DE2010472A1

DE2010472A1 - Kurswinkelabweichungsanzeige

Info

Publication number: DE2010472A1
Application number: DE19702010472
Authority: DE
Inventors: Charles William Hampstead London Earp (Großbritannien)
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1969-03-07
Filing date: 1970-03-05
Publication date: 1970-09-24
Also published as: GB1236141A; FR2034734A1; DE2010472B2; CA920699A; FR2034734B1; US3670338A; DE2010472C3

Description

Dipl. -Phys. Leo Thul «s η 1 η / f ι

Patentanwalt ^U I U H / 4

Stuttgart - 50
Kurze Strasse 8

C.W. Earp - 144

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Kurswinkelabweichungsanzeige

Die Erfindung bezieht sich, ganz allgemein gesagt, auf Doppler-Navigatlonssysteme, insbesondere auf die Empfangseinrichtung für auf dem Dopplerprinzip arbeitende Annäherungsfunkfeuer. ·

Eine immer öfter geforderte Eigenschaft von Anflugfunkfeuern für den ständig wachsenden Luftverkehr ist, daß diese Anflugkurse bereitstellen, die nicht einfach gerade Linien sind. Beispielsweise erfordern moderne Strahlflugzeuge für die Endphase des Anflugs vor der Landung einen Gleitwegwinkel von etwa 2,5°* es Ist jedoch für solche Flugzeuge, die aus großen Höhen anfliegen, auch notwendig, aus größerer Ent- ä fernung vom Punkfeuer und unter einem bedeutend größerem Winkel den Abstieg vorzunehmen. Ein weiteres Beispiel für die Notwendigkeit solcher Anflugfunkfeuer ist die exakte Führung von aus verschiedenen Azimut-Richtungen anfliegenden Flugzeugen In eine Einflugschneise, die eine genaue geradlinige Verlängerung der Anfluggrundlinie auf der Landebahn ist, einzuweisen.

Ktz/Gr

4. März 1970

009839/1447

C.W. Farp -

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Forderungen für Anflugfunkfeuer zu erfüllen und eine Einrichtung bereitzustellen zur Anzeige der Kurswinkelabweichung von Flugzeugen in Bezug auf eine um eine vorgegebene Entfernung von der eigentlichen Strahlungsquelle eines Funkfeuers entfernte virtuelle Strahlungsquelle, bei der in den Flugzeugen der Kurswinkel zur eigentlichen Strahlungsquelle als Analog-Gleichspannungswert von einer Empfangseinrichtung ausgegeben wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dieser Analog-Gleichspannungswert mit einem Sollwert verglichen wird, der ein entsprechender Analog-Gleichspannungswert für den Kurswinkel zur virtuellen Strahlungsquelle,vermindert um einen der Entfernung der Flugzeuge zur eigentlichen Strahlungsquelle reziprok-proportionalen Analog-Glelchspannungswert, 1st, wobei der Wert für die Entfernung durch eine zusätzliche Entfernungsmessung in den Flugzeugen ermittelt wird.

Beim Erreichen der vorgegebenen Entfernung von der eigentlichen Strahlungsquelle wird der Analog-Gleichspannungswert für den Kurswinkel mit einem anderen Sollwert verglichen, der ein entsprechender Analog-Gleichspannungswert für den Kurswinkel zur eigentlichen Strahlungsquelle ist.

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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen erläutert; die einzelnen Figuren stellen schematisch dar:

Fig. 1 ein Anflugfunkfeuersystem für zwei diskrete Gleitwegwinkel oder einen variablen, tfählbaren

Gleitwegwinkel- mit nur einer Bodenstation und zwei Bordempfängern;

Fig. 2 einen Gleitweg mit zwei verschiedenen Gleitwegwinkeln;

Fig. 3 das Blockschaltbild eines Empfängers für das

Anflugfunkfeuer;

Fig. 4 ein Anflugfunkfeuersystem mit zwei Bodenstationen und zwei Bordempfängern für zwei diskret© oder einen variablen Gleitwegwinkel;

Fig. 5 ein Anflugfimkf@!i©rs;fstem für zwei diskrete oder

einen variablen Gleitwegwliikel mit drei Bodenstationen und nur einem Boröempfängerj

Fig. 6 ein Anflugfunkfeuersystem zur Erzeugung einer virtuellen Strahlungsquelle, um aus verschiedenen Richtungen anfliegende Flugzeuge auf einen

einzigen, endgültigen Kurs zu führen;

Fig. 7 den Übergang zur endgültigen Anflugriehtung ;

Flg. 8 das Blockschaltbild eines Teiles des Empfängers, der mit dem Anflugfunkfeuersystem gemäß Fig. 6 zusammenarbeiten kann.

Die in Fig. 1 dargestellte Bodenstation enthält ein Antennensystem 1, das aus einer Mehrzahl von Einzelstrahlern (gezeichnet sind vier davon, 2, ;5, 4 und 5) besteht; die Einzelstrahler sind übereinander, vertikal zum Erdboden 6 angeordnet.

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Jeder Einzelstrahler des Antennensystems 1 ist mittels einer Speiseleitung, z.B. "J, mit einem Kommutator 8 verbunden. Der Kommutator 8 ist am Punkte 9 mit einer (nicht gezeichneten) ersten Hochfrequenzquelle und -za ssiner Steuerung mit einem Niederfrequenzgenerator 10 verbunden.

Die Bodenstation enthält weiterhin eine als Besugsstrahler wirkende, feststehende Antenne 11, die in solcher Höhe über dem Erdboden 6 aufgestellt und nötigenfalls mit einem Gegengewicht versehen ist, daß ihr ausgestrahltes Signal innerhalb der Reichweite des Punkfeuer;:? empfangen werden kann. Die b Antenne 11 ist am Punkte 12 mit einer zweiten Hochfrequenzquelle (nicht gezeichnet) verbunden*

Jede bewegliche, beispielsweise in Flugzeugen eingebaute Empfangseinrichtung besteht aus zwei getrennten Empfängern IjJ und 14, deren zugehörige Empfangsantennen 15 bzw. 16 entsprechend dem Aufbau der Einzelstrahler bei der Bodenstation an jedem Plugzeug, also übereinander, montiert sind.

Die Bodenstation kann in zweierlei Weise betrieben werden; bei beiden Betriebsarten wird Hochfrequenzenergie an die Einzelstrahler des Antennensystems nacheinander und in

periodischer Folge angelegt, so daß die geradlinige Bewegung W einer Strahlungsquelle mit konstanter Geschwindigkeit simuliert wird.

Bei der ersten Betriebsart wird die kontinuierlich schwingende erste Hochfrequenzquelle der Frequenz F (beispielsweise 1 GHz) die am Punkte 9 an den Kommutator 8 angelegt ist, mittels dieses Kommutators so an die Einzelstrahler des Antennensystems 1 angeschaltet, daß eine einseitig gerichtete Bewegung, also nur aufwärts oder nur abwärts, einer Strahlungsquelle simuliert wird. Gleichzeitig strahlt die Antenne 11 die Frequenz F und eine Frequenz F_ + b F_e aus, die von der

ä. CL Ct

009839/U47 ./.

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am Punkte 12 angeschlossenen zweiten Hochfrequenzquelle geliefert wird, aus; dabei ist der Wert h F_e im Vergleich zu

P_ sehr klein.

Infolge der simulierten Bewegung der Strahlungsquelle erfährt das die Empfangseinrichtung auf direktem Wege erreichende Signal (Frequenz F_) eine Dopplerverschiebung (für Aufwärtsbewegung positiv, für Abwärtsbewegung negativ); in einem der Empfänger, beispielsweise 13* wird die Dopplerverschiebung bestimmt, um den Elevationswinkel des Flugzeugs in Bezug auf die Bodenstation zu messen. Der Elevationswinkel ist proportional zur Schwebungsfrequenz. Ein solches verbessertes Gleitwegsystem, dessen Grundprinzip bekannt ist (DBP 1 249 361), ist in einer älteren Anmeldung (P 19 46 108.6) ausführlich beschrieben worden.

Die die Empfangseinrichtung auf direktem (kürzestem) Wege erreichenden Signale, die von beiden Empfängern 13 und 14 aufgenommen werden, werden zur Bestimmung der Entfernung Bord - Boden verwendet. Eine derartige Entfernungsmeßeinrichtung ist in einer weiteren älteren Anmeldung (P 20 07 460.6) beschrieben worden; die dabei verwendete Empfangseinrichtung enthält als grundsätzliches Element eine Schaltung 17 zur Bildung der Differenzfrequenz der beiden in den Empfängern 13 und 14 gebildeten Schwebungsfrequenzen der beiden empfangenen Hochfrequenzsignale. Die Entfernung Bord - Boden ist dabei proportional dem Reziprokwert dieser Differenzfrequenz, d.h. proportional der Periodendauer der Differenzfrequenz .

Bei der zweiten möglichen Betriebsart der Boden-Sendestation, wird die Anschaltung (Kommutator 8) der Einzelstrahler des Antennensystems 1 an die erste Hoohfrequenzquelle so vorgenommen* daß eine hin» und hergehend® Bewegung einer Strahlungsquelle mit köngfeaataj? Geschwindigkeit

wird. Gleichzeitig wird von der feststehenden Antenne 11 ein Hochfrequenzsignal ausgestrahlt, dessen Frequenz in einem festen Betrag von der Frequenz der ersten Hochfrequenzquelle verschieden istj jeweils nach einer Halbperiode der Abtastung des Antennensystems i, d.h. jeweils bei Umkehrung der Bewegungsrichtung... wird die Frequenz des Hochfrequenzsignals für die Speisung der feststehenden Antenne 1 zwischen zwei um jenen festen Betrag oberhalb (oder unterhalb) und unterhalb (bzw. oberhalb) von dem Frequenzwert für die Speisung des Antennensystems 1 liegenden Werten umgeschaltet, um zu verhindern, daß die Dopplerverschiebung des von dem Antennensystem 1 ausgestrahlten Hochfrequenzsignals beim Empfang in der Bordstation in umgekehrter Richtung verläuft.

Ein solches Doppler-Funknavigationssystem ist in einer weiteren älteren Anmeldung (P 20 04 811.7) beschrieben worden. Wenn eine zweiseitig gerichtete Abtastung des Antennensystems 1 vorgenommen wird, kann die Bodenstation folgendermaßen betrieben werdenj

1. Die feststehende Antenne 1 strahlt eine feste Frequenz F^ aus, und die von dem kommutierten Antennensystem 1 auszustrahlenden Hochfrequenzsignale werden jeweils bei Umkehrung der Abtastrichtung vom Frequenzwert F, - S F^ auf den Frequenzwert F. + h F^ umgeschaltet oder umgekehrt.

2. Das kommutierte Antennensystem 1 wird mit konstanter

Frequenz F, gespeist) die Frequenz des Hochfrequenzsignals für die Speisung der feststehenden Antenne 11 wird zwischen, den Frequenzwerten F^ - 6F^ für die eine Abtastrichtung und Pj₃ + & Pv₁ für die entgegengesetzte Abtastrichtung umgeschaltet oder umgekehrt,

3:. Die Frequenz des Hochfrequmis'.aia^üj.a "'ir* die Speisung der feststehenden Ant-eM-e 11 wird ^'I^cl^n de,. Frequenzwerdet» F_K - 6 P_h für di' e-ro;» /-.btaötricha'ng und R ■»- S P>„

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für die entgegengesetzte Abtastrichtung umgeschaltet, während synchron dazu die Frequenz des Hochfrequenzsignals für die Speisung des kommutierten Antennensystems zwischen den Frequenzwerten F^ + / F, für die eine Abtastrichtung und F^ - / F^ für die entgegengesetzte Abtastrichtung umgeschaltet wird, oder umgekehrt. Das bedeutet, daß die Frequenzwerte für die Speisung der feststehenden Antenne 11 und des kommutierten Antennensystems 1 Jeweils bei Umkehrung der Abtastrichtung vertauscht werden.

Die unter 3.) beschriebene Betriebsart ist vorzuziehen, weil ( nur zwei Frequenzen benötigt werden.

In der Praxis werden die benötigten Hochfrequenzsignale der verschiedenen Frequenzen"aus nur einem Hochfrequenzgenerator abgeleitet, indem durch Modulation obere und untere Seitenbänder erzeugt werden. Es sind außerdem entsprechende.Schaltmittel vorgesehen, um die jeweils benötigten verschiedenen Frequenzen entsprechend der Betriebsart an das Antennensystem 1 und die feststehende Antenne 11 anschalten zu können.

Bei einer Bodenstation mit einseitig gerichteter Abtastung des Antennensystems 1 ist die Entfernung Bord - Boden . " gegeben durch den Reziprokwert der Differenzfrequenz der in den beiden Empfängern ermittelten Schwebungsfrequenzen.

Die Messung des Elevationswinkels und des Reziprokwertes der Entfernung wird durch eine Frequenzmessung erreicht, was bedeutet, daß eine relativ einfache Auswertungsmethode angewendet werden kann, um Kurse von beliebiger Form fliegen zu können.

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In der Darstellung gemäß Pig, 2 ist angenommen, daß ein Flugzeug unter einem Gleitwegwinkel § , bis zu einer bestimmten Entfernung S von der Bodenstation 0 anfliegt und danach geradlinig unter einem kleineren Gleitwegwinkel^p direkt auf die Bodenstation 0 zufliegt; der Gleitweg ist dann durch den Streckenzug ABO definiert. Die Strecke AB 1st zur Bodenstation nicht radial, BO ist zur Bodenstation radial.

Der Blevationswinkel wird als Frequenzwert in einem Empfänger (13) gemessen; Λ f ist die Differenzfrequenz der beiden Ausgangssignale der Empfänger 13 und 14, deren zugehörige Empfangsaritennen 15 bzw. 16 übereinander montiert sind. Der Wert von J\ f ist also proportional dem Reziprokwert der Entfernung.

Mit f, ist die dem Gleitwegwinkel θ . entsprechende Schwebungs· frequenz entlang der Linie OP und mit f₂ die dem Gleitweg winkel Θ ^ entsprechende Schwebungsfrequenz entlang der Linie OQ bezeichnet.

Eine Konstante K ist so gewählt, daß in der Entfernung S von der Bodenstation, das ist im Punkte B, die Beziehung K . Δ f = f - f gilt.

Dann ist die im Punkte B gemessene Frequenz f: f = f₂ = f ₁ -

und über die ganze Strecke AB gilt

f = f_x -

Auf der Strecke BO ist f - f ₂ .

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Pig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der Empfangseinrichtung für den Gleitweg.

Ein Zähler 20 zählt die Frequenz Δ f und gibt eine negative Gleichspannung als Wert für A f aus.

Ein Verstärker 21, der regelbar ist, verstärkt den vom '■ Zähler 20 ausgegebenen Wert K mal.

Eine regelbare Gleichspannungsquelle 22 wird so eingestellt, daß sie eine positive Gleichspannung als Wert für f- ausgibt.

Einer Addierschaltung 23 werden die Ausgangsspannungen des Verstärkers 21 und der Gleichspannungsquelle 22 eingegeben; sie ergibt als Ausgangswert eine positive Gleichspannung, die den Wert t^ - K^f darstellt.

Eine regelbare Gleichspannungsquelle 24 gibt als Ausgangswert eine dem Wert für fp darstellende positive Gleichspannung.

Zwei Gleichrichter 25 und 26 wählen den größeren der Ausgangswerte der Addierschaltung 23 und der Gleichspannungsquelle aus.

Ein Zähler 27 gibt als Wert für die Frequenz f eine positive Gleichspannung aus,

Das Anzeigeinstrument für den Gleitweg ist ein Gleichetrom-NuIlinstrument 28, dem die von den Gleichrichtern 25 und 26 ausgewählte Spannung und die Ausgangsspannung des Zählers 27 zugeführt werdeni es zeigt linear irgendwelche Winkelabweichungen vom gewählten Gleitweg ABO (Fig» 2) an.

Dieser so definierte Gleitweg besteht nahezu exakt aus zwei geraden Linien. Wenn eine weniger abrupte Xnddruns äes Oleitwegwinkels erforderlich 1st, so kann dies In einf&oher Welse

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/ο

dadurch erreicht werden, daß man für Δ f eine andere als eine einfache lineare Punktion K · 4f verwendet.

Wenn man beispielsweise K so wählt, daß im Punkte B die Beziehung K f^T = f_x - f₂ gilt, so würde die Wahl von κ/Δ f' anstatt K Δ f in der Schaltung gemäß Pig. J5 nur eine sehr geringe Linear!tätsänderung des Gleitwegwinkels auf der Strecke AB, aber eine viel weniger abrupte Änderung des Gleitwegwinkels im Punkte B hervorrufen.

Der für den Reziprokwert der Entfernung maßgebliche Wert A f kann auch von einer anders als die Gleitweg-Bodenstation ausgestalteten Bodenstation abgeleitet werden. Eine Entfernungsmessung kann auch mit zwei in horizontaler Richtung in gewissem Abstande aufgebauten Empfangsantennen erhalten werden, deren zugehörige Empfänger die dafür notwendigen Signale eines Horizontal-Annäherungsfunkfeuers auswerten, dessen quer zu den Antennensystemen verlaufende Strahlung mit dem Annäherungskurs der Plugzeuge zusammenfällt.

Dieses Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt; das Gleitwegfunkfeuer besteht dabei auch aus einem vertikalen Antennensystem 41 und einer als Bezugsstrahler fungierenden Antenne 42, und es wird in einer der im Zusammenhang mit Pig. I bereits beschriebenen Arbeitsweisen betrieben.

Es ist ferner ein horizontales Antennensystem 4j5 mit einer Mehrzahl von Einzelstrahlern 44 in gleichmäßigem Abstande und eine als Bezugsstrahler wirkenden, feststehenden Antenne 45 vorgesehen.

Auch das Annäherungsfuakfeuer mit dom horizontalen Antennensystem 42 kann in einsr der barsifc? ⁴λ i^ammenhang mit der Bodenstation dax* Fig, 1 bas-3hr£«b<s*k:;u /r^ei Uv. eisen

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betrieben werden; der einzige Unterschied zur Bodenstation gemäß Pig. I besteht darin, daß die einseitig gerichtete oder hin- und hergehende simulierte Bewegung einer Strahlungsquelle in einer Horizontalebene vor sich geht,'anstatt in einer Vertikalebene.

Die Empfangsantennen 48 und 49 für die zugehörigen Empfänger 46 bzw. 47 sind entsprechend der Orientierung des Sendeantennensystems 43 aufgebaut, d.h.. mit einem Abstand in der Horizontalebene. Einer der Empfänger (46) wird zur Ableitung der den Elevationswinkel darstellenden Schwebungsfrequenz f zwischen den von der Bodenstation ausgesendeten, und in den Antennen 48 und 49 aufgenommenen Hochfrequenzsignalen benutzt. Die Differenzfrequenz /\ f zwischen den Schwebungsfrequenzen der von den beiden Empfängern ausgegebenen Signale, die von den Ausstrahlungen des horizontalen Annäherungsfunkfeuers gebildet worden sind, wird in einer Schaltungsanordnung 50 ermittelt.

Als Alternative kann die Messung des Reziprokwertes der Entfernung Bord - Boden mittels einer einzigen Empfangsantenne erfolgen, wenn die dazu notwendigen Signale von zwei voneinander entfernt aufgebauten Bodenstationen abgeleitet werden.

Dieses Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt. Hierfür ist ein vertikales, kommutiertes'Antennensystem 51 und eine feststehende Antenne 52 für den Gleitwegsender vorgesehen, der in einer der oben bereits beschriebenen Arbeitsweisen betrieben werden kann; außerdem sind zwei getrennte, horizontale Antennensysteme 53 und 54 mit zugeordneten feststehenden Antennen 56 bzw. 57 vorgesehen, die zu beiden Seiten der Anfluggrundlinie auf einer gemeinsamen Geraden aufgebaut sind. Die beiden Antennensysteme 53 und 54 bestehen je aus" einer Mehrzahl von Einzelstrahlern, die in einer der für den Gleitwegsender bereits beschriebenen Betriebsarten synchron mit Hochfrequenzenergie gespeist werden.

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Jedes der beiden horizontalen Antennensysteme 53 und 54 können beliebig verschiedene Paare von Hochfrequenzen aussenden, aber vorzugsweise sind die Frequenzen so gewählt, daß in den Richtungen senkrecht zu den Antennensystemen jeweils die gleiche Schwebungsfrequenz f entsteht, und daß die Frequenzabweichung dieser Schwebungsfrequenz f in entsprechenden Richtungen immer gleich ist und dem Sinus der Winkelabweichung entspricht.

Im Flugzeug ist nur ein einziger Empfänger 58 notwendig, mit dem der Elevationswinkel mittels der vom Gleitwegsender ausgestrahlten Signale als Schwebungsfrequenz f bestimmt wird.

Wenn f, die Schwebungsfrequenz ist, die von den Ausstrahlungen des einen der horizontalen Antennensysteme der Bodenstation im Bordempfänger aufbereitet worden ist, und f ₂ die Schwebungsfrequenz, die von den Ausstrahlungen des zweiten horizontalen Antennensystems der Bodenstation im Bordempfänger aufbereitet worden ist, dann stellt die Frequenz (f^ - fp) den Reziprokwert der Entfernung Bord - Boden dar.

In der Schaltung der Fig. 5 in Zusammenarbeit mit einer Bodenstation gemäß Fig. 5 entspricht die Schwebungsfrequenz f also, wie bereits erwähnt, dem Elevationswinkel und die Frequenz Cf₁ - f₂) der Differenzfrequenz A f.

Die Wahl des gewünschten Gleitwinkels (Fig. 2) - zuerst für den Winkelwert Θ γ und Übergang zum Winkelwert ^₂ in einer Entfernung S von der Bodenstation - erfolgt durch entsprechende Einstellung des Verstärkers 21 für den Wert K (OCS) und für f 1 ( CL (3\) der Gleichspannungsquelle 22 sowie der Gleichspannungsquelle 24 für fg (OC $ ₂).

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Was nun die Forderung betrifft, für in eine Einflugschneise, deren Anfang in einiger Entfernung vom Plugplatz gelegen sein muß, einfliegende Plugzeuge eine genaue Führung zu gewährleisten, bevor sie schließlich auf den geradlinigen Kurs in Verlängerung der Landebahn einschwenken, so kann diese Forderung nicht immer dadurch erfüllt werden, daß man an den Anfang der Einflugschneise ein eigenes Funkfeuer setzt, weil, abgesehen von den Kosten, sehr oft ein geeigneter Platz dafür nicht vorhanden ist.

Wenn es jedoch möglich ist, durch eine Frequenzmessung einen verhältnismäßig großen Bereich von Azimutwinkeln mit großer Genauigkeit zu definieren und auch eine Entfernungsmessung vorzunehmen, so ist es möglich, unter Anwendung des gleichen Prinzips wie beim Gleitwegsender für zwei verschiedene Gleitwinkel eine Mehrzahl von nicht-linearen Annäherungskursen festzulegen.

Ein einziges horizontal aufgebautes lineares Antennensystem, dessen Einzelstrahler nacheinander und zyklisch mit Hochfrequenz gespeist werden, liefert empfangsseitig den Azimut als Frequenzwert, und in horizontaler Richtung am Flugzeug mit Abstand montierte Antennen gestatten die Messung des Wertes der Frequenz Δ f, die den Reziprokwert der Entfernung Boden - Bord angibt.

Um jedoch an Bord der Flugzeuge dabei mit nur einer Empfangsantenne auszukommen, besteht die Bodenstation (Fig. 6) aus zwei getrennten, auf einer gemeinsamen Geraden aufgebauten Antenneneystemen 61 und 62 zu beiden Selten der Anflug-Grundlinie; jedes der Antennensysteme 61 und 62 besteht dabei aus einer Mehrzahl von Einzelstrahlern mit zugeordneten feststehenden Antennen (Bezugsstrahler) 64 bzw. 65·

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Die simulierten Bewegungen jeweils einer Strahlungsquelle sind, wie schon erwähnt, einseitig gerichtet und zudem synchron zueinander.

Die beiden Antennensysteme 61 und 62 und die feststehenden Antennen (Bezugsstrahler) 64 und 65 strahlen je ein Paar von Hochfrequenzen aus, aber diese sind vorzugsweise so gewählt, daß quer zu den Antennensystemen jeweils die gleiche Schwebungsfrequenz f entsteht und daß die Frequenzabweichung dieser Schwebungsfrequenz f in entsprechenden Richtungen immer gleich ist und dem Sinus der Winkelabweichung entspricht.

In Pig. 6 ist auch das Einmünden verschiedener Annäherungskurse 66 in einen einzigen Punkt D in einer Entfernung T von der Bodenstation dargestellt.

Im Plugzeug wird nur ein einziger Empfänger 67 benötigt.

Wenn mit f. die in diesem Empfänger aufbereitete Schwebungsfrequenz der Ausstrahlungen des einen Antennensystems (61; 64) und mit f_o die der Ausstrahlungen des anderen Antennensystems (62; 65) bezeichnet wird, dann ist durch den Wert von (f^ + f_g) der Azimut und durch den Wert von (f₁ -f₂) der Reziprokwert der Entfernung gegeben.

Der durch den Wert (f^ - f_g) definierte Reziprokwert der Entfernung zeigt bei variablen Azimutwerten einen kleinen Fehler, der jedoch von untergeordneter Bedeutung ist.

Wenn man dieses Annäherungsfunkfeuer mit dem weiter oben beschriebenen Gleitwegsystem vergleicht, so ersieht man, daß der Wert (f, + f«) der Frequenz f und (f* - fg) der Frequenz Δ f entspricht.

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r **

In Fig. 7 ist der Annäherungsweg der Plugzeuge an die Bodenstation (X) mit YDX bezeichnet, wobei XD unter einem Winkel^¹ zur Anflug-Grundlinie liegt. Die Strecke YD ist ein nichtradialer Kurs in Bezug auf die Bodenstation bei X, und DX ist ein radialer Kurs.

In der Empfängerschaltung der Fig. 8 bezeichnet die Bezugszahl 81 einen Zähler, der für die Frequenz (f. - f_?), die in der Empfangseinrichtung des Flugzeuges aufbereitet worden ist, einen negativen Gleichspannungswert ausgibt. Ein Verstärker 82 verstärkt das Ausgangssignal des Zählers 81 um den Faktor K, wobei K so gewählt wird, daß im Punkte D in einer Entfernung T von der Bodenstation die Beziehung

K Cf₁ - f₂) = 2 F - 2 F₀

gilt, dabei bedeutet 2 F den Wert von Cf₁ + f₂), der in der Richtung XZ empfangen wird und 2 F_Q ist der Wert von Cf₁ + f₂), der in der Richtung XD empfangen wird.

Mit 83 ist eine einstellbare Gleichspannungsquelle bezeichnet, deren positive Ausgangsspannung den Wert 2 F wiedergibt.

Einer Addierschaltung 84 werden die Ausgangsspannungen des Verstärkers 82' und der Gleichspannungsquelle 85 als Eingangsspannungen eingegeben, die als Ausgangswert eine Gleichspannung ausgibt, die dem Wert von 2 F - K (f^ - f₂) entspricht.

Eine einstellbare Gleichspannungsquelle 85 gibt eine positive Gleichspannung aus, die dem Wert von 2 F entspricht.

Mittels zweier Gleichrichter 86 und 87 wird die größere der Ausgangsspannungen der Addierschaltung 84 und der Gleichspannungsquelle 85 ausgewählt. (Wenn die kleinere der beiden Ausgangsspannungen ausgewählt werden soll, d.h. wenn, der

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Winkel ψ negativ sein soll, müßten die Gleichrichter umgepolt geschaltet sein, als es in der Schaltung (Fig. 8) gezeichnet ist.)

In einem Zähler 88 wird die empfangene Frequenz (f, + fp) gezählt, und dieser gibt eine positive Gleichspannung aus, die den Wert von (f. + f₂) darstellt.

Einem Kursmeßinstrument 89, das ein Gleichstrom-Nullinstrument ist, werden die Ausgangsspannungen der Auswahlschaltung 86/87 und des Zählers 88 zugeführt; das Kursmeßinstrument zeigt den Kurs YDX an, der durch die Einstellungen der Gleichstromquelle 83 für den anfänglichen Kurs (YD), der Gleichstromquelle 85 für den endgültigen Kurs (DX) und des Verstärkers 82 für die Entfernung (T) von der Bodenstation (X), bei der der Übergang vom anfänglichen Kurs zum endgültigen Kurs erfolgt, definiert ist.

9 Patentansprüche

3 Bl. Zeichnungen, 8 Fig.

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Claims

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Patentansprüche

Einrichtung zur Anzeige der Kurswinkelabweichung von Plugzeugen in Bezug auf eine um eine vorgegebene Entfernung von der eigentlichen Strahlungsquelle eines Punkfeuers entfernte virtuelle Strahlungsquelle, bei der in den Flugzeugen der Kurswinkel zur eigentlichen Strahlungsquelle als Analog-Gleichspannungswert von einer Empfangseinrichtung ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Analog-Gleichspannungswert (Ausgang Zähler 27; Fig. 3) mit einem * Sollwert verglichen (Nullinstrument 28; Pig. 3) wird, der ein entsprechender Analog-Gleichspannungswert (22; Pig. 3) für den Kurswinkel (θ^; Pig. 2) zur virtuellen Strahlungsquelle (B, Fig. 2) vermindert (23; Fig. 3) um einen der Entfernung der Flugzeuge zur eigentlichen Strahlungsquelle (O; Fig. 2) reziprok-proportionalen Analog-Gleichspannungswert (Ausgang Verstärker 21; Fig. 3) ist, wobei der Wert für die Entfernung durch eine zusätzliche Entfernungsmessung in den Flugzeugen ermittelt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der vorgegebenen Entfernung (S; Fig. 2) der % Analog-Gleichspannungswert für den Kurswinkel (Ausgang Zähler 27; Fig. 3) mit einem anderen Sollwert verglichen (Nullinstrument 28; Fig. 3) wird, der ein entsprechender Analog-Oleiohspannungswert (24;. Fig. 3) für den Kurswinkel (Q₂S Fig. 2) zur eigentlichen Strahlungsquelle (0; Fig. 2) ist. -

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von einem Vergleichswert zum anderen automatisch mittels einer Gleichrichteranordnung (Gleichrichter 25 und 26; Fig. 3) erfolgt, durch die jeweils der größere der eingegebenen Vergleichswerte (Ausgänge Addierschaltung bzw. Gleichspannungsquelle 24; Fig. 3) ausgewählt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Kurswinkel der Gleitwegwinkel ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitwegwinkel als erste Schwebungsfrequenz (fj Fig. 1) mittels eines ersten Empfängers (13) ermittelt wird in Zusammenarbeit mit einem Dopplerfunkfeuer (Bodenstation), das ein aus einer Mehrzahl von Einzelstrahlern (2, 3, 4, 5) in gleichmäßigem Abstande bestehendes lineares, vertikales Antennensystem (1), dessen Einzelstrahler in der Weise nacheinander und zyklisch mit einer ersten Hochfrequenz (F_ra) gespeist werden, daß eine Bewegung einer Strahlungsquelle mit konstanter Geschwindigkeit simuliert wird, und eine feststehende Antenne (11) enthält, die die erste Hochfrequenz (F ) und eine zweite um einen festen Betrag ( 6F_&) von der ersten verschiedenen Hochfrequenz (F_ + f'P«) ausstrahlt,

a a

und daß als Maß für die Entfernung (Reziprokwert l//vf = Entfernung) die Differenz (^f) der ersten Schwebungsfrequenz und einer zweiten, mittels eines zweiten Empfängers (14) aus den Ausstrahlungen der Bodenstation gebildeten Schwebungsfrequenz herangezogen wird, wobei die Empfangsantennen (15, 16) für die zugehörigen Smpfänger (13 bzw. 14) entsprechend dem Aufbau des kommutierten Antennensystems (l) orientiert sind (i.e. vertikal).

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6. Einrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß zur empfangsseitigen Bildung der Differenzfrequenz ( A f) der beiden Schwebungsfrequenzen (Empfänger 46 und 47, Schaltungsanordnung 50; Fig. 4) als Maß für die Entfernung (1/Δ f = Entfernung) außer dem kommutierten Antennensystem (41; Fig. 4) und der feststehenden Antenne (42; Fig. 4) ein eigenes, horizontales kommutiertes Antennensystem (43; Fig. 4) und eine feststehende Antenne (45j Fig. 4) in der Bodenstation vorgesehen sind, wobei die Empfangsantennen (48, 49; Fig. 4) für die zugehörigen Empfänger (46 bzw. 47; Fig. 4) entsprechend dem Aufbau des horizontalen Antennensystems (45; Fig. 4) orientiert sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung der Verwendung nur eines Empfängers (58; Fig. 5) zur Bildung der Schwebungsfrequenz als Maß für den Gleitwinkel und der Differenzfrequenz (Δϊ) der beiden Schwebungsfrequenzen als Maß für die Entfernung (f. - f = A f; l/Δ f = Entfernung) in der Bodenstation ein vertikales kommutiertes Antennensystem (5I; Fig. 5) und eine feststehende Antenne (52; Fig. 5) und zwei rechts und links der Landebahn (55) aufgebaute horizontale, kommutierte Antennensysteme (53 > 54) nebst zugehörigen feststehenden Antennen (56 bzw. 57) vorgesehen sind, welch ä letztere kommutierte Antennensysteme(53* 54) synchron abgetastet werden und zusammen mit den zugehörigen feststehenden Antennen (56 bzw. 57) solche Paare von Hochfrequenzen ausstrahlen, daß deren jeweilige Schwebungsfrequenzen jeweils in gleichen Richtungen den gleichen Wert haben.

8. Einrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Kurswinkel der Azimutwinkel ist.

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2010A72

C.W. Earp - 144 φ

Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung von aus verschiedenen Azimutrichtungen anfliegenden Flugzeugen in eine in gewisser Entfernung (Tj Fig. 6) von der Bodenstation beginnende Einflugschneise (Punkt D; Fig. 6) in der Bodenstation zwei, rechts und links der Landebahn (63) aufgebaute, kommutierte Antennensysteme (61, 62) nebst zugehörigen feststehenden Antennen (64 bzw. 65) vorgesehen sind, daß die kommutierten Antennensysteme synchron abgetastet werden, daß ferner die kommutierten Antennensysteme (61, 62) mit ihren zugehörigen feststehenden Antennen (64 bzw. 65) solche Paare von Hochfrequenzen ausstrahlen, daß deren jeweilige Schwebungsfrequenzen jeweils in gleichen Richtungen den gleichen Wert haben, daß empfangsseitig mittels nur eines Empfängers (67) die Summe der beiden Schwebungsfrequenzen (f. + fp) als Maß für den Azimutwinkel und die Differenz der Schwebungsfrequenzen (fj - fp) als Maß für die Entfernung (fj^ - f₂ =& 1/Af - Entfernung) gebildet werden.

009839/U47