DE2061742A1

DE2061742A1 - Sendeprufgerat im Instrumentenlande system

Info

Publication number: DE2061742A1
Application number: DE19702061742
Authority: DE
Inventors: Henri Bretigny Orge Becavin (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1969-12-19
Filing date: 1970-12-15
Publication date: 1971-06-24
Also published as: JPS509277B1; DE2061742C3; NO129820B; US3713160A; CA930057A; GB1298749A; DE2061742B2; FR2075842A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Sendeprüfgerät hoher Betriebst· sicherheit für Landekurssender zur Bestimmung der Seitenrichtung i innerhalb des genormten Blindlandesystems, das von Technikern ge- : wohnlich mit der Abkürzung ILS (Instrumentenlandesystem) belegt j wir . ££_e Strahlungsleistung dieser Landekurssender kann durch) die Vektorsumme zweier Signale gekennzeichnet werden, und zwar einem Bezugssignal, das durch eine Trägerwelle P gebildet und zu 20% mit 90 Hz und zu 20% mit 150 Hz moduliert wird, ferner einem sogenannten Ablage-Signal, das von Seitenbändern bei + 90 Hz und bei + 150 Hz der Trägerfrequenz P gebildet wird.

Das Bezugssignal wird symmetrisch zur Seitenrichtungs-Bezugsebene, die die Vertikalebene mit der Landebahnachse enthält, ,ausgesendet, während das Ablage-Signal unsymmirisch ausgesendet j^wird· Genauer ausgedrückt enthält der Landekurssender zwei !Seitenantennen, die symmetrisch zu beiden Seiten der Bezugsebene angeordnet sind. Eine dieser Seitenantennen strahlt ein sogenanntes BL₁-Signal ab, das durch Trägerfrequenzwellen P + 90 Hz gebildet wird, die um - 90° gegenüber den entsprechenden Seitenbandfre-

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quenzen des Bezugssignals phasenverschoben sind, ferner von Trägerfrequenzwellen P + 150 Hz, die um + 90° gegenüber den entsprechenden Seitenbandfrequenzen phasenverschoben sind. Die andere Seitenantenne strahlt ein sogenanntes BL₂-Signal ab, das durch Wellen gleicher Frequenzen gebildet wird, deren Phasen sich jedoch in Gegenlage zu denen des BL.-Signals befinden. Die BL.- und BL-Signale bilden das Ablage-Signal.

Das Bezugssignal kann entweder durch eine Zentralantenne oder eine solche zwischen den beiden Seitenantennen oder schliesslich durch eine Antenne abgestrahlt werden, die sich zwischen der Zentralantenne und den beiden Seitenantennen befindet.

Mit der Abkürzung „DDM" (difference de modulation) wird die Abweichung zwischen den scheinbaren Modulationsgraden (unter Berücksichtigung der Anwesenheit der Seitenbänder des Ablage-Signals) der Trägerwelle bezeichnet, wobei diese Abweichung, die vom Seitenwinkel abhängt und in der Bezugsebene den Wert Null besitzt, die Information darstellt, die in den Bordempfängern der Flugzeuge ausgewertet wird.

Die beiden ständig zu überwachenden Größen sind demnach:

- einerseits der Wert der Modulationsabweichung DDM bei großer Entfernung (Landeanflug) in der Bezugsebene,

- andererseits die Abweichungsänderung DDM bei gleicher Entfernung und in Abhängigkeit vom Seitenwinkel Θ, wobei die Prüfung dieser Änderung durch Überwachung des Abweichungswertes für einen oder mehrere vorherbestimmte Werte des Seitenwinkels θ erfolgen kann.

Unter Berücksichtigung der Sendecharakteristiken ergibt sich somit, daß die Aufhebung der Modulationsabweichung DDM in der₍ Bezugsebene im wesentlichen von folgenden Faktoren abhängt:

- der Übereinstimmung zwischen den Modulationsgraden der beiden Frequenzen im Bezugssignal,

- der Stabilität der Gegenphase zwischen den Signalkomponenten BL und BL .

Demgegenüber hängt die seitenwinkelbedingte (Θ) Modulationsabweichung (DDM) in erster Linie von der Gesamtamplitude der

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mit dem Ablage-Signal ausgesendeten Seitenbandkomponenten ab, die als phasenaddierend angenommen werden.

Für die Sendeprüfung werden verschiedene Anordnungen gewählt. Eine davon entspricht einer Nahprüfung, bei der die Infor- ' mation in den Bündeln in unmittelbarer Nähe der Strahlerelemente des Landekurssenders abgegriffen wird.

Die Erfindung befaßt sich mit dieser Prüfgattung, da durch diese ermöglicht wird, die umgebungsbedingten Störungen praktisch auszuschalten und eine vollständige Prüfung der Strahlungscharakteristiken zu erhalten. ^

Innerhalb der bekannten Prüfgeräte dieser Art wird eine Verarbeitung von Spannungen durchgeführt, die dirch eine bestimmte \ Anzahl von kleinen Empfangsantennen aufgenommen werden, die sich ' in Nähe der Sendeantennen befinden. Bei diesen Geräten wird der Strom jedes Strahlerelements des Antennensystems mit Hilfe einer ; zugeordneten Sonde ausgewählt, wobei über Leistungsteiler die Aufnahmeprodukte in einen linken und einen rechten Kanal aufgeteilt werden. In jedem dieser Kanäle wird die Spannung jedes Auf- j nahmeprodukts um einen Wert phasenverschoben, der einerseits einem bestimmten Seitenwinkel θ für einen Kanal, θ für den anderen Ka-¹

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nal entspricht und andererseits der Stellung der betreffenden Son-j de entspricht, wonach diese Spannungen addiert werden. Die aus j i beiden Kanälen resultierenden Signale ermöglichen die Bestimmung des Wertes der Modulationsabweichung DDM in den Richtungen θ und ~®o* Um das Signal auf der Achse zu erhalten, werden die Ausgangssignale des rechten und linken Kanals jeweils auf die entgegengesetzten Spitzen einer ersten Diagonale eines in Brückenschaltung angeordneten Hybrid-Addiergliedes Übertragen. Die Spitzen der anderen Diagonale der Brücke liefern jeweils die Differenz und die Summe der beiden Eingangssignale, wobei die eine mit einer an Mas- ^: se liegenden Last und die andere mit einem direkt mit einem Meß- ! gerät gekoppelten Dämpfungsglied verbunden ist. Das Differenzsigna|L wird demnach nicht ausgewertet.
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ί Mit Hilfe dieses Systems können Näherungsfehler wirksam «beseitigt werden. Hierbei ist jedoch zu bemerken, daß das beschrieb

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bene System nicht genau die Gegebenheiten inbezug auf das in der Bezugsebene ausgestrahlte Signal reflektiert, da es über Signale analysiert wird, die Strahlungen in den Ebenen θ und - θ entsprechen, in denen θ keinen vernachlässigbaren Wert besitzt.

Hieraus folgt, daß eventuell auftretende Änderungen der Strahlungsfelder sowohl hinsichtlich der Amplitude als auch der Phase das beschriebene System und einen in der Bezugsebene liegenden Empfänger nicht in gleicher Weise beeinflussen.

Mit Hilfe des erfindungsgemäß aufgebauten Sendeprüfgeräts können diese Nachteile beseitigt werden. Dieses Sendeprüfgerät unterscheidet sich von dem bekannten Prüfgerät insbesondere dadurch, daß es das in der Bezugsebene ausgestrahlte Signal mit Hilfe von Analog-Signalen analysiert, die relative Phasenverschiebungen erfahren haben, die tatsächlich dem Wert Null eines Seitenwinkels in großer Entfernung entsprechen, d.h. Analog-Signale, deren Phasenverschiebungen bis auf 2 k TT übereinstimmen (und zwar in sehr einfacher Weise mit Hilfe einer Übertragungsleitung). Darüberhinaus ermöglicht das erfindungsgemäß aufgebaute Sendeprüfgerät den Empfang eines sehr genauen Signals für die Modulationsabweichung (DDM), wobei Parallaxenwirkungen beseitigt werden.

Gemäß der Erfindung besteht das Sendeprüfgerät für Lande^ kurssender zur Bestimmung der Seitenrichtung innerhalb des Blindlandesystems aus Sonden, die mit Strahlerelementen des Landekurssenders gekoppelt sind und Analog-Signale liefern, die sich proportional zu den Strömen verhalten, die diese Elemente durchlaufen. Ferner gehört hierzu eine HF-Schaltung, die mit den Analog-Signalen gespeist wird und ein erstes und ein zweites HF-Signal \ liefert. Zwei Erfassungsschaltungen empfangen jeweils das erste und das zweite HF-Signal und liefern jeweils ein Signal, das der \ Modulationsabweichung in der Seitenrichtungs-Bezugsebene ent- j spricht und ferner ein Signal, das der Änderung der Modulationsabweichung in Abhängigkeit vom Seitenwinkel entspricht. Dieses Sendeprüfgerät ist dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Schaltung mit einer Übertragungsleitung ausgerüstet ist und Leiter umfaßt, die die gekoppelten Sonden mit den Strahlerelementen von einer der Seitenantennen des Landekurssenders mit einem ersten Impedanz+

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wandler verbindet, der die Summe dieser Eingangssignale ermittelt und die mit den Strahlerelementen der zweiten Seitenantenne gekoppelten Sonden mit einem zweiten Impedanzwandler verbunden sind, der die Summe seiner Eingangssignale ermittelt, wobei die elektrischen Längen dieser Leiter so bemessen sind, daß alle Analog-Signale bis auf ein Vielfaches von 2 Tf um den gleichen Winkel phasenverschoben sind und ein Gerät jeweils auf einem „Summen"- bzw. auf einem „Differenz"-Ausgang Summe und Differenz seiner Eingangssignale liefert, wobei die beiden Eingänge dieses Geräts jeweils mit den Ausgängen der Impedanzwandler verbunden sind.

Auf der beigefügten Figur ist als Beispiel ohne begrenzenden Charakter eine Aufbauform des erfindungsgemäß gestalteten Sendeprüfgeräts dargestellt.

Hierbei wurde davon ausgegangen, daß die Antennenvorrichtung ohne Zentralantenne arbeitet und das Bezugssignal in gleichet Weise die beiden Seitenantennen speist und daß jede dieser Anten-· nen durch ein Netz von Strahlerelementen gebildet wird. ,

Die erste Seitenantenne ist mit den Strahlerelementen 11! bis 15 und die zweite Seitenantenne mit den Strahlerelementen 21 i bis 25 ausgerüstet. Die Sonden 31, 33 und 3M- sowie 41, 4-3 und 44 sind jeweils elektromagnetisch mit den Elementen der beiden Anten-¹ nen in der Form gekoppelt, daß die obenerwähnten Analog-Signale j geliefert werden können. ι

Eine auf die Bezugsebene ausgerichtete Übertragungslei- ! tung 1 ist mit den Sonden bestückt und ihre inneren Leiter stel- I

len jeweils für die beiden Antennen die Verbindung mit den Aus- ^! gangs-Impedanzwandlern 3 und 4 her. Die elektrischen Längen der \ Verbindungen zwischen Sonden und Impedanzwandlern sind derart be-; messen, daß alle Analog-Signale bis auf 2 k 77* um den gleichen Winkel phasenverschoben sind, wobei die Wandler, die die Summen ihrer jeweiligen Eingangssignale ermitteln, zwei Signale liefern, die die in großer Entfernung durch die beiden Seitenantennen in der Bezugsebene abgestrahlten Felder ausdrücken.

Innerhalb der beschriebenen Aufbauform wird die Sonde duxih eine symmetrische geradlinige Antenne, d.h. einen Dipol ge-

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bildet, der auf einen Sockel montiert und durch einen Koaxialstekker abgeschlossen ist, der eine Verbindung mit der Übertragungsleitung ermöglicht. Ein Dipol eignet sich im allgemeinen für bestehende Einrichtungen, wobei seine Verbindung mit den Strahlerelementen durch einen einstellbaren Anschluß erleichtert wird, der sich am Ende des Halbdipols befindet und dessen Länge beeinflussen kann. Die Einstellung dieser Kopplung erfolgt unter Berücksichtigung der auf große Entfernung ausgestrahlten Energiepegel, wobei unerwünschte Koppeleffekte vermieden werden.

Bei der Übertragungsleitung 1 handelt es sich um eine Leitung, die gegenüber klimatischen Änderungen praktisch unempfindlich und mechanisch fest ausgeführt ist. Eine solche Leitung wird vorzugsweise in der Form aufgebaut, daß auf einen Isoliermaterialsockel isolierte Leiter aufgebracht werden, die parallel zu einem Metallgehäuse verlaufen, das den Außenleiter bildet, wobei der Raum zwischen den Innenleitern und dem Gehäuse durch Luft ausgefüllt ist.

Auf diese Weise wird das Feld zwischen dem Gehäuse und den inneren, mit den Sonden verbundenen Leitern konzentriert und die Anordnung der Stecker der Sonden kann entsprechend der Kraftlinienverteilung im Innern der Leitung erfolgen.

Bei den Impedanzwandlern 3 und 4· handelt es sich beispielsweise um normale Viertelwellen-Transformatoren.

Die beiden Eingänge (links und rechts) der Hybrid-Verbindung 2, bei der es sich um eine normale Brückenverbindung LRAB (GDAB) handelt, sind jeweils mit den Ausgängen der Impedanzwandler 3 und 4 verbunden.

Die Spitze LA (GA) ist mit dem Ausgang des Wandlers 3 über einen regelbaren Phasenschieber 5 verbunden, der die Aufgabe erfüllt, die systembedingten Phasenabweichungen des Geräts zu beseitigen. Da die Brückenzweige LA (GA) und RA (DA) die gleiche Länge besitzen, d.h. einer Viertelwellenlänge entsprechen, kann am „Summen"-Ausgang A der Brücke ein Signal S^ abgegriffen werden^ das aus der Addition der Ausgangssignale der beiden Impedanzwand-_! ler hervorgeht und nach Amplitude und Phase das von der Antennenanordnung in die Bezugsebene abgestrahlte Feld darstellt.

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Da die Brückenzweige LB (GB) und RB (DB) unterschiedliche Längen aufweisen, d.h. einer bzw. Dreiviertelwellenlängen entsprechen, wird am nDifferenz"-Ausgang B ein Signal S₉ abgegriffen, das einem Feld entspricht, das an der gleichen Stelle ausgestrahlt würde und zwar ohne Bezugssignal und unter Verhältnissen, nach denen die Seitenantennen durch in Phase liegende Signale gespeist werden, was das Ablage-Signal anlangt.

Nach dem Vorhergenannten ist das Signal S₇ somit repräsentativ für die Änderung der Modulationsabweichung (DDM) in Nähe von θ = 0.

Bei dieser Schaltung 2 handelt es sich hier um eine her- (j

kömmliche Hybrid-Brückenschaltung. Darüberhinaus kann für diese Aufgabe jede andere elektrisch gleichwertige Schaltung herangezogen werden.

Dem Ausgang B ist eine Serienschaltung einer einstellbaren Dämpfungsleitung 6 und einem einstellbaren Phasenschieber 7 nachgeschaltet, wobei der Ausgang I dieses letzteren ein Signal S' liefert, das von S„ und der Einstellung der Elemente 6 und 7 ab-

^an^ * Über ein Gerät ist es darüberhinaus möglich, dem Signal S'₉ einen Teil des bei A auftretenden Bezugssignals hinzuzufügen.

Dieses Gerät umfaßt einen Leistungsteiler 2,8, mit einem Eingang C und den Ausgängen E und F, wobei der Eingang C mit der Spitze A der Schaltung 2 verbunden ist, die aus zwei Impedanz-Koa- i xialkabeln 70 Ohm besteht, deren Länge einer Viertelwellenlänge j entspricht. Diese verbinden jeweils die Klemmen C und E sowie die \

Klemmen C und F und schließlich einen 100-Ohm-Widerstand, der zwischen den Klemmen E und F eingeschleift ist. .

Hierzu gehört ferner ein Organ 9, das mit Organ 8 ver- i gleichbar ist, jedoch als Ausgangs-Summierschaltung J verwendet | wird.Eine der Klemmen des Widerstands des Geräts 9 ist mit der Klem-· me F des Leistungsteilers 8 verbunden, während die andere Klemme dieses Widerstands mit dem Ausgang I des Phasenschiebers 7 verbunden ist.

Die Klemmen E und J bilden die HF-Ausgänge des Geräts,

wobei die erste das Signal S^ liefert, dessen Leistung jedoch durch die Schaltung 2 geteilt wird, während die zweite ein Signal

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S„ liefert, das durch das Signal S' am Ausgang des Phasenschiebers unter Hinzufügung eines Teils des Signals S. zusammengestellt

Die Klemmen E und J sind mit den beiden Eingängen eines

Meßgeräts 10 verbunden.

Die Klemme E speist eine normale HF-Empfangsdioden-Schaltung 50, die wiederum parallel zwei NF-Filter 51 und 52 speist, die jeweils auf die Frequenzen 90 Hz und 150 Hz abgestimmt sind. Diesen Filtern sind wiederum jeweils die Empfangsdioden 53 und 54 nachgeschaltet, wobei die Ausgänge dieser beiden Dioden ein Anzeigegerät 55 steuern, das die Modulationsabweichungs-Anzeige (DDM) auf große Entfernung in der Bezugsebene liefert.

Die Klemme J speist eine Schaltung gleichen Aufbaus, deren Elemente gegenüber denen der vorgenannten Schaltung durch um 10 erhöhte Zahlen gekennzeichnet sind.

Durch das Anzeigegerät 6 5 kann die genaue Einhaltung des Wertes des Signals S„ (bzw. die Abweichung vom genauen Wert) überprüft werden und zwar wiefolgt:

Nachdem die Sendeeigenschaften durch herkömmliche Mittel als einwandfrei erkannt wurden, werden Dämpfungsleitung 6 und Phasenschieber 7 in der Form eingeregelt, daß das Anzeigegerät 65, das die Modulationsabweichung des Signals S~ mißt, einen vorher festgelegten Wert für diese Modulationsabweichung anzeigt.

Das weitere Halten des Anzeigegeräts auf diesem Wert (für die obenerwähnten Einstellungen) läßt darauf schließen, daß das Signal S„ einwandfrei bleibt.

Wurden zwei Antennennetze verwendet, um die Richtwirkung der Strahlung zu verbessern, so empfiehlt sich der Einsatz von zwei erfindungsgemäß aufgebauten Sendeprüfgeräten. In diesem Falle werden ihre Ausgänge parallelgeschaltet und speisen ein gemeint sames Meßsystem.

Besitzt die Antennenanordnung eine Zentralantenne, die voll oder teilweise an der Ausstrahlung des Bezugssignals beteiligt ist, so liefert eine dieser Zentralantenne zugeordnete Sonde ein Analog-Signal, das mit Hilfe einer zwischen die Spitze A der Hybrid-Verbindung 2 und dem Leistungsteiler 8 eingeschleiften

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Summierschaltung dem bei A abgegriffenen Signal hinzugefügt werden kann, um das Signal S. neu zu bilden, wobei der übrige Teil der Schaltung unverändert bleibt.

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Claims

8'·:·■ V, 21

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6408 - V

THOMSOM-CSF, Paris 16eme, 101, Boulevard Murat (Frankreich)

Patentansprüche :

IJ Sendeprüfgerät für Landekurs sender zur Bestimmung der Seitenrichtung innerhalb des Blindlandesystems, bestehend aus Sonden, die mit Strahlerelementen des Landekurs senders gekoppelt sind und Analog-Signale liefern, die sich proportional zu den Strömen verhalten, die diese Elemente durchlaufen, wozu ferner eine HF-Schaltung gehört, die mit den Analog-Signalen gespeist wird und ein erstes und ein zweites HF-Signal liefert, wobei zwei Erfassungsschaltungen jeweils das erste und das zweite HF-Signal empfangen und ein Signal liefern, das der Modulationsabweichung in der Seitenrichtungs-Bezugsebene entspricht und ferner ein Signal, das der Modulationsabweichung in Abhängigkeit vom Seitenwinkel entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß diese HF-Schaltung (2) mit einer Übertragungsleitung (1) ausgerüstet ist und Leiter umfaßt, die die gekoppelten Sonden (31,33 und 34, 41, 43 und 44) mit den Strahlerelementen (11 15) von einer der Seitenantennen des Landekurssenders mit einem ersten Impedanzwandler (3) verbindet, der die Summe dieser Eingangssignale ermittelt und die mit den Strahlerelementen (21 - 25) der zweiten Seitenantenne gekoppelten Sonden mit einem zweiten Impedanzwandler (4) verbunden sind, der die Summe seiner Eingangssignale ermittelt, wobei die elektrischen Längen dieser Leiter so bemessen sind, daß alle Analog-Signale bis auf ein Vielfaches von 2 TT um den gleichen Winkel phasenverschoben sind und ein Gerät jeweils auf einem „Summen"- bzw. auf einem „Differenz"-Ausgang Summe und Differenz seiner Ein- j gangssignale liefert und die beiden Eingänge dieses Geräts ι jeweils mit den Ausgängen der Impedanzwandler (3,4) verbunden ! sind.
2. Sendeprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der „Differenz"-Ausgang die Serienschaltung einer regelbaren Dämpfungsleitung (6) und einer einstellbaren Phasenschieber-Anordnung (7) speist. - 2 -

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Sendeprüfgerät nach Anspruch 2 für einen Landekurssender, bei dem das Bezugssignal durch die Seitenantennen abgestrahlt wird» dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Serienschaltung mit einem ersten Eingang einer Addierschaltung verbunden ist, deren Ausgang die zweite Erfassungsschaltung speist und ferner dadurch gekennzeichnet, daß der „Summen"-Ausgang mit dem Eingang eines Leistungsteilers (8) verbunden ist, von dem ein Ausgang die erste Erfassungsschaltung und der andere Ausgang den zweiten Eingang dieser Addierschaltung speist.

Sendeprüfgerät nach Anspruch 2 für einen Landekurssender, der J außer den beiden Seitenantennen noch eine Zentralantenne aufweist, die das Bezugssignal voll oder teilweise ausstrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß der „Summen"-Ausgang mit dem ersten Eingang einer Addierschaltung verbunden ist, deren zweiter Eingang ein Analog-Signal empfängt, das für das von der Zentralantenne abgestrahlte Signal repräsentativ ist und deren Ausgang mit dem Eingang eines Leistungsteilers verbunden ist, dessen erster Ausgang die erste Erfassungsschaltung speist, während der zweite einen Eingang einer zweiten Addierschaltung speist, wobei der andere Eingang der zweiten Addierschaltung mit dem Ausgang der Serienschaltung und der Ausgang mit dem Eingang der zweiten Erfassungs-Schaltung verbunden ist.

Sendeprüfgerät nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, , dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum der Übertragungsleitung (1) durch Luft gebildet wird und für die mit den Sonden verbundenen Leiter das Gehäuse den Außenleiter bildet.

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