DE1926259A1 - Ferrite cross frame for direction finder - Google Patents

Ferrite cross frame for direction finder

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    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/28Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived simultaneously from receiving antennas or antenna systems having differently-oriented directivity characteristics
    • G01S3/30Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived simultaneously from receiving antennas or antenna systems having differently-oriented directivity characteristics derived directly from separate directional systems
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01FADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
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    • HELECTRICITY
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    • H01Q21/28Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems

Description

Ferritkreuzrahmen für Peilempfänger Die Erfindung betrifft einen Ferritkreuzrahmen bestehend aus Induktionswicklungen tragenden Ferritstäben und einer Hilfsantenne, wie er bei Peilempfängern Verwendung findet. Ferrite cross frame for direction finder The invention relates to a Ferrite cross frame consisting of ferrite rods and an auxiliary antenna such as is used in direction finders.

Ferritantennen sind in Form von meist engbewickelten Platten oder Stäben bereits seit längerer Zeit bekannt (DAS 1 287 169). Ferrite antennas are in the form of mostly tightly wound plates or Rods have been known for a long time (DAS 1 287 169).

Für Goniometerpeiler oder Doppelkanalpeiler sind bisher gekreuzte Richtantennensysteme mit Ferritstäben in der Weise aufgebaut worden, daß man die gekreuzten Stäbe in zwei verschiedenen, aber parallelen Ebenen anordnete (Telefunken Zeitung 37, 1964, Heft 1). Verwendet man für jede Richtung der gekreuzten Antennen jeweils nur einen Stab, z.B. um an Gewicht oder Platz zu sparen, so mußte bisher die Hilfsantenne in einem der zwischen den Stäben gebildeten Winkel, also außerhalb der Systemmitte exzentrisch herabgeführt werden. Durch diese Art des Hilfsantennenanschlusses werden erhebliche Peilfehler verursacht. Sie treten selbst dann auf, wenn die Zuleitung zur Hilfsantenne über abgeschirmte Kabel erfolgt. For goniometer direction finders or double-channel direction finders, crossed ones have been used up to now Directional antenna systems with ferrite rods have been constructed in such a way that the arranged crossed bars in two different but parallel planes (Telefunken Newspaper 37, 1964, issue 1). Used for each direction the crossed Antennas only had to have one rod at a time, e.g. to save weight or space so far the auxiliary antenna in one of the angles formed between the rods, so be brought down eccentrically outside the center of the system. With this type of auxiliary antenna connection cause considerable bearing errors. They occur even when the lead to the auxiliary antenna via shielded cables.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und den Ferritkreuzrahmen so auszubilden, daß derartige Peilfehler wegfallen.The invention is therefore based on the object of addressing this disadvantage avoid and design the ferrite cross frame so that such bearing errors are eliminated.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einem zentralen prismatischen oder zylindrischen Ferritblock, gegen welchen im gleichen Winkelabstand radial nach außen gerichtete Ferritstäbe angepresst sind, und welcher eine zur Ebene der Stäbe senkrechte Bohrung aufweist, durch die die Hilfsantenne bzw. deren Anschlusskabel geführt ist.The inventive solution to this problem consists in a central one prismatic or cylindrical ferrite block against which at the same angular distance radially outwardly directed ferrite rods are pressed, and which one to the plane the rods has a vertical hole through which the auxiliary antenna or its connecting cable is led.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung des Ferritkreuzrahmens sind sämtliche Ferritstäbe in einer einzigen Horizontalebene angeordnet und an das ZentraLstück angeschlossen, das ebenfalls aus hochpermeablen Ferrit besteht, durch dessen Vertikalbohrung das Hilfsantennenkabel ohne Störung des Peilempfangs senkrecht nach unten geführt wer den kann. in der Regel wird ein solcher Ferritkreuzrahmen aus vier im Winkel von 90° nach außen gerichteten Ferritstäben gebildet. Im Rahmen der Erfindung aiad jedoch, bei eatsprechender husgestaltung des zentralen Ferritblocks natürlich auch Anordnungen mit mehr, z.B. 6 oder 8 in gleichem Winkelabstand radial nach außen gerichteten Ferritstäben denkbar.This inventive design of the ferrite cross frame are all ferrite rods arranged in a single horizontal plane and attached to the central piece connected, which also consists of highly permeable ferrite, through its vertical bore the auxiliary antenna cable is routed vertically downwards without interfering with DF reception can be. As a rule, such a ferrite cross frame is made up of four at an angle formed by 90 ° outwardly directed ferrite rods. In the context of the invention aiad however, at eat-speaking Housing design of the central ferrite block Of course, also arrangements with more, e.g. 6 or 8 at the same angular distance radially outwardly directed ferrite rods conceivable.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Induktionswicklungen diametraler Ferritstäbe als in der Mitte beginnende und endigende Kreuzwicklungen mit relativ geringer Windungszahl in Serien- oder Parallelschaltung ausgeführt sind. Hierdurch wird in einem sehr breiten Frequenzbereich eine weitgehend konstante und niedrige Antennen-Impedanz erzielt. Die Erfindung geht hierbei davon aus. daß hochpermeable Ferrite das magnetische Feld über einen weiten Frequenzbereich konzentrieren und es möglich sein muß, diese Energie breitbandig aus dem Feld auszukoppeln.In a further development of the invention it is provided that the induction windings diametrical ferrite rods as cross windings beginning and ending in the middle are designed with a relatively low number of turns in series or parallel connection. This results in a largely constant and over a very wide frequency range low antenna impedance achieved. The invention is based on this. that highly permeable Ferrites concentrate the magnetic field over a wide frequency range and it must be possible to couple this energy out of the field in a broadband manner.

Zu diesem Zweck wird die Wicklung mit geringer Windungszahl über die ganze Länge des Ferritstabes aufgebracht. Zur Verringerung des inneren Widerstands wird dann die Wicklung in besondere Form einer Art Kreuzwicklung so aufgebracht, daß die Induk';ivität und die Kapazität der Wicklung gering bleiben und durch Vermeidung überflüssiger Zuleitungen eine Weitgehenze Symmetrie zum Feld erhalten wird.For this purpose, the winding is made with a small number of turns over the applied over the entire length of the ferrite rod. To reduce the internal resistance the winding is then applied in a special form of a kind of cross winding in such a way that that the inductance and the capacity of the winding remain low and by avoidance superfluous supply lines a wide-ranging symmetry to the field is obtained.

Weiterhin ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß die Wicklung mit einem in der Breite veränderlichen Kupferband ausgeführ ist und daß das Verhältnis zwischen Längsinduktivität und Querkapazität des die Wicklung darstellenden Kettenleisers so gewellt ist, daß eine Anpassung des Wellenwiderstans s der Wicklung an den Wellenwiderstand der Eabelableitung erreicht wird. Dies ist durch Wahl der Leiterform bzw. der Breite des Kupferbandes möglich. Impedanz und Empfindlichkeit solcher Antennen verlaufen dann im Bereich von 0.3 bis 30 NHz nahezu konstant.Furthermore, it is provided within the scope of the invention that the winding is executed with a variable in width copper tape and that the ratio between the longitudinal inductance and the transverse capacitance of the chain guide that forms the winding is so corrugated that an adaptation of the wave resistance s of the winding to the wave resistance derivation of the label is achieved. This is through choice of ladder shape or the width of the copper tape is possible. Impedance and sensitivity of such antennas then run almost constant in the range from 0.3 to 30 NHz.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ferritstäbe mit zusätzlichen, konzentrierten und auf bestimmte Frequenzen abgestimmten Schwingkreisen versehen sind, für welche die darunter befindliche Induktionswicklung des Ferritstabs als Auskopplung dient. Hierdurch erreicht man eine Entdämpfung der Antenne und damit Steigerung der Empfindlichkeit in besonders interessierenden Frequnzbereichen.In a particular embodiment of the invention it is provided that the ferrite rods with additional, concentrated and on certain frequencies tuned oscillating circuits are provided for which the induction winding below of the ferrite rod serves as a decoupling. This achieves a de-attenuation of the Antenna and thus an increase in sensitivity in particularly interesting frequency ranges.

Es ist weiter möglich, die Kopplungswicklung als Symmetrieübertrager auszubilden, und somit koaxial Kabel anzuschließen.It is also possible to use the coupling winding as a balun transformer train, and thus to connect coaxial cables.

Bei einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hilfsantebne gleichzeitig als Radar-Reflektor ausgebildet ist, wobei der Reflektorkörper als Dachkapazität des entsprechend verkürzten Hilfsantennenstabs dient. Hierdurch erhält man eine außerordentlich platzsparende Kombination von Peilrahmen und Radarreflektor. Ein derartiger Radarreflektor kann z.B. aus mehreren quadratischen Blechplatten bestehen, die so ineinander gesteckt werden, daß beispielsweise 8 nischenartige Hohlräume entstehen, in denen sich die U-ltrakurzwellen der suchenden Radaranlage spiegeln. Unabhängig davon kann dieser Metallkörper aber auch als Endkapazität für eine Hilfsantenne für die viel längeren Navigationswellen verwendet werden. Infolge der Wirkung dieser Dachkapazität kann der Stab der Hilfsantenne sehr kurz gehalten werden, so daß durch die erfindungsgemäße Kombination im ganzen eine außerordentliche Platzersparnis erfolgt, welche besonders auf kleinen Schiffen sehr erwünscht ist.In a particular development of the invention it is provided that the auxiliary antenna is simultaneously designed as a radar reflector, the reflector body serves as the roof capacity of the correspondingly shortened auxiliary antenna rod. Through this you get an extremely space-saving combination of bearing frame and radar reflector. Such a radar reflector can, for example, consist of several square sheet metal plates exist, which are plugged into each other that, for example, 8 niche-like Cavities are created in which the ultra-short waves of the searching radar system are located reflect. Regardless of this, this metal body can also be used as an end capacity for an auxiliary antenna can be used for the much longer navigation waves. As a result the effect of this roof capacity can the rod of the auxiliary antenna be kept very short, so that by the combination according to the invention as a whole an extraordinary space saving takes place, which especially on small ships is very welcome.

Die Erfindung ist in der Zeichnung b-eispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1: eine Anordnung eines Kreuzrahmens gem. dem Stand der Technik, Fig. 2: einen Kreuzrahmen gemäß der Erfindung, Fig. 3a: einen Ferritstab mit einer Kreuzwicklung, Fig. 3b: einen Ferritstab mit einer Wicklung aus Kupferband, Fig. 3c: eine Ersatzschaltung für den Ferritrahmen und Fig. 3d: einen Ferritrahmen mit zusätzlichen auf bestimmte Frequenzen abgestimmten Schwingkreisen.The invention is shown in the drawing b-for example and schematically shown. They show: FIG. 1: an arrangement of a cross frame according to the state der Technik, Fig. 2: a cross frame according to the invention, Fig. 3a: a ferrite rod with a cross winding, Fig. 3b: a ferrite rod with a winding made of copper tape, Fig. 3c: an equivalent circuit for the ferrite frame and Fig. 3d: a ferrite frame with additional resonant circuits tuned to certain frequencies.

Die Figuren 1, 2 und 3 sollen die erfindungsgemäßen Maßnahmen im einzelnen darstellen und erläutern. In den Figuren 1 und 2 sind die bisherige und die erfindungsgemäße Ausführung von Ferritkreuzrahmen jeweils in Grund-und Aufriß in einer speziellen Ausführungsform einander gegenübergestellt. Die Ferrittäbe werden mit 1 und ihre Wicklungen mit 2 bezeichnet. Ziffer 3 in Figur 2 bezeichnet den zentralen Ferritblock, gegen den die vier Ferritstäbe 1' gepreßt werden. Die Stirnflächen der Stäbe und die Seitenflächen des Blocks sind plan geschliffen, so daß eine möglichst gute magnetische Verbindung erreicht werden kann.Figures 1, 2 and 3 are intended to detail the measures according to the invention represent and explain. In Figures 1 and 2, the previous and the inventive Execution of ferrite cross frames each in plan and elevation in a special Embodiment opposed to each other. The ferrite rods are numbered 1 and theirs Windings designated by 2. Numeral 3 in Figure 2 denotes the central ferrite block against which the four ferrite rods 1 'are pressed. The end faces the rods and the side surfaces of the block are ground flat, so that one possible good magnetic connection can be achieved.

Der Ferritblock 3 weist eine zentrale Bohrung auf, durch welche das Kabel 6 für die Hilfsantenne hochgeführt wird.The ferrite block 3 has a central bore through which the Cable 6 is brought up for the auxiliary antenna.

Die Kabelseele ist mit dem kurzen Metallstab 5 und dieser mit dem Radarreflektor 4 elektrisch leitend verbunden, so daß eine beispielsweise zur Seitenbestimmung dienende Hilfsantenne entsteht, die infolge ihrer streng zentralsymmetrischen Anordnung keine Peilfehler mehr verursachen kann.The cable core is with the short metal rod 5 and this with the Radar reflector 4 connected in an electrically conductive manner, so that one for example for determining the side Serving auxiliary antenna arises due to its strictly centrally symmetrical arrangement can no longer cause bearing errors.

In Figur 3a ist die Art der erfindungsmäßigen Kreuzwicklung allgemein dargestellt. Dieselbe verläuft von dem in der Mitte gelegenen Anfang 9 in gleichsinnigem Vor- und Rückwärtslauf über die beiden Stabenden zu dem ebenfalls wieder in der Mitte gelegenen Wicklungsende 10. Dadurch entsteht eine induktivitätsarme Bewicklung ohne störende Zuführungsleitungen mit ausgezeichneten Breitbandeigenschaften.In Figure 3a, the type of cross winding according to the invention is general shown. It runs in the same direction from the beginning 9 in the middle Forward and backward run over the two rod ends to the again in the Center winding end 10. This creates a low-inductance winding without disturbing feed lines with excellent broadband properties.

Die Wicklungshälften -nach den beiden Stabenden hin können in der Mitte zur weiteren Verringerung der inneren Induktivität auch in Parallelschaltung betrieben werden.The winding halves -after the two rod ends can be in the Center to further reduce the internal inductance, also in parallel connection operate.

Die Bewicklung ist in Fig. 3a mit isoliertem Runddraht ausgeführt. Man kann sie aber auch mit Spiraldraht oder wie im Beispiel gemäß Figur 3b mit Kupferband ausführen. In dem letzteren Fall kann man durch Variation der Bandbreite an den Ki'euzungsstellen der Wicklung ein passendes Verhältnis zwischen Induktivität und Querkapazität der als Kettenleiter gem.The wrapping is carried out in Fig. 3a with insulated round wire. But you can also use spiral wire or, as in the example according to FIG. 3b, with copper tape carry out. In the latter case one can vary the bandwidth the Ki'euzungsstellen the winding a suitable ratio between inductance and Transverse capacity as a chain ladder acc.

Fig. 3c wirkenden Bewicklung erreichen und damit eine Anpassung an den Wellenwiderstand der Kabelableitung erzielen.Fig. 3c achieve effective winding and thus an adaptation to achieve the characteristic impedance of the cable discharge.

Schließlich ist es nach Figur 3d auch möglich, die Ferritstäbe mit zusätzlichen konzentrierten und auf bestimmte Frequenzen abgestimmten Schwingkreisen zu versehen, für welche die darunter verlaufende Kreuzwicklung als Auskopplung wirkt. Man erreicht dadurch für bestimmte Frequenzen, die beispielsweise mit den Seenotfrequenzen übereinstimmen können, eine besondere Empfindlichkeitssteigerung.Finally, according to FIG. 3d, it is also possible to use the ferrite rods additional concentrated oscillating circuits tuned to specific frequencies to be provided, for which the cross winding running underneath acts as a decoupling. This achieves certain frequencies, for example those of the distress frequencies at sea can match, a special increase in sensitivity.

In einer beispielsweisen Ausführungsform werden die in den Figuren 2 und 3 beschriebenen Ferrite und Wicklungen in ein wasserdichtes Gehäuse 7 eingebaut, in welchem die Ferritstäbe 1 durch Federn 8 gegen den Block 3 gepreßt werden. In einer anderen Aeführungsform können die Ferritteile auch durch Schraubkraft zusammengezogen werden.In an exemplary embodiment, the in the figures 2 and 3 described ferrites and windings built into a waterproof housing 7, in which the ferrite rods 1 are pressed against the block 3 by springs 8. In In another embodiment, the ferrite parts can also be pulled together by screwing will.

P a t e n t a n 8 p r ü c h e: P a t e n t a n 8 p r ü c h e:

Claims (5)

P a t e n t a n 5 p r ü c h e: 1.) Ferritkreuzrahmen, bestehend aus Induktionswicklungen tragenden Ferritstäben und einer Hilfsantenne, g e k e n n -z e i c h n e t durch einen zentralen prismatischen oder zylindrischen Ferritblock (3), gegen welchen in gleichem Winkelabstand radial nach außen gerichtete Ferritstäbe (1) angepresst sind, und welcher eine zur Ebene der Stäbe senkrechte Bohrung aufweist, durch die die Hilfsantenne (5) bzw. deren Anschlußkabel (6) geführt ist. P a t e n t a n 5 p r ü c h e: 1.) Ferrite cross frame, consisting of Ferrite rods carrying induction windings and an auxiliary antenna, g e k e n n - Marked by a central prismatic or cylindrical ferrite block (3), against which ferrite rods directed radially outwards at the same angular distance (1) are pressed, and which has a hole perpendicular to the plane of the rods, through which the auxiliary antenna (5) or its connecting cable (6) is passed. 2.) F.rritkreuzrahmen nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t; daß die Induktionswicklungen (2) diametraler Ferritstäbe (1) als in der Mitte beginnende und endigende Kreuzwicklungen (9, 10) mit relativ geringer Windungszahl in Serien- oder Parallelschaltung ausgeführt sind.2.) F.rritkreuzrahmen according to claim 1, characterized g e k e n n -z e i c h n e t; that the induction windings (2) diametrical ferrite rods (1) than in the Cross windings (9, 10) beginning and ending in the middle with a relatively low number of turns are designed in series or parallel connection. 3.) Ferritkreuzrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Wicklung (2) mit einem in der Breite veränderlichen Kupferband ausgeführt ist, und daß das Verhältnis zwischen Längsinduktivität und Querkapazität des die Wicklung darstellenden Kettenleiters so gewahlt ist, daß eine Anpassung des Wellenwiderstands der Wicklung (2) an den Wellenwiderstand der Kabelableitung (6) erreicht wird.3.) ferrite cross frame according to claim 1 or 2, characterized g e -k e n n z e i c h n e t that the winding (2) with an in changing the width Copper tape is executed, and that the ratio between series inductance and Transverse capacitance of the chain conductor representing the winding is chosen so that a Adaptation of the wave resistance of the winding (2) to the wave resistance of the cable outlet (6) is achieved. 4.) Ferritkreuzrahmen nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gek e n n z e ich ne t, daß die Ferritstäbe (1) mit zusätzlichen, konzentrierten und auf bestimmte Frequenzen abgestimmten Schwingkreisen versehen sind, für welche die Induktionswicklung (2) als Auskopplung dient.4.) Ferrite cross frame according to claim 1 or the following, thereby k I nz e i ne t that the ferrite rods (1) with additional, concentrated and resonant circuits tuned to certain frequencies are provided for which the Induction winding (2) serves as a decoupling. 5.) Ferritkreuzrahmen nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hilfsantenne (5) gleichzeitig als Radarreflektor ausgebildet ist, wobei der Reflektorkörper (4) als Dachkapazität des entsprechend verkürzten Hilfsantennenstabes (5) dient.5.) ferrite cross frame according to claim 1 or the following, characterized g e it is not indicated that the auxiliary antenna (5) doubles as a radar reflector is formed, the reflector body (4) as the roof capacity of the corresponding shortened auxiliary antenna rod (5) is used.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3932872A (en) * 1974-12-23 1976-01-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Core design for flexible H-sensor for ELF
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