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Richtantennensystem für Sichtfunkpeiler nach dem Doppelkanalprinzip
Peilgeräte nach dem Doppelkanalprinzip wurden für die Verwendung an Kreuzrahmenantennen
oder an Adcock-Anlagen mit rundstrahlenden Einzelantennen entwickelt, wobei auch
bei den letzteren senkrecht-gekreuzte Paare gebildet werden, welche die Empfangsspannungen
nach dem Sinus bzw. Cosinus des Azimutwinkels der einfallenden Welle zerlegen und
an die beiden Kanäle des Doppelkanal-Peilgerätes abgeben, auf dessen Bildschirm
sie durch die gekreuzten Ablenkplattenpaare wieder zu einem Signal (Leuchtstrich)
in der azimutalen Einfallsrichtung zusammengesetzt werden.
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Derartige, seit längerem bekannte Peilanlagen haben den Nachteil,
daß bei ihrer Anwendung auf einen Antennengewinn verzichtet werden muß, der es z.B.
bei Hörempfangsanlagen mit Richtwirkung ermöglicht, auch sehr schwache Signale aus
dem allgemeinen Störnebel herauszufinden und zur Anzeige zu bringen.
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Es sind nun allerdings bereits Anordnungen bekannt, welche die Anwendung
von Richtkennlinien in adcockartigen Peilanlagen zum Gegenstand haben. Bekanntlich
peilt eine Adcock-Anlage auch dann winkelgetreu, wenn als Einzelantennen nicht rundstrahlende
Antennen, sondern solche mit Richtkennlinien verwendet werden.
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Es ist dann nötig, daß sämtliche Kennlinien unter sich parallel und
gleichmäßig auf dem Umfang eines Kreises angeordnet sind.
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Obwohl dadurch bereits eine gewisse Verbesserung des Peilempfangs
erzielt werden kann, darf doch nicht übersehen werden, daß bei Adcock-Anlagen immer
nur die Differenzspannungen aus gegenüber liegenden Antennen wirksam werden, welche
dem Ausdruck 2Xd und damit direkt der relativen Basis d des Antennenkreises proportional
sind. Solche Anlagen haben somit je nach der Empfangsfrequenz einen nicht unerheblichen
Platzbedarf, wenn eine wirklich ausreichende Empfindlichkeit erreicht werden soll.
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Weiterhin sind Anordnungen mit radial von einem Zentrum nach außen
gerichteten, gebündelten Empfangskennlinien bekannt, welche also nicht mehr unter
sich parallel sind, sondern durch Amplituden- oder Phasenvergleich zwischen zwei
benachbarten Kennlinien Peilwerte ermitteln. Solche Anlagen haben den Nachteil,
daß beispielsweise bei einem Amplitudenvergleichsverfahren die Strahlungsschwerpunkte
der Empfangskennlinien zusammenfallen müssen, um eine unerwünschte Aufspaltung der
Peilfigur zu verhindern. Andererseits müssen bei einem Phasendifferenzverfahren
Stufen für Amplitudenbegrenzung vorgesehen werden. Zur Auswertung benötigt man hier
auch die weniger bekannten und nicht immer zur Verfügung stehenden Geräte der Interferometertechnik.
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Demgegenüber gestattet die erfindungsgemäße Anordnung eine Peilung
mit den gewöhnlichen Doppelkanal-Sichtfunkpeilgeräten ohne jegliche Zusatzeinrichtungen.
Als Empfangsantennen werden gerade Gruppen aus gekreuzten Einzelelementen verwendet.
Dadurch kann mit einem beliebig zu wählenden Antennengewinn empfangen werden, aber
ohne Rücksicht auf den Zusammenhang benachbarter Richtkennlinien nach Betrag oder
Phase und auch ohne eine bestimmte Laufzeitstrecke in Anspruch nehmen zu müssen.
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In den Figuren 1 bis 5 sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen näher
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 den schematischen Grundriß einer geraden Gruppe
aus gekreuzten Elementen mit der Eintragung der in den nachfolgenden Formeln verwendeten
mathematischen Zeichen für Strecken und Winkel, Fig. 2 eine drehbar gedachte gerade
Gruppe aus vier rechtwinklig gekreuzten, gleichen und parallelen Elementen, Fig.
3 eine ortsfeste, umschaltbare Anlage mit Querstrahlergruppen für Rundumpeilung,
Fig. 4 dasselbe mit Längsstrahlergruppen, Fig. 5 eine gerade Gruppe, deren gekreuzte
Elemente um 450 gegen die Gruppenachse gedreht sind.
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In Fig. 1 ist der einfachste Fall der erfindungsgemäßen Maßnahmen
dargestellt, bei dem alle n Einzelelemente der geraden Gruppe auf einer ost-westlichen
Geraden mit gleichen Abständen angeordnet sind und bei der die jeweils parallel
geschalteten Einzelpaare der Gruppenelemente nord-südlich bzw. ost-westlich ausgerichtet
sind. Als Einzelelemente können beispielsweise Kreuzrahmen oder Vierfach-H-Adcocks
verwendet werden. Einesolche Anordnung wird wegen ihrer Gruppenkennlinie bei Schaltung
als Querstrahler zur Peilung aus ördlichen oder südlichen Richtungen geeignet sein.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Doppeldeutigkeit der Peilung durch Reflektoranordnungen
zu beseitigen.
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In dem dargestellten Fall ergibt die phasenrichtige Addition der n
Spannungen aller Ost-Westelemente den folgenden Betrag:
In dieser Formel bedeuten, wie auch in Fig. 1 angedeutet, die Winkel
p und E Azimut und Elevation der einfallenden Welle, n die Zahl und d die relativen
Abstände der Antennenelemente.
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Uo bezeichnet die Maximalspannung eines einzelnen Elementes.
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G(p) steht als Abkürzung für die Gruppencharakteristik.
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Die vektorielle Addition der Spannungen der Nord-Südelemente ergibt
in analoger Weise folgenden Betrag: UAB = UO G(p) cos p In dem Doppelkanal-Verstärker
mit nachgeschalteter Anzeigeröhre wird der Quotient der beiden Spannungen gebildet,
so daß der Leuchtstrich unter einem Winkel q erscheint, für den der folgende Ausdruck
gilt:
q = p # # Der Peilstrich zeigt demnach den richtigen Azimutwert an, während die
Strichlänge auf dem Bildschirm und natürlich auch das Signal/Rausch-Verhältnis um
den Faktor G(p) verbessert werden.
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Mit der so in den Grundzügen beschriebenen Anordnung ist somit ein
Peilantennensystem geschaffen, das in Verbindung mit einem einfachen Doppelkanal-Sichtfunkpeiler
stets richtige Peilanzeigen liefert, da die Gruppencharakteristik für die beiden
gekreuzten Antennenelemente dieselbe ist.
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An die spezielle Form von G(p) werden vom Standpunkt einer fehlerfreien
Peilung keine besonderen Forderungen, z.B. nach einer bestimmten Nebenzipfeldämpfung,
gestellt.
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Die Peilung mit einer Antennengruppe setzt die Strichamplitude herab,
sobald G(p) c -1 wird. In diesem Fall wird man bei einer Anlage nach Fig. 2, die
auch für mobilen Einsatz geeignet ist, die Gruppenachse um einen definierten Winkel
verdrehen, bis eben wieder eine gute, empfindliche Peilung zu erhalten ist. Die
Peilskala wird dabei erfindungsgemäß um denselben Winkel in der entgegengesetzten
Richtung gedreht, damit die Ablesungen richtig bleiben. Die Drehungen können von
Hand oder auch motorisch und mit Servomechanismen ausgeführt werden.
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Um bei stationären Anlagen in einem größeren Winkelbereich oder rundum
peilen zu können, wird man mehrere, gegeneinander versetzte Gruppen anordnen, wie
es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die einzelnen Gruppen aus den gekreuzten
Elementen können dabei als Längsstrahler (end fire array) oder als Querstrahler
(broad side array) geschaltet und betrieben werden, um entweder schärfere Bündelung
oder einen größeren Winkelbereich mit gleichbleibendem Antennengewinn zu erhalten.
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Um schädliche Kopplungen der einzelnen radialen Gruppen untereinander
zu vermeiden, wird mit den Gruppen erst in einem gewissen Abstand vom Zentrum begonnen.
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Mitunter kann es, wie in Fig. 5 gezeigt, vorteilhaft sein, 0 die gekreuzten
Elemente um 45° gegen die Gruppenachse zu verdrehen. Die Peilungen für die Nullrichtung
beginnen dann in den AB- und in den CD-Elementen mit den gleichen Spannungswerten,und
die eventuell getrübten Minima der CD-Gruppe in der Stellung nach Fig. 1 können
keine Peilfehler mehr verursachen. Eine solche Anordnungiist in Fig. 5 schematisch
dargestellt, und zwar für eine um den Winkel a gedrehte Gruppenkennlinie. In diesem
Fall wird Anzeigegleichung q = p - (α +45°).
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Die Skala der Anzeigeröhre muß hier um den Winkel a + 450 in entgegengesetzter
Richtung gedreht werden, wenn in der üblichen Weise mit dem Leuchtstrich abgelesen
werden soll.
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In einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung können in an sich
bekannter Weise auch mehrere, beispielsweise zwei oder vier, gleiche und parallele
Gruppen übereinander angeordnet werden. Dadurch kann auch eine Bündelung in der
Vertikalen erzielt werden. Hierbei können mit Vorteil Kreuzrahmenelemente verwendet
werden, die bei der starken Kompression der Strahlungskeule in Richtung auf die
Horizontalebene keine durch Polarisation und Elevation verursachte Peilfehler mehr
erzeugen können.