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Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Modulationsgrade für Instrumentenlande
systeme Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Modulations
grade (DDM) für Ins trumentenlande systeme (ILS).
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ILS ist eine Landehilfe, bei der am Boden je ein Landekurs- und ein
Gleitwegsender vorgesehen sind, die jeweils mit einer 90 Hz-und einer 150 Hz-Spannung
rnodulierte Trägerschwingungen abstrahlen. Die Strahlungsdiagramme der Sender sind
so ausgelegt, daß genau in den Anflugebenen die Differenz der Modulationsgrade der
beiden NF-Schwingungen Null ist. Oberhalb und unterhalb bzw. links und rechts der
Anflugebenen überwiegt die eine oder andere der NF-Schwingungen und zwar umso mehr,
je weiter rnan Voll <len Anflugebenen entfernt ist.
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Die empfangsseitige Auswertung der ILS-Signale erfolgt bei den bekannten
Verfahren durch Trennung der beiden NF-Signale mittels Filtern und anschließender
Gleichrichtung. Diese Gleich spannungen werden auf ein Instrument gegeben, das die.Differenz
der Spannungen anzeigt.
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Aus der DT-OS 2 o19 128 ist eine Einrichtung zum Anzeigen-der Differenz
der Modulationsgrade bekannt, die mit zwei spannungsgesteuerten Oszillatoren für
90 Hz und 150 Hz arbeitet, deren Spannungen jeweils mit dem ankommenden NF-Surnmensignal
gemischt werden. An den Ausgängen von den beiden Mischstufen nachgeschaltet en Filtern
stehen dann Gleichspannungen zur Verfügung, die den Amplituden der 90 Hzund der
150 Hz- Schwingungen proportional sind.
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Alle diese bekannten Anordnungen benötigen teure Filter, die wegen
ihrer Temperaturabhängigkeit unzuverlässig sind.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung
der Differenz der Modulationsgrade für Instrumentenlandesysteme anzugeben, bei dem
zur Trennung der beiden NF-Signale keine Filter mehr erforderlich sind. Das Verfahren
ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Periode der NF-Summenschwingung
jeweils im gieichen der möglichen Zeitpunkte, in denen bei gleichen Modulationsgraden
der Einzelschwingungen die maximalen Armplituden entgegengesetzt gerichtet sind,
die Amplitude der NF-Summenschwingung abgetastet und bis zur nächsten Abtastung
gespeichert wird, und daß tler gespeicherte Wert der Auswerteeinrichtung zugeführt
wit'(l.
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Das neue Verfahren kann für Bordgeräte, für stationäre und tragbare
DDM-Meßgeräte und auch für am Boden angeordnete Sender-Überwachungseinrichtungen
eingesetzt werden, wenn man das Überschreiten von Grenzwerten auswertet.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 die NF-Einzelschwingungen und die NF-Summenschwingung, Fig, 2
das Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
und Fig. 3. die an verschiedenen Punkten der Anordnung nach Fig. 2 auftretenden
Signale.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Verfahrens dient Fig. 1.
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Die Kurve e A dieser Figur zeigt eine 90 IIz-Schwingung und die Kurve
B eine 150 Hz-Schwingung. Diese beiden NF-Schwingungen, mit denen ein HF-Träger
moduliert wird, sind selldeseitig phasen starr.
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Es wird nun angenommen, daß sich der Empfänger genau auf der Soll
@luglinie befindet, d. h. die maximalen Amplituden der beiden Schwingungen sind
gleich groß. Am Ausgang des HF-Gleichrichters ergibt sich daher eine Summenschwingung
entsprechend
der Kurve C. Da das Frequenzverhältnis 3 : 5 beträgt,
ist zum Zeitpunkt t die maximale Amplitude der 150 Hz-Schwingung gleich, aber entgegengesetzt
der maximalen Amplitude der 90 Hz-Schwingung. Der Zeitpunkt t liegt bei 3/4 der
90 Hz-Schwingung und bei 5/4 der 150 Hz-Schwingung vom gemeinsamen positiven Nulldurchgang
aus gerechnet.
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Die Frequenz der Summenschwingung beträgt 30 Hz.
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Da vorausgesetzt wurden daß die Einzelschwingungen gleiche maximale
Amplitude haben, ist die Amplitude der Summenschwingung im Zeitpunkt t gleich Null.
Sind die maximalen Amplituden der Einzelschwingungen nicht gleich groß - wie es
beiderseits der Soll-Fluglinie der Fall ist - dann tritt im Zeitpunkt t eine Spannung
auf, die der Differenz der maximalen Amplitude der beiden Einzelschwingungen, d,
h. der Modulationsgrade, direkt proportional ist.
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Wie zu ersehen ist, liegt der Zeitpunkt t eine bestimmte feste Zeitspanne
nach dem ersten p-ositiven Maximum der Summenchwingung, Dieses erste positive Maximum
der Summenschwingung wird bei dem neuen Verfahren als Bezugszeitpunkt fur die Bestimmung
des Zeitpunktes t verwendet. Im Zeitpunkt t wiid in jeder Periode die Amplitude
der Summenschwingung abgetastet und bis zur nächsten Abtastung gespeichert. Bs wird
vorzugsweise das erste Maximum der Summenschwingung als Bezugszeitpunkt verwendet,
weil positive Schwellwertüberschreitungen sich leichter auswerten lassen und Zeitglieder
mit kleineren Zeitkonstanten erforderlich sind, Es kann selbstverständlich auch
bei entsprechender Schaltungsauslegung das zweite Maximum der Summenschwingung ausgenützt
werden.
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Es wird nun eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
beschrieben. In dem Blockschaltbild nach Fig. 2 ist mit 1 eine Antenne bezeichnet,
die das ILS-Hochfrequenzsignal aufnimmt. Diese Antenne 1 ist mit einem regelbaren
HF-Verstärker 2 verbunden, dessen Verstärkung in Abhängigkeit von der Größe des
empfangenen HF-Signals selbsttätig geregelt wird. Der regelbare Verstärker 2 ist
mit einem HF-Gleichrichter 3 verbunden, an dessen Ausgang die niederfrequenten Sprachsignale,
die Identifikationssignale und die Navigationssignale zur Verfügung stehen.
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Die Navigationsslgnale gelangen über einen Tiefpaß 4 auf einen Spannungsverstärker
5, der die nachfolgenden Stufen 6 und lo steuert. Auf den Eingang des als Impedanzwandler
ausgelegten Spannungsverstärkers 5 gelangt auch noch eine Bezugsspannung Uo zur
Festlegung der Nullinie des Summensignals.
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Die Stufen 6 bis lo bilden einen Abtast mpulsgenerator, der einen
Abtastimpuls bestimmter Breite, z. B. 3 ms, erzeugt. Dieser Abtastimpuls stellt
eine Art "Fenster" dar Die erste Stufe 6 des Abtastimpulsgenerators ist eine Schweliwertschaltung,
z. B. ein Schmitt-Trigger, deren Schwellwert U1 etwa 85 % der positiven Maximalamplitude
der NF-Summenschwingung beträgt. Diese Maximalamplitude ist innerhalb des Kurssektors
nahezu unabhängig von der Differenz der Modulationsgrade und wird im Empfänger durch
Regelschaltungen auf einem konstanten Wert gehalten. Am Ausgang derSchwellwertschaltung
6 treten also in jeder Periode der Summenschwingung
zwei Impulse
D (Fig. 3) auf. Die Anstiegsflanke des ersten Impulses triggert einen ersten Monoflop
7, der eine Standzeit von 17 ms hat, so daß der Impuls E erzeugt wird.
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Der Monoflop 7 dient dazu, den zweiten Impuls D zu unterdrücken. Die
Anstiegsflanke des Impulses E triggert einen zweiten Monoflop 8, der eine Standzeit
von 5, 7 ms hat, so daß der Impuls F erzeugt wird. Die Rückflanke des Impulses F
triggert einen dritten Monoflop 9, der eine Standzeit von 3 ms hat und dessen Ausgangssignal
G der Abtastimpuls ist. Dieser Abtastimpuls dient dazu, eine Torschaltung lo durchlässig
zu steuern, so daß die während der Dauer des Abtastimpulses auftretende maximale
Spannung entsprechend der maximalen Amplitude gespeichert werden kann.
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Befindet sich der Monoflop 9 im Ruhesta;nd, dann liegt die Kathode
der Diode in der Torschaltung lo an Masse, so daß die Diode leitend ist und das
empfangene Summensignal kurzschließt.
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Während des Abtastimpulses ist die Diode gesperrt und die Ausgangsspannung
des Spannungsverstärkers 5 steht an der Klemme 20 zur Verfügung.
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Soll das empfangene Signal zur Anzeige der Differenz der Modulationsgrade
verwendet werden, dann muß die Klemme 2o mit der Klemme 22 verbunden werden. Die
abgetastete Spannung wird dann in einem Spannungsverstärker 16 weiter verstärkt
und gelangt anschließend auf eine Spitzenspannungsgleichrichterschaltung 17, deren
Kondensator die Spitzenspannung bis zur nächsten Abtastung speichert. Die Spitzenspannung
ist die Spannung der Summenschwingung im Zeitpunkt t. Der Spitzenspannungsgleichrichterschaltung
17 ist ein Impedanzwandler 18 mit großem Eingang
widerstand nachgeschaltet.
Ein Anzeigeinstrument 19 ist einerseits mit dem Ausgang des Impedanzwandlers 18
und andererseits mit der Bezugsspannung Uo verbunden, Das Instrument 19 zeigt die
Differenz der Spannungen, d. h. die Differenz der Modulationsgrade, direkt an, Soll
das empfangene Signal dagegen zur Überwachung eines ILS-Senders verwendet werden,
dann muß die Klemme 20 mit der Klemme 21 verbunden werden. Die Spannung am Ausgang
des Verstärkers 5 gelangt dann auf zwei Schwellwertschaltungen 11 und 12. Die Schwellwerte
U2 und U3 der beiden Schwellwertschaltungen 11 und 12 liegen symmetrisch zur Bezugs
spannung Uo und sind die Grenzwerte, bei deren Unter- bzw. Überschreitung ein A1armsignal
ausgelöst wird, Liegt bei.dem zu überwachenden Sender kein Fehler vor, dann gibt
nur die Schwellwertschaltung 12 bei der Abtastung einen Impuls I ab. Dieser Impuls
lädt den Kondensator einer Integrationsschaltung 13 auf einen bestimmten Wert auf.
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Liegt bei dem zu überwachenden Sender ein Fehler vor, d.h. liegt die
abgeiastete Spannung entweder unter dem Schwellwert U3 oder über dem Schwellwert
U2, dann gibt die Schwellwertschaltung 2 keinen Impuls ab oder beide Schwellwertschaltungen
11 und 12 geben einen Impuls ab, Im ersten Fall wird der Kondensator der Integrationsschaltung
13 nicht und im zweiten Fall auf den doppelten Wert aufgeladen.
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Zur Unterscheidung von "Gut" und "Alarm" muß festgestellt werden,
ob am Ausgang der Integrationsschaltung 13 die Spannung "o" (Alarm), "1" (Gut) oder
"2" (Alarm) ansteht.
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Diese Auswertung kann über den Schaltkreis 14 erfolgen.
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Der Schaltkreis 14 ist eine Schwellwertschaltung mit zwei Schwellen
U4 und U5, deren Eingang von der Ausgangsspannung der Integrationss chaltung 13
angesteuert wird.
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Die Schwellwertschaltung 14 ist so ausgelegt, daß an deren Ausgang
nur dann ein "Gut"-Signal auftritt, wenn am Eingang die Spannung " 1 " (Gut"-Fall)
anliegt.
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zur Patentansprüche