DE2050846B2

DE2050846B2 - Peilverfahren mit Addition und Subtraktion der Peilkomponenten zu einer weitgehend ungerichteten Spannung

Info

Publication number: DE2050846B2
Application number: DE19702050846
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl.-Ing. 7911 Ay Bergander
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1970-10-16
Filing date: 1970-10-16
Publication date: 1978-08-17
Also published as: DE2050846C3; DE2050846A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Peilverfahren, bei dem aus den beiden, dem Sinus und dem Cosinus des Einfallswinkels α entsprechenden, mit Hilfe eines gekreuzten Peilantennensystems gewonnenen Spannung $■> sowie aus einer zusätzlichen, gleichfrequenten, weitgehend ungerichteten Spannung etwa gleicher oder entgegengesetzter Phasenlage eine Niederfrequenzspannung der Frequenz ω erzeugt wird, deren Phasenlage gegenüber der Phasenlage einer Bezugsspannung der Frequenz ω ein Maß für den Einfallswinkel darstellt, bei dem entweder
a) zu bzw. von der gleichfrequenten weitgehend ungerichteten Spannung (der Amplitude U₁₁), die gegenüber den Amplituden (U_PI, Up₁₁...) der •r> Peilkomponenten eine größere Amplitude aufweist, nacheinander innerhalb der der Niederfrequenz ω entsprechenden Periode einmal die Peilkomponenten addiert und danach subtrahiert werden oder

ϊη h) einmal zu bzw. von der weitgehend ungerichteten Spannung (der Amplitude U₁₁), die gegenüber den Amplituden (U₁,, und U_PII) der Peilkomponenten eine größere Amplitude aufweist, innerhalb der der Niederfrequenz ω entsprechenden Periode eine Zeit lang, die höchstens π entspricht, die eine Peilkomponente (U_PI) addiert und nach einer π entsprechenden Zeit die gleiche Zeit lang subtrahiert wird, zum anderen getrennt davon zu bzw. von der weitgehend ungerichteten ho Spannung (U_H) in gleicher Weise die andere Peilkomponente (U_PU) addiert bzw. subtrahiert wird,

bei dem aus dem bzw. den durch die Summation und Subtraktion entstehenden Spannungsverlauf bzw. b5 -verlaufen durch Gleichrichtung und im Falle a) durch zusätzliche Verteilung der mittels der einzelnen Peilkomponenten erzeugten Anteile des Verlaufs auf eine der Zahl der Peilkomponenten entsprechende Zahl

von Kanälen, Impulsreihen erzeugt werden, bei denen die Impulsamplituden aufeinander folgender Impulse gleich (U_H + U„) bzw. (U_H - U_p){U_p = jeweilige Peilkomponente) sind, bei dem in jedem der Kanäle entweder die Differenz zwischen den Amplituden aufeinanderfolgenderImpulspare [(U₁₁ + U_p) — (U_H — {/,)] gebildet wird und die hierdurch entstehenden Gleichspannungen zur Peilwertdarstellung herangezogen werden oder bei dem aus den entstehenden Impulsreihen jeweils die der Frequenz ω oder einer ungeradzahligen Oberwelle entsprechende Spannung ausgefiltert wild und die durch die Ausfilterung entstehenden Spannungen zur Peilwertdarstellung ausgenutzt werden, nach Patent 1802791.3 wobei besagte Gleichspannungen integriert werden.

Gegenstand des Hauptpatents ist ein Peilverfahren, bei dem aus den beiden, dem Sinus und dem Cosinus des Einfallswinkels α entsprechenden, mit Hilfe eines gekreuzten Peilantennensystems gewonnenen Spannungen sowie aus einer zusätzlichen gleichfrequenten, weitgehend ungerichteten Spannung etwa gleicher oder entgegengesetzter Phasenlage Impulsfolgen abgeleitet werden, indem die Peilkomponenten nacheinander zu der ungerichteten Spannung addiert und von ihr subtrahiert werden. Dies kann gemäß dem Hauptpatent entweder in einem einzigen Kanal geschehen, aus dem dann durch Verteilung der mittels der einzelnen Peil komponenten erzeugten Anteile auf eine der Zahl der Peilkomponenten entsprechende Zahl von Kanälen Impulsreihen erzeugt werden, innerhalb denen Impulse jeweils gleichen Peilkomponenten-Ursprungs vorhanden sind, oder es kann die. Addition und Subtraktion der Peilkomponenten zur ungerichteten Spannung von vornherein in nach den einzelnen Peilkomponenten getrennten Kanälen vorgenommen werden. Die Impulse, die Amplituden der Höhe (υ,, + U₁,) bzw. (U₁₁ - U_p) haben, werden gleichgerichtet und voneinander subtrahiert. Es entstehen nach Integrierung Gleichspannungen, deren Größen peilwinkelabhängig sind und daher zur Peilwinkeldarstellung herangezogen werden können. Gemäß dem Hauptpatent finden die Additions- und Subtraktionsvorgänge in einem regelmäßigen Zyklus statt, und zwar werden entweder in einem Kanal nacheinander die beiden Peilkomponenten zuerst addiert und danach subtrahiert, oder es wird in getrennten Kanälen jeweils zuerst addiert und dann subtrahiert. Dieser Schaltzyklus erfolgt niederfrequent mit einer Frequenz ω, so daß Spannungsverläufe resultieren, denen die Frequenz ω überlagert ist. Die Phasenlage dieser überlagerten Spannung mit der Frequenz ω gegenüber der Phasenlage einer gleichfrequenten Bezugsspannung kann in bekannter Weise zur Peilwinkelermittlung herangezogen werden, wie dies z. B. beim Peilen mit Hilfe ständig rotierender Goniometer üblich ist. Von dieser Technik ging die Hauptanmeldung aus.

Es hat sich herausgestellt und läßt sich auch mathematisch beweisen, daß die Peilanzeige unruhig wird, wenn die gewählte HF-Spannung mit einer Frequenz moduliert ist, die gleich oder ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des vorerwähnten Schaltzyklus ist. Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gemacht, eine Lösung anzugeben, wie eine derartig hervorgerufene Zeigerunruhe verhindert werden kann. Die Lösung ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß entweder
a') zu bzw. von der ungerichteten Spannung nacheinander für gegen die Periodendauer der gepeilten Hochfrequenzspannung lange Zeiträume die Peilkomponenten möglichst gleich- oder gegenphasig addiert und subtrahiert und die mittels

ί der einzelnen Peilkomponenten erzeugten Anteile des Verlaufs auf eine der Zahl der Peilkomponenten entsprechende Zahl von Kanälen verteilt werden oder
b') die einzelnen Peilkomponenten in getrennten

ι« Kanälen jeweils zu bzw. von der ungerichteten

Spannung nacheinander möglichst gleich- oder gegenphasig addiert und subtrahiert werden,

daß Dauer und/oder Aufeinanderfolge der einzelnen Additions- und Subtraktionsvorgänge der Peilkomponenten zu bzw. von der ungerichteten Spannung in einer statistischen Verteilung variiert werden, und daß die Verteilung so gewählt ist, daß über einen vorgegebenen längeren Zeitraum die einzelnen Peilkomponenten jeweils insgesamt gleich lang zu bzw. von der

2(i ungerichteten Spannung addiert und subtrahiert werden. Der vorgegebene längere Zeitraum entspricht dabei vorzugsweise der Zeitkonstanten der Integrierglieder.

Man löst sich also von dem regelmäßigen Schalt-

>·-> zyklus, wie er dem Gegenstand des Hauptpatents zugrunde liegt, und wählt statt dessen eine statistische Verteilung für die Addition und Subtraktion der Peilkomponenten zu bzw. von der ungerichteten Spannung. Die Verteilung muß jedoch so gewählt werden,

ii) daß über einen vorgegebenen längeren Zeitraum die einzelnen Peilkomponenten jeweils insgesamt gleichlang addiert und subtrahiert werden, denn es würden bei Nichteinhaltung dieser Forderung Peilfehler zustande kommen. Gemäß einer bevorzugten Aüsfüh-

r> rungsform wird diese statistische Verteilung in einem getakteten, mit Coderückkopplung arbeitenden Schieberegister erzeugt. Derartige Schaltungen sind in der Literatur bekannt. Als günstig erweist es sich, wenn eine möglichst rasche zeitliche Aufcinander-

4(i folge der einzelnen Impulse stattfindet, weil dies zu besonders kleinen Störamplituden führt. Eine Störung ähnlicher Größe, wie bei der regelmäßigen Addition und Subtraktion gemäß dem Hauptpatent, kann beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nur auftreten, wenn die modulierende Zeitfunktion/ (f) des gepeilten Senders dem im Peilempfänger erzeugten Impulsverlauf entspricht. Dies ist sicher sehr unwahrscheinlich. Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt daher eine Verringerung der Wahrscheinlichkeit

V) von Störungen bei der Peilwertanzeige im Fall periodisch modulierter zu peilender Sender.

An Hand der Zeichnungen sollen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Peilverfahrens erläutert werden. In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispicl dar-

v, gestellt, bei dem beide Peilkomponenten nacheinander in nur einem Kanal mit der ungerichteten Spannung kombiniert werden. Als Peilantennensystem wird hierein aus zwei senkrecht zueinander stehenden Rahmenantennen 1 und 2 und einer Hilfsantenne 3 bestehendes Antennensystem verwendet. Mittels der Schalteinrichtung 4 werden abwechselnd die beiden Peilrahmen mit der Empfangsanordnung verbunden. Der von der Peilantenne 1 angeschaltete Spannungsanteil ist für einen bestimmten Peilwinkcl über der Zeit / in der Fig. 2a dargestellt, während der von der Antenne 2 genommene Spannungsanteil in der Fig. 2b wiedergegeben ist. Man erkennt aus dieser Darstellung, daß jede dieser Antennen zeitlich völlig

unregelmäßig mit der Empfangsanordnung verbunden ist. Gesteuert wird diese unregelmäßige Anschaltung durch eine Schalteinrichtung 5, die wie zuvor beschrieben, mit einer statistischen Verteilung arbeitet. Von dieser Schalteinrichtung S wird auch der Polwender 6 gesteuert, der die Peilkomponenten zur Addition bzw. Subtraktion zur Hilfsantennenspannung umpolt. Die Hilfsantenne 3 liefert die in Fig. 2c dargestellte Spannung. In einem Addierglied 7 werden die Peilkomponenten zur Hilfsantennenspannung möglichst gleich- oder gegenphasig addiert. Der Umpoler 6 kann statt in die Zuleitung der Peilkomponenten zum Addiergiied 7 auch in die Zuleitung der Hilfsantennenspannung zum Addierglied 7 eingeschaltet werden. Im Verstärker 8 wird der Spannungsverlauf, der sich nach der Addition der gegebenenfalls umgepolten Peilkomponenten zur Hilfsantennenspannung ergibt, verstärkt. Dieser Spannungsverlauf ist in der Fig. 2d dargestellt. Man erkennt in ihr, daß in manchen Teilbereichen die Peilkomponenten zu der Hilfsantennenspannung addiert und in anderen Teilbereichen subtrahiert wurden, je nachdem, welche Stellung der Polwender 6, von der Schalteinrichtung 5 gesteuert, gerade eingenommen hat. In einer Schalteinrichtung 9 werden die von den verschiedenen Peilantennen stammenden Komponenten des Spannungsverlaufs Id auf zwei ihrem Ursprung entsprechende Kanäle wieder verteilt. In Fig. 1 ist durch eine Verbindungslinie zwischen den Umschalteinrichtungen der Fig. 4 und 9 verdeutlicht, daß diese stets miteinander umgeschaltet werden.

Gemäß dem Hauptpatent werden die von den verschiedenen Peilkomponenten herrührenden Impulse gleichgerichtet und integriert, und die integrierten Spannungen zur Peilwertdarstellung ausgenutzt. Zuvor jedoch wird die Differenz zwischen den Impulsen, die durch Addition der Peilkomponenten zur Hilfsantennenspannung und denen, die durch Subtraktion entstehen, gebildet. Zur Bildung der erwähnten Differenz kann man in verschiedener Weise vorgehen, So kann man aus dem Spannungsverlauf Impulsreihen erzeugen, bei denen die verschiedenartigen Impulse unterschiedliche Polarität aufweisen. In diesem Fall ist dann nur noch eine Addition aufeinanderfolgender Impulse vorzunehmen. Dem Integrierglied werden dann die Impulse mit unterschiedlicher Polarität zugeführt. In der Fig. 1 ist dies dadurch verdeutlicht, daß mit dem Polwender 6 die Gleichrichter 10 und 11 derart gekoppelt sind, daß jedesmal bei Umpolung im Polwcnder 6 auch die Polarität der Gleichrichter 10 und 11 geändert wird. In den Gliedern 12 und 13 wird der Hochfrequenzanteil in den Impulsen beseitigt. In Integriergliedcrn 14 und 15 werden die Spannungsimpulsc integriert. In diesen Integriergliedern 14 und 15 wird auch die Differenz der ihr mit vcrschicdencr Polarität zugeführten Impulse gebildet. Die Fig. 2c und 2f zeigen die auf die verschiedenen Kanäle verteilten Impulsgruppen, die Fig. 2g und 2h die HF-gesiebten und in zuvor beschriebener Weise in verschiedener Polung vorliegenden Impulse. Die Fig. 2i und 2k zeigen die integrierten Gleichspannungen, deren Größe cos α bzw. sin α proportional sind. Diese Spannungen können direkt zur Peilwcrtdarstellung ausgenutzt werden, z. B. indem man sie auf die Ablenksysteme einer Kathodenstrahlröhre 16 gibt, auf der sie dann einen Leuchtpunkt erzeugen, dessen Verbindung mit dem Mittelpunkt der Anzeigeröhre dem üblichen Puilstrich entspricht.

Inder Fig. 3 der Zeichnung ist ein anderes Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Auch hier besteht das Antennensystem aus zwei Peilantennen 1 und 2 sowie

■"> einer Hilfsantenne 3. Die beiden von den Peilantennen 1 und 2 kommenden Spannungen werden den Schalteinrichtungen 17 und 18 zugeführt. Diese Schalteinrichtungen werden von der Schalteinrichtung 5 in unregelmäßiger Verteilung gesteuert. Eben-

Ki falls von der Schalteinrichtung 5 werden Polwender 19 und 20 in unregelmäßiger Verteilung betätigt, so daß in den Addierglicdern 21 und 22 entweder die Summen oder die Differenzen zwischen den Peilkomponenten und der von der Hilfsantenne 3 stammen^r> den Spannung gebildet werden. In Verstärkern 23 und 24 werden die so entstandenen Spannungsverläufe getrennt verstärkt und über Schalteinrichtungen 25 und 26 den Gleichrichtern 27 und 28 zugeführt. Über Hochfrequenzsiebglieder 29 und 30 gelangen die Im-

2(i pulse auf die Integrierglieder 31 und 32, deren Eingänge in ihrer Polarität zusammen mit denen der Polwender 19 und 20 vertauscht werden. Auf diese Weise wird ebenfalls wie in dem in der Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel die Differenz zwischen den Impulsen, die durch Addition und denen die durch Subtraktion entstanden sind, gebildet. An Stelle der Umpolung an den Integrierglicdern 31 und 32 kann die Umpolung, wie in der Fig. 1 beschrieben, auch an den Gleichrichtern 27 und 28 vorgenommen wer-

jo den. Die Schalteinrichtungcn 17 und 25 bzw. 18 und 26 können auch entfallen. In diesem Fall sind dann die Peilantennen 1 und 2 ständig mit der gesamter übrigen Empfangseinrichtung verbunden. Schaltet man die Peilantennen nur zeitweise an die Empfangs-

3> einrichtung an, so ist in den entsprechenden Pauser trotzdem die Spannung der Hilfsantenne 3 mit der Empfangseinrichtung verbunden. Man sorgt daher zweckmäßigerweise dafür, daß deren Spannungsanteile nicht in die Auswertung eingehen. Aus diesem Grund sind die Schalteinrichtungen 25 und 26 vorgesehen, die zusammen mit den Schalteinrichtungen Vi und 18 betätigt werden.

An sich können die beiden Kanäle in einer jeweils eigenen statistischen Verteilung geschaltet werden

4-> Dies ist in der Fig. 3 durch die getrennten Steuerleitungen zu den Schalteinrichtungen 17 bzw. 18 unc zu den Umpolern 19 bzw. 20 verdeutlicht. Sie könner jedoch auch in nur einer Verteilung, von der Schalteinrichtung 5 gesteuert, in ihrem Schaltzustand vari-

,ο iert werden. An diesem einfacheren Beispiel seicr auch die Fig. 4 erläutert.

Die Spannungsverläufe der Fig. 4 bedienen siel aus Übersichtlichkeitsgründen der gleichen Nomenklatur, wie diejenigen der Fig. 2. Es sei angenommen

Y, bei den Additions- und Subtraktionsvorgängen liege die gleiche Verteilung zugrunde, wie beim Beispie nach Fig. 1 /Fig. 2. Aus diesem Grunde sind die Fig. 4a, 4b und 4c identisch mit den Fig. 2a, 2b unc 2 c und wurden daher in der Zeichnung nicht wieder-

ho gegeben. In getrennten Kanälen werden die Spannungen von den Pcilantenncn 1 und 2 zu der Spannung der Hilfsantenne 3 addiert und subtrahiert. Es entste hen Spannungsverläufe, wie sie in den Fig 4d, unc 4d, wiedergegeben sind. Da zwischen den cinzclnci

μ Impulsen gemäß Fig. 2a und Fig. 2b Pausen vorhan den sind, erscheinen in den Spannungsverläufen ge maß der Fig. 4d, und 4d₂ Anteile mit einer Amplitu denhölie, die der Amplitude der Hilfsantcnncnspan

nung entspricht, in der Fig. 4d, ζ. B. die zweite Stufe und in Fig. 4d₂ die erste Stufe. Nach Verstärkung in den Verstärkern 23 und 24 werden aus den Spannungsverläufen diejenigen Teile, die lediglich der Hilfsantennenspannung entsprechen, durch die Schalter 25 und 26 aus den Spannungsverläufen herausgeschaltet, so daß Impulsgruppen entstehen, die in Fig. 4e und 4f wiedergegeben sind und mit denen der Fig. 2e und 2f identisch sind. Diese Impulse werden gleichgerichtet und HF-gesiebt, woraus Impulsgruppen nach Fig. 4g und Fig. 4h entstehen. Gemäß dem in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung, werden die Impulse, die aus Subtraktionsvorgängen stammen, nicht mit umgekehrter Polarität gleichgerichtet, wie in den Fig. 2g und 2h dar-

gestellt, sondern es werden die Impulse, die aus den Subtraktionsvorgängen stammen, dadurch 'On den anderen Impulsen abgezogen, daß die Eingänge der Integrierglieder 31 und 32 zusammen mit den PoI-wendern 19 und 20 umgepolt werden. An den Integriergliedern 31 und 32 entstehen Gleichspannungen, wie sie in Fig. 4i und 4k dargestellt sind, und die mit denen nach Fig. 2 i und 2 k identisch sind. Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß die Verteilung der

ι ο Schaltvorgänge in den einzelnen Kanälen völlig unabhängig voneinander sein kann, daß also die einzelnen Impulse in den beiden Kanälen nicht nur nach Fig. 2a/2b zeitlich nacheinander, sondern auch gleichzeitig an den Kanaleingängen der Empfangseinrichtung gemäß Fig. 3 anstehen können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Peilverfahren, bei dem aus den beiden, dem Sinus und dem Cosinus des Einfallswinkels α entsprechenden, mit Hilfe eines gekreuzten Peilantennensystems gewonnenen Spannung sowie aus einer zusätzlichen, gleichfrequenten, weitgehend ungerichteten Spannung etwa gleicher oder entgegengesetzter Phasenlage eine Niederfrequenzspannung der Frequenz ω erzeugt wird, deren Phasenlage gegenüber der Phasenlage einer Bezugsspannung der Frequenz ω ein Maß iür den Einfallswinkel darstellt, bei dem entweder

a) zu bzw. von der gleichfrequenten weitgehend ungerichteten Spannung (der Amplitude U_H), die gegenüber den Amplituden (U_n, U_PII...) der Peilkomponenton eine größere Amplitude aufweist, nacheinander innerhalb der der Niederfrequenz ω entsprechenden Periode einmal die Peilkomponenten addiert und danach subtrahiert werden oder

b) einmal zu bzw. von der weitgehend ungerichteten Spannung (der Amplitude U_H), die gegenüber den Amplituden (U_PI und U_PII) der Peilkomponenten eine größere Amplitude aufweist, innerhalb der der Niederfrequenz ω entsprechenden Periode eine Zeit lang, die höchstens π entspricht, die eine Peilkomponente (U_PI) addiert und nach einer π entsprechenden Zeit die gleiche Zeit lang subtrahiert wird, zum anderen getrennt davon zu bzw. von der weitgehend ungerichteten Spannung (U_H) in gleicher Weise die andere Peilkomponente (U_PII) addiert bzw. subtrahiert wird,

bei dem aus dem bzw. den durch die Summation und Subtraktion entstehenden Spannungsverlauf bzw. -verlaufen durch Gleichrichtung und im Falle a) durch zusatzliche Verteilung der mittels der einzelnen Peilkomponenten erzeugten Anteile des Verlaufs auf eine der Zahl der Peilkomponenten entsprechende Zahl von Kanälen, Impulsreihen erzeugt werden, bei denen die Impulsamplituden aufeinander folgender Impulse gleich (U₁₁ + U₁,) bzw.(U₁₁ — U_p)(U₁, = jeweilige Peilkomponente) sind, bei dem in jedem der Kanäle entweder die Differenz zwischen den Amplituden aufeinanderfolgender Impulspaare[(t/„ + U_p) -(U₁₁- U )\ gebildet wird und die hierdurch entstehenden Gleichspannungen zur Peilwertdarstellung herangezogen werden oder bei dem aus den entstehenden Impulsreihen jeweils die der Frequenz ω oder einer ungeradzahligen Oberwelle entsprechende Spannung ausgefiltert wird und die durch die Ausfilterung entstehenden Spannungen zur Peilwertdarstellung ausgenutzt werden, nach Patent 1802791.3 wobei besagte Gleichspannungen integriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß entweder

a') zu bzw. von der ungerichteten Spannung nacheinander für gegen die Periodendauer der gepeilten Hochfrequenzspannung lange Zeiträume die Peilkomponenten möglichst gleich- oder gegenphasig addiert und subtrahiert und die mittels der einzelnen Peilkomponenten erzeugten Anteile des Verlaufs auf eine der Zahl der Peilkomponenten entspre-

b')

chende Zahl von Kanälen verteilt werden oder

die einzelnen Peilkomponenten in getrennten Kanälen jeweils zu bzw. von der ungerichteten Spannung nacheinander möglichst gleich- oder gegenphasig addiert und subtrahiert werden,

daß Dauer und/oder Aufeinanderfolge der einzelnen Additions- und Subtraktionsvorgänge der Peilkomponenten zu bzw. von der ungerichteten Spannung in einer statistischen Verteilung variiert werden, und daß die Verteilung so gewählt ist, daß über einen vorgegebenen längeren Zeitraum die einzelnen Peilkomponenten jeweils insgesamt gleich lang zu bzw. von der ungerichteten Spannung addiert und subtrahiert werden.

2. Peil verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. statische Verteilung für die Additions- und Subtraktionsvorgänge in einem getakteten, mit Coderückkopplung arbeitenden Schieberegister erzeugt wird.

3. Peilverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene längere Zeitraum der Zeitkonstanten der Integrierglieder entspricht.