DE2061742C3

DE2061742C3 - Sendeprüfgerät für Landekurssender

Info

Publication number: DE2061742C3
Application number: DE2061742A
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: 1980-07-10
Also published as: CA930057A; NO129820B; JPS509277B1; GB1298749A; DE2061742A1; US3713160A; DE2061742B2; FR2075842A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Sendeprüfgerät der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.

Ein solches Sendeprüfgerät ist aus »The radio and electronicengineer«, November, Dezember 1966 und Januar 1967, sowie aus »Transactions on aerospace and electronic system«, September 1966, Seite 618, bekannt.

Die 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 Ablagesignal, das von Seitenbändern bei ±90 Hz und bei ±150 Hz der Trägerfrequenz P gebildet wird.

Das Bezugssignal wird symmetrisch zur Seitenrichtungsbezugsebene, die die Vertikalebene mit der Landebahnachse enthält, ausgesendet, während das Ablagesignal unsymmetrisch ausgesendet wird.

Genauer ausgedrückt enthält der Landekurssender zwei Seitenantennen, die symmetrisch zu beiden Seiten der Bezugsebene angeordnet sind. Eine dieser Seitenantennen strahlt ein sogenanntes 5L,-Signal ab, das durch Triigcrfrequenzwellen P ±90 Hz gebildet wird, die um -90" gegenüber den entsprechenden Seitenbandfrcqucnzen des Bezugssignals phasenverschoben sind, ferner von Trägerfrequenzwellen P±150 Hz, die uni +90° gegenüber den entsprechenden Seitenbandfrequenzen phasenverschoben sind. Die andere Scitenantenne strahlt ein sogenanntes ßL₂-Signal ab, das durch Wellen gleicher Frequenzen gebildet wird, deren Phasen sich jedoch in Gegcnlagc zu denen des 5L,-Signals befinden. Die BL₁- und ßLj-Signale bilden das Ablage-Signal.

Das Bezugssignnl kann entweder durch eine Zentralantenne oder eine solche zwischen den beiden Seitcnantenncn oder schließlich durch eine Antenne abgestrahlt werden, die sich zwischen der Zentralantennc und den beiden Seitenantennen befindet.

Mit der Abkürzung DDM wird die Abweichung zwischen den scheinbaren Modulationsgraden (unter Berücksichtigung der Anwesenheit der Seitenbänder

bi 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 ö, 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 abhangt:

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

- der Stabilität der Gegenphase zwischen den Signalkomponenten SL₁ und BL₁.

Demgegenüber hängt die seitenwinkelbedingte(0) Modulationsabweichung (DDM) in erster Linie von der Gesamtamplitude der mit dem Ablage-Signal ausgesendeten Seitenbandkomponenten ab, die a!s phasenaddierend angenommen werden.

Für die Sendeprüfung werden verschiedene Anordnungen gewählt. Eine davon entspricht einer Nahprüfung, bei der die Information in den Bündeln in unmittelbarer Nähe der Strahlerelemente dts 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 Strahllingscharakteristiken zu erhalten.

Innerhalbderbekannten Prüfgeräte dieser Art wird eine Verarbeitung von Spannungen durchgeführt, die durch 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 Aufnahmeprodukts um einen Wert phasenverschoben, der einerseits einem bestimmten Seitcnwinkel Θ_ο für einen Kanal, — Q₀ für den anderen Kanal entspricht und andererseits der Stellung der betreffenden Sonde entspricht, wonach diese Spannungen addiert werden. Die aus beiden Kanälen resultierenden Signale ermöglichen die Bestimmung des Wertes der Modulationsabweichung DDM in den Richtungen Q₀ und — Q₀. Um das Signal auf der Achse zu erhalten, werden die Ausgangssignale des rechten und linken Kanals jeweils auf die entgegengesetzten Anschlüsse einer ersten Diagonale eines in Brückenschaltung angeordneten Hybrid-Addiergliedes übertragen. Die Anschlüsse der anderen Diagonale der Brücke liefern jeweils die Differenz und die Summe der beiden Eingangssignale, wobei die eine mit einer an Masse liegenden Last und die andere mit einem direkt mit einem Meßgerät gekoppelten Dämpfungsglied verbunden ist. Das Differenzsignal wird demnach nicht ausgewertet.

Mit Hilfe dieses Systems können Näherungsfchler wirksam beseitigt werden. Hierbei ist jedoch zu bemerken, daß das beschriebene System nicht genau die Gegebenheiten in bezug auf das in der Bezugsebene ausgestrahlte Signal wiedergibt, da es über Signa'e analysiert wird, die Strahlungen in den Ebenen Q₀ und — Q₀ entsprechen, in denen Q₀ 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Überprüfung der Sendefunktion eines Instrumentenlandesystems zu schaffen, das insbesondere die Strahlungscharakteristiken im Nahbereich überprüft und das somit nicht durch Umgebungseinflüsse gestört wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegeben.

Das Sendeprüfgerät nach der Erfindung unteischeidet sich von dem bekannten V. -ifgeräi insbesondere dadurch, daß es das in der Bezu^sebene ausgestrahlte Signal mit Hilfe von Analog-Signalen analysiert, die relative Phasenverschiebungen erfahren haben, die tatsächlich dem Wert Null eines Seitenwinkel'·, in großer Entfernung entsprechen, d. h. Analog-Signale, deren Phasenverschiebungen bis auf 2 k;r übereinstimmen (und zwar in sehr einfacher Weise mit Hilfe einer Übertragungsleitung). Darüber hinaus 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 Landekurssender zur Bestimmung der Seitenrichtung innerhalb des Instrumentenlandesystems aus Sonden, die mit Strahlerelementen des Landekurssenders gekoppelt sind und Analog-Signale liefern, die sich proportional zu den Strömen vcrhalt;n, 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 jeweüs das erste und das zweite HF-Signal und liefern jeweils ein Signal, das der Modulationsabweichung in der Seitenrichtungs-Bezugsebene entspricht, und ferner ein Signal, das der Änderung der Modulationsabweichung in Abhängigkeit vom Seitenwinkel entspricht. In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch vereinfacht dargestellt.

Hierbei wurde davon ausgegangen, daß die Antennenvorrichtung ohne Zentralantenne arbeitet und das Bezugssignal in gleicher Weise die beiden Seitenantenr^n speist und daß jede dieser Antennen durch eine Reihe von Strahlerelementen gebildet wird.

Die erste Seite.iantenne ist mit den .Strahlerelementen 11 bis 15 und die zweite Seitenantenne mit den Strahlerelementen 21 bis 25 ausgerüstet. Die Sonden 31,33 und 34 sowie 41,43 und 44 sind jeweilc elektromagnetiscn mit den Elementen der beiden Antennen in üer Form gekoppelt, daß die obenerwähnten Analog-Signale geliefert werden können.

Eine auf die Bezugsebene ausgerichtete Übertragungsleitung 1 ist mit den Sonden Destückt, und ihre inneren Leiter stellen jeweils für die beiden Antennen die Verbindung mi\ den Ausgangs-Impedanzwandlern 3 und 4 her. Die elektrischen Längen der Verbin-

düngen zwischen Sonden und Impedanzwandlern sind derart bemessen, daß alle Analog-Signale bis auf 2 k/r 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 ausdrucken.

Innerhalb der beschriebenen Aufbauform wird die Sonde durch eine symmetrische geradlinige Antenne, d. h. einen Dipol gebildet, der auf einen Sockel montiert und durch einen Koaxialstecker abgeschlossen ist, der eine Verbindung mit der Übertragungsleitung ermöglicht. Ein Dipol eignet sich im allgemeinen für bestehende Einrichtungen, wobei seine Verbindung mit den Strahlerclementen durch einen einstellbaren Anschluß erleichtert wird, der sich am Ende des Halbdipols befindet und dessen Länge beeinflussen kann.

Uli Ciii.-.n,iiung CiiCSCr ixOppiUPig CTiGIgI liritCT IiC

rucksichtigungder 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 Isoliermaterialsokkel 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 RriicWenverhinrlnno (GHAR) handplt. sind ieweils mit den Ausgängen der Impedanzwandler 3 und 4 verbunden.

Der Punkt G der Brückenschaltung 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 GA und DA die gleiche Länge besitzen, d. h. einer Viertelwellenlänge entsprechen, kanr. am »Summen«-Ausgang A der Brücke ein Signal S₁ abgegriffen werden, das aus der Addition der Ausgangssignale der beiden Impedanzwandler hervorgeht und nach Amplitude und Phase das von der Antennenanordnung in die Bezugsebene abgestrahlte Feld darstellt.

Da die Brückenzeige GB und DB unterschiedliche Längen aufweisen, d. h. V₄ bzw. ³V₄ sprechen, wird am »Differenze-Ausgang B ein Signal S₂ 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 Vorstehenden ist das Signal S₂ somit repräsentativ für die Änderung der Modulationsabweichung (DDM) in Nähe von 0 = 0.

Bei dieser Schaltung 2 handelt es sich hier um eine herkömmliche Hybrid-Brückenschaltung. Darüber hinaus 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 / dieses letzteren ein Signal S'₂ liefert, das von S₂ und der Einstellung der Elemente 6 und 7 abhängt. Über ein Gerät ist es darüber hinaus möglich, dem Signal S'₂ einen Teil des bei A auftretenden Bezugssignak hinzuzufügen.

Dieses Gerät umfaßt einen Leistungsteile. 8, mil einem Eingang C" und den Ausgängen E und λ, wobei der Eingang C mit dem Punkt A der Schaltung 2 ver-

'"' bundcn ist, die aus zwei Impcdanz-Koaxialkahelr 70 Ohm besteht, deren Länge einer Viertelwellenlänge entspricht. Diese verbinden jeweils die Klemmen C und E sowie die Klemmen C und F unt schließlich einer! lOO-Qhrn-Wlderstiind Ηργ 7wi?rhrr den Klemmen E und F eingeschlcift ist.

Hierzu gehört ferner ein Widerstand 9. der mit den· Leistungsteiler 8 vergleichbar ist, jedoch als Ausgangs-Summierschaltung J verwendet wird. Eine dei Klemmen des Widerstands 9 ist mit der Klemme /

^r' des Leistungsteilers 8 verbunden, während die andere Klemme dieses Widerstands mit dem Ausgang / de Phasenschiebers 7 verbunden ist.

Die Klemmen E und J bilden die HF-Ausgängc des Geräts, wobei die erste das Signal S₁ liefert, desser

J" Leistung jedoch durch die Schaltung 2 geteilt wird während die zweite ein Signal 5₂ liefert, das durch das Signal 5'₂ am Ausgang des Phasenschiebers untei Hinzufügung eines Teils des Signals S₁ zusammenge stellt wird.

^J'> Die Klemmen E und J sind mit den beiden Eingän gen eines Meßgeräts 10 verbunden.

Die Klemme E speist eine normale HF-Empfangs dioden-Schaltung 50, die wiederum parallel zwe NF-Filter 51 und 52 speist, die jeweils auf die Fre

⁴Q quenzen 90 Hz und 150 Hz abgestimmt sind. Diesei Filtern sind wiederum jeweils die Empfangsdioden 5; und 54 nacheeschaltet. wobei die Ausgänge diese beiden Dioden ein Anzeigegerät 55 steuern, das di< Modulationsabweichungs-Anzeige (DDM) auf groß«

⁴J Entfernung in der Bezugsebene liefert.

Die Klemme J speist eine Schaltung gleichen Auf haus, deren Elemente gegenüber denen der vorge nannten Schaltung durch um 10 erhöhte Zahlen ge kennzeichnet sind.

so Durch das Anzeigegerät 65 kann die genaue Ein haltung des Wertes des Signals S₂ (bzw. die A./wei chung vom genauen Wert) überprüft werden, un< zwar wie folgt:

Nachdem die Sendeeigenschaften durch herkömm liehe Mittel als einwandfrei erkannt wurden, werdei Dämpfungsleitung 6 und Phasenschieber 7 in de Form eingeregelt, daß das Anzeigegerät 65, das dii Modulationsabweichung des Signals S₂ mißt, eine: vorher festgelegten Wert für diese Modulationsab weichung anzeigt.

Das weitere Halten des Anzeigegeräts auf diesen Wert (für die obenerwähnten Einstellungen) laß darauf schließen, daß das Signal S₂ einwandfre bleibt.

Wurden zwei Antennennetze verwendet, um dl· Richtwirkung der Strahlung zu verbessern, so emp fiehlt sich der Einsatz von zwei erfindungsgemäß auf gebauten Sendeprüfgeräten. In diesem Falle werdei

ihre Ausgänge parallelgeschaltet und speisen ein gemeinsames Meßsystem.

Besitzt die Antennenanordnung eine Zentralantenne, die voll oder teilweise an der Ausstrahlung des Bczugssignals beteiligt ist, so liefert eine dieser Zentralantenne zugeordnete Sonde ein Analog-Signal.

das mit Hilfe einer /wischen Punkt A der liybrid-Verbindung 2 und dem Leistungsteiler 8 eingeschleiften Summierschaltung dem bei A abgegriffenen Signal hinzugefügt werden kann, um das Signal .V₁ neu /ti bilden, wobei der übrige Teil der Schaltung unverändert bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sendeprüfgerät für Landekurssender zur Bestimmung der Seitenrichtung innerhalb des Instrumentenlandesystems, bestehend aus Sonden, die mit Strahlerelementen des Landekurssenders 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 eine Übertragungsleitung 'I) und Leiter umfaßt, die die gekoppelten Sonden (31, 33, 34) mit den Strahlerelementen (11 bis 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 bis 25) der zweiten Seitenantenne gekoppelten Sonden (41,43, 44) 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 π um den gleichen Winkel phasenverschoben sind und eine UF-Hybridschaltung (2) an einem »Summen«- bzw. an einem »Differenz«-Ausgang Summe und Di. .'erenz seiner Eingangssignale liefert und die beiden Eingänge (G, D) dieser HF-Hybridschaltung (2) jeweils mit den Ausgängen der Impedanzwandler (3, 4) verbunden sind.

2. Sendeprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der »Differenz«-Ausgang

(B) die Serienschaltung einer regelbaren Dämpfungsleitung (6) und einer einstellbaren Phasenschieber-Anordnung (7) speist.

3. Sendeprüfgerät nach Anspruch 2 für einen Landekurssender, bei dem das Bezugssignal durch die Seitenantennen abgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Serienschaltuiig (6,7) mit einem ersten Eingang (/) einer Addierschaltung (9) verbunden ist, deren Ausgang (7) die zweite Erfassungsschaltung speist und daß der »Summen«-Ausgang (A) mit dein Eingang

(C) eines Leistungsteilers (8) verbunden ist, von dem ein Ausgang (E) die erste Erfassungsschaltung und der andere Ausgang (F) den zweiten Eingang (H) dieser Addierschaltung (9) speist.

4. Sendeprüfgerät nach Anspruch 2 für einen Landekurssender, der außer den beiden Seitenantennen noch eine Zentralantenne aufweist, die das Bezugssignal voll oder teilweise ausstrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß der »Summen«-Ausgang (A) 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 Addierschaltungspeist, wobei der andere Eingang der zweiten Addierschaltung mit dem Ausgang der Serienschaltung und der Ausgang mit dem Eingang der zweiten Erfassungs-Schaltung verbunden ist.

5. Sendeprüfgerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum der Übertragungsleitung (1) durch Luft gebildet wird und für die mit den Sonden (31, 33, 34; 41, 43, 44) verbundenen Leiter das Gehäuse den Außenleiter bildet.