DE2107462A1 - Peilantennensystem - Google Patents

Description

• Peilantennensystem Die im folgenden beschriebene Erfindung betrifft ein Antennensystem zur Ermittlung der Einfallsrichtung elektromagnetischer Wellen, und ihr Wesen besteht darin, daß die einzelnen Antennen der Anlage gleiche und parallele Empfangskennlinien besitzen.
• Antennenanlagen zur Bestimmung der Einfallsrichtung elektromagnetischer Wellen, beispielsweise nach dem Adcock- oder dem Interferometerprinzip, bestanden bisher aus einer gewissen Anzahl (meist 4, 6 oder 8) von senkrechten Masten, die gleichmäßig über den Umfang eines Kreises verteilt wurden und die ihre dem Feld entnommenen Hochfrequenzspannungen mittels horizontaler Leitungen an eine zentrale Empfangseinrichtung übertrugen, in welcher durch Amplituden- oder Phasenvergleich die Richtung der einfallenden Welle bestimmt und zur Anzeige gebracht wurde.
• Die horizontalen Empfangskennlinien der Einzelantennen (Monopole oder Dipole) sind aber kreisförmig, haben also keinerlei Richtwirkung. Dies ermöglicht zwar Empfang aus allen Richtungen mit derselben Empfindlichkeit, jedoch können sich dabei auch Fehlpeilungen ergeben, wenn nämlich kohärente Wellen infolge von Reflexionen an Rückstrahlern oder infolge ionosphärischer Einflüsse aus azimutal verschiedenen Richtungen eintreffen. Je nach Stärke und Phasenlage der aus "falschen" Richtungen einfallenden Nebenstrahlen können dann z.B. auf dem Bildschirm der Anzeigeröhre beträchtliche Fehlanzeigen auftreten. Auch das Signal/Rauschverhältnis ist für derartige isotrope, aus allen Richtungen gleichmäßig aufnehmenden Antennen am ungünstigsten.
• Es wurde nun schon wiederholt versucht, die gleichmäßig auf dem Basiskreis verteilten Antennen mit Richtkennlinien zu versehen, vor allem um das Signal/Rauschverhältnis des Peilempfangs zu verbessern. Derartige Anordnungen sind beispielsweise durch die DB-Patentschriften 1 132 989, 1 271 784 und 1 416 423 bekannt geworden. Alle diese Peilantennensysteme sind jedoch aus Einzelantennen mit radial nach außen gebündelten Richtkennlinien aufgebaut. Dabei sind dann besondere Vorschriften wegen ausreichender Überlappung der Kennlinien zu beachten, und es ist auch eine spezielle Anzeigeschaltung zu verwenden.
• Ein anderer Weg kann nun erfindungsgemäß dadurch beschritten werden, daß die Kennlinien sämtlicher Einzelantennen zueinander parallel ausgerichtet werden. Dabei brauchen dann keine besonderen Forderungen mehr an die öffnungswinkel der Richtkennlinien gestellt zu werden, und es können auch die normalen Reduzier- und Anzeigeschaltungen beibehalten werden, die von den üblichen Adcock- oder Interferometeranlagen her bekannt sind. Man muß natürlich die Hauptkeule der Empfangskennlinien in die Hauptempfangsrichtung legen und erhält dann sowohl eine Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses als auch eine weitgehende Befreiung von Nebenwellen mit größerer Azimutabweichung. Durch beide Effekte wird die Peilung empfindlicher, zuverlässiger und genauer.
• Für Anlagen, die in einem größeren Sektor oder auch rundum peilfähig sein sollen, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden.
• Diese können erfindungsgemäß beispielsweise in einer gemeinsamen synchronen Drehung sämtlicher Empfangskennlinien bestehen. Eine solche Drehung kann entweder rein mechanisch erfolgen oder auch durch elektronische Strahlschwenkung in an sich bekannter Weise bewirkt werden. Es ist aber auch möglich, jede Einzelantenne mit mehreren verschiedenen Richtkennlinien auszurüsten, die wahlweise durch eine zentrale Umschaltung, entweder von Hand oder durch eine zweckmäßige Schaltautomatik, nacheinander zur Wirkung gebracht werden Anhand der beigefügten Zeichnungen sollen die erfindungsgemäßen Maßnahmen für eine Verbesserung des Peilempfangs näher erläutert werden.
• In Fig. 1 ist das Prinzip der erfinderischen Anordnung an einem Grundriß mit vier Antennen bzw. Richtkennlinien erläutert, Fig. 2 zeigt eine Antennenanlage, die aus acht parallelen Kreuzrahmen besteht, in Fig. 3 sind die vier Empfangskennlinien dargestellt, die sich mit Hilfe eines Kreuzrahmens erzielen lassen, Fig. 4 zeigt eine Elementarantenne, bestehend aus einem zentralen Mast und einem verspannten Kreuzrahmen, und Fig. 5 gibt eine schematische Skizze einer vollständigen Anlage wieder, die aus drei gleichzeitig umgeschalteten Antennen- und Anzeigesystemen besteht.
• Aus der grundsätzlichen Zeichnung von Fig. 1, in welcher die Spuren der vier Masten 1...4 auf einem Kreis mit dem Durchmesser D dargestellt sind, ist zu ersehen, daß infolge der unter sich parallel ausgerichteten Empfangskennlinien die absoluten Beträge der in den einzelnen Antennen induzierten Spannungen bei Einfall der Wellen aus einer bestimmten azimutalen Richtung * gleich sind und daß sich die Spannungen der einzelnen Masten nur durch die Laufzeitphasen unterscheiden. Aus diesem Grund ergibt sich z.B.
• für die Differenz der Spannungen in den Masten 1 und 3 folgender Ausdruck Analog wird die Differenz der Spannungen in den Masten 2 und 4 Mit diesen Differenzspannungen kann nun eine der üblichen Quotientenschaltungen für Adcock-Peiler gespeist werden und das Peilergebnis wie bei einer Anlage mit rundstrahlenden Einzelmasten zur Anzeige kommen.
• Im Gegensatz zu einer der üblichen Antennenanordnungen werden jedoch Nebenwellen, die z.B. aus der eingezeichneten Richtung kommen, nur noch mit verschwindend geringer Intensität aufgenommen und können das Peilergebnis dementsprechend nicht mehr merklich beeinflussen.
• Während die Kennlinien nach Fig. 1 mechanisch oder elektronisch geschwenkt werden müssen, falls Peilempfang aus einem größeren Sektor erreicht werden soll, ist die in Fig. 2 gezeigte Antennenanordnung mit acht Kreuzrahmen je nach Schaltung ir einzelnen Rahmen für verschiedene Richtungen maximal aufnahmefähig. Die in Nord-Süd-Richtung stehenden Rahmen haben auch in dieser Richtung das Empfangsmaximum, während sie aus der Ost-West-Richtung bei normaler Polarisation des Feldes nichts aufnehmen.
• Für die Ost-West-Rahmen gilt das Umgekehrte. Nun kann man aber weiterhin durch gleichsinniges oder gegensinniges Zusammenschalten der beiden Rahmen eine Schwenkung der Empfangskennlinien um plus oder minus 450 erreichen, so daß je nach Schaltung der Rahmen im ganzen vier Richtkennlinien zur Verfügung stehen, die gegeneinander um jeweils 450 versetzt sind und damit den ganzen Horizont hinreichend auszuleuchten gestatten. Diese Kennlinien sind in Fig. 3 dargestellt worden.
• Die Umschaltung der Rahmen kann beispielsweise durch HF-Relais oder durch Diodenschalter erfolgen, die entweder im Fuß jedes einzelnen Kreuzrahmens oder (bei Verdopplung der Hochfrequenz führenden Verbindungsleitungen) auch zentral untergebracht werden können.
• Bei dem Betrieb derartiger Kreuzrahmenpeilanlagen hat sich die Kombination mit herkömmlichen Mastanlagen als zweckmäßig erwiesen, um sowohl Rundumpeilungen zur schnellen Orientierung als auch Peilungen in einem bestimmten Sektor mit verbesserter Genauigkeit durchführen zu können Erfindungsgemäß kann eine solche Kombination in raumsparender Weise dadurch erfolgen, daß eine kombinierte Mast-Rahmen-Einheit verwendet wird, die dann beispielsweise 4-, 6- oder 8mal auf dem Umfang eines Peilkreises aufgestellt wird.
• Eine solche Einheit ist in Fig. 4 dargestellt, und sie besteht aus einem zentralen Metallmast, an dem isoliert die beiden Rahmen befestigt sind. Der Mast, der auch als Schiebe- oder Kurbelmast ausgeführt sein kann, trägt am unteren Ende einen Schaltkasten und sitzt in an sich bekannter Weise auf einem Isolator. Für ortsbeweglichen Einsatz können die Rahmen aus Kabeln bestehen, die Teile der Mastabspannungen bilden. Dadurch wird ein besonders leichtes und schnellbewegliches Peilantennensystem erzielt.
• In Fig. 5 wird nun die Zusammenschaltung einer ganzen Peilanlage aus den Einzelelementen gemäß Fig. 4 in schematischer Weise dargestellt. Auf dem Umfang des Peilkreises sind gleichmäßig die Antennen 1...8 aufgestellt, von denen nur die Antennen 1, 2 und 3 ausführlicher gezeichnet sind. Von jeder Antenne führen drei HF-Leitungen zum Zentrum der Anlage, in welchem die drei Reduziereinheiten (Koordinatentransformatoren) 9, 10 und 11 aufgestellt sind, welche die Spannungen der Masten bzw. der Nord-Süd-oder der Ost-West-Rahmen zusammenfassen. Die Ausgänge der Reduziereinheiten führen in den Bedienungsraum der Peilanlage, in dem zunächst zwei Schalteinheiten erreicht werden, von denen die Einheit 12 die Auswahl des gewünschten Rahmens bzw. der gewünschten Rahmenkombination und die Einheit 13 die Wahl zwischen Mast-oder Rahmenpeilungen ermöglicht. Von 13 gelangt die gewählte Peilspannung zum Doppelkanalverstärker 15, der eine oder mehrere Anzeigeeinheiten (z.B. Kathodenstrahlröhren oder echengeräte) speist. In Fig. 5 ist beispielsweise die Schaltung so getroffen, daß über einen Umschalter 14, der mit 13 gekoppelt ist, die beiden Anzeigeröhren 16 und 17 gespeist werden, von denen die eine die Peilungen mit den Masten, die andere die Peilungen mit der gewählten Rahmenschaltung anzeigt. Auch andere Kombinationen der Anzeigegeräte sind möglich, wie auch die Verwendung von Mehrstrahl- bzw, Farbbildröhren.
• In Betracht gezogene Druckschriften: DB-Patentschriften 1 132 989 1 271 784 1 416 423

Claims (9)

1. PATENTANSPRUCHE l.Peilantennenanlage mit gleichmäßig auf einem oder mehreren konzentrischen Kreisen angeordneten Einzelantennen sowie eingangs- und ausgangsseitig umschaltbaren zu der Antennenanlage passenden Peilgeräten, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die einzelnen Antennen mit unter sich gleichen und parallelen Richtkennlinien ausgerüstet werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i ch n e t , daß die genannten Richtempfangskennlinien durch mechanische oder elektronische Mittel gemeinsam und synchron geschwenkt werden können.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die einzelnen Antennen mit mehreren gemeinsam umschaltbaren Richtkennlinien ausgerüstet werden.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die einzelnen Antennen außer mit drehbaren oder umschaltbaren Richtkennlinien auch in der bisher üblichen Weise mit ungerichteten Kennlinien empfangen können.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß in einer speziellen Ausführungsform die Richtkennlinien durch gekreuzte Rahmenantennen erzeugt werden.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die gekreuzten Rahmenantennen isoliert an einem in Rahmenmitte stehenden Mast befestigt werden, der in Metall ausgeführt und vom Erdboden isoliert wird, so daß er gleichzeitig als Empfangsantenne mit ungerichteter horizontaler Kreiskennlinie verwendet werden kann.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Umschaltung der zum Empfang jeweils verwendeten Kennlinien entweder in jeder Einzelantenne oder in einer zentralen Bedienungsstelle vorgenommen wird.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß mit den Kennlinien auch die Peilanzeigegeräte umgeschaltet werden können, so daß die von den verschiedenen Kennlinien herrührenden Peilanzeigen leicht voneinander unterschieden werden können
9. 9. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die umschaltbaren Anzeigesysteme aus den verschiedenen Systemen einer Mehrstrahlelektronenröhre, speziell nach Art einer Farbbildröhre, bestehen, so daß die verschiedenen Peilschaltungen durch verschiedene Färbung der Peilfiguren erkannt werden können.

   L e e r s e i t e