystem, jedoch unter Verwendung zweier Phasenschiebergruppen, ableitet und mit den beiden Signalen, wie oben erläutert, verfährt.As already mentioned at the beginning, you can usually improve the DF method according to the invention similar to the influence of other directions achieve incident noise by having a second concentric to the first system provides horizontal DF antenna system. While you are through the phases of the voltages of the first system according to the regulation # i1 = ## (i - 1) influenced, K therefore selects 1, and thus receives a clear bearing signal which is only available in in this case is used as the reference voltage, the voltages of the 4 # become the other DF antenna system according to # i2 = (i -n influenced, which leads to ambiguous Bearing signal receives (K i 2), which in this case is also used as a bearing signal The phase difference between these two signals is again a clear one Wet for the angle of incidence, but the measurement result is then due to interference waves mostly hardly influenced, since the bearing signal used as reference signal here has a direction-dependent phase. The second DF antenna system can Avoid using both the ambiguous as well as the unambiguous direction finding signal from an antenna system, but using two phase shifter groups, derives and proceeds with the two signals as explained above.
Würde man als Bezugssignal bei Ausnutzung des doppeldeutigen Peilsignals die Spannung der Rundantenne oder die Summe der Spannungen aller Antennen eines Antennensystems benutzen, zo würden sich doppeldeutige Peilwerte ergeben.One would use the ambiguous bearing signal as a reference signal the voltage of the omnidirectional antenna or the sum of the voltages of all antennas of one Use the antenna system, so ambiguous bearing values would result.
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