DE2150658C3

DE2150658C3 - Procedure for determining the difference between the degrees of modulation for instrument landing systems

Info

Publication number: DE2150658C3
Application number: DE19712150658
Authority: DE
Inventors: Dieter 7140 Ludwigsburg Bischoff
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Filing date: 1971-10-11
Publication date: 1976-05-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Modulationsgrade (DDM) für Instrumentenlandesysteme (ILS).The invention relates to a method for determining the difference in the degrees of modulation (DDM) for instrument landing systems (ILS).

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 modulierte 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 um so mehr, je weiter man von den Anflugebenen entfernt ist.ILS is a landing aid in which a landing course and a glide slope transmitter are provided on the ground, each with a 90 Hz and a 150 Hz voltage emit modulated carrier oscillations. The radiation diagrams of the transmitters are designed in such a way that that exactly in the approach planes the difference in the modulation degrees of the two LF oscillations is zero. Above and below or left and right of the approach planes, one or the other of the low-frequency oscillations predominates and the more so, the further away one is from the approach planes.

Die empfangsseitige Auswertung der ILS-Signale erfolgt bei den bekannten Verfahren durch Trennung der beiden NF-Signale mittels Filtern und anschließender Gleichrichtung. Diese Gleichspannungen werden auf ein Instrument gegeben, das die Differenz der Spannungen anzeigt.The reception-side evaluation of the ILS signals takes place in the known methods by separating the two LF signals by means of filters and then Rectification. These DC voltages are given to an instrument, which shows the difference showing the stresses.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 019 128 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-Summensignal gemischt werden. An den Ausgängen von den beiden Mischstufen nachgeschalteten FiI-tern stehen dann Gleichspannungen zur Verfügung, die den Amplituden der 90-Hz- und der 150-Hz-Schwingungen proportional sind.From the German Offenlegungsschrift 2 019 128 is a device for displaying the difference in the degrees of modulation known with two voltage-controlled Oscillators for 90 Hz and 150 Hz works, their voltages each with the incoming AF composite signal can be mixed. Filters connected downstream at the outputs of the two mixer stages DC voltages are then available that correspond to the amplitudes of the 90 Hz and 150 Hz oscillations are proportional.

Alle diese bekannten Anordnungen benötigen teure Filter, die wegen ihrer Temperaturabhängigkeit to unzuverlässig sind.All of these known arrangements require expensive filters because of their temperature dependence to be unreliable.

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 gleichen der möglichen Zeitpunkte, in denen bei gleichen Modulationsgraden der Einzelschwingungen die ao maximalen Amplituden entgegengesetzt gerichtet sind, die Amplitude der NF-Summenschwingung abgetastet und bis /ur nächsten Abtastung gespeichert wird, und daß der gespeicherte Wert der Auswerteeinrichtung zugeführt wird.It is therefore the object of the invention to specify a method for determining the difference in the degrees of modulation for instrument landing systems filters are no longer required to separate the two LF signals. The procedure is according to the Invention characterized in that within each period of the LF sum oscillation in each case the same of the possible points in time at which, given the same degree of modulation of the individual oscillations, the ao maximum amplitudes are directed in opposite directions, the amplitude of the low-frequency sum oscillation is sampled and is stored until / ur next sampling, and that the stored value of the evaluation device is fed.

as Das neue Verfahren kann für Bordgeräte, für stationäre und tragbare DDM-Meßgeräte und auch fur am Boden angeordnete Sender-Überwachungseinrichtungen eingesetzt werden, wenn man das Überschreiten von Grenzwerten auswertet.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beispielsweise nähei erläutert. Es zeigtThe new method can be used for on-board devices, for stationary and portable DDM measuring devices and also for transmitter monitoring devices arranged on the ground, if one evaluates the exceeding of limit values.
The invention is explained, for example, closer with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 die NF-Einzelschwingungen und die NF-Summenschwingung, Fig. 1 the LF individual oscillations and the LF total oscillation,

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.2 shows the block diagram of an arrangement for carrying out the method according to the invention and 3 shows the signals occurring at various points in the arrangement according to FIG.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Verfahrens dient Fig. 1. Die Kurve A dieser Figur zeigt eine 90-Hz-Schwingung und die Kurve B eine 150-Hz-Schwingung. Diese beiden NF-Schwingungen, mit denen ein HF-Träger moduliert wird, sind sendeseitig phasenstarr.FIG. 1 serves to explain the mode of operation of the method. Curve A in this figure shows a 90 Hz oscillation and curve B a 150 Hz oscillation. These two LF oscillations, with which an HF carrier is modulated, are phase-locked on the transmit side.

Es wird nun angenommen, daß sich der Empfänger genau auf der Soll-Fluglinie befindet, d.h. die maximalen Amplituden der beiden Schwingungen sind gleich groß. Am Ausgang des HF-Gleichrichtcrs ergibt sich daher eine Summenschwingung entsprechend der Kurve C. Da das Frequenzverhältnis 3:5 beträgt, ist zum Zeitpunkt 1 die maximale Amplitude der 150-Hz-Schwingung gleich, aber entgegengesetzt der maximalen Amplitude der 90-Hz-Schwingung. Der Zeitpunkt / liegt bei ' ., der 90-Hz-Schwingung und bei *₄ der 150-Hz-Schwingung vom gemeinsamen positiven Nulldurchgang aus gerechnet.It is now assumed that the receiver is exactly on the target flight path, ie the maximum amplitudes of the two oscillations are equal. At the output of the HF rectifier there is therefore a total oscillation according to curve C. Since the frequency ratio is 3: 5, at time 1 the maximum amplitude of the 150 Hz oscillation is the same, but opposite to the maximum amplitude of the 90 Hz oscillation . The point in time / is at '., The 90 Hz oscillation and at * ₄ the 150 Hz oscillation calculated from the common positive zero crossing.

Die Frequenz der Summenschwingung beträgt 30 Hz.The frequency of the total oscillation is 30 Hz.

Da vorausgesetzt wurde, daß die Einzelschwingungcn gleiche maximale Amplitude haben, ist die Amplitude der Summenschwingung im Zeilpunkt /gleich Null. Sind die maximalen Amplituden der Einzelschwingungen nicht gleich groß - wie es beiderseits der Soll-Fluglinie der Fall ist - dann tritt im Zeitpunkt / eine Spannung auf, die der Differenz der maximalen Amplitude der beiden Einzelschwingungen, d.h. der Modulationsgrade, direkt proportional ist. Wie zu ersehen ist, liegt der Zeitpunkt / eine bestimmte feste Zeitspanne nach dem ersten positivenSince it was assumed that the individual vibrations have the same maximum amplitude, the amplitude of the total oscillation in the line point / is the same Zero. The maximum amplitudes of the individual oscillations are not the same - as is the case on both sides the target flight path is the case - then at the point in time / a voltage occurs which is the difference between the maximum The amplitude of the two individual oscillations, i.e. the degree of modulation, is directly proportional. As can be seen, the point in time / a certain fixed period of time is after the first positive

Maximum der Summenschwingung. Dieses erste positive Maximum der Summenschwingung wird bei dem neuen Verfahren als Bezugszeitpunkt für die Bestimmung des Zeitpunktes / verwendet. Im Zeitpunkt / wird in jeder Periode die Amplitude der Summenschwingung abgetastet und bis zur nächsten Abtastung gespeichert. Es 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.Maximum of the total oscillation. This first positive maximum of the sum oscillation is in the new procedure is used as a reference point in time for determining the point in time /. At the time / becomes the amplitude of the total oscillation in each period scanned and stored until the next scan. It preferably becomes the first maximum of the total oscillation is used as a reference point in time because positive threshold values are exceeded easier to evaluate and timing elements with smaller time constants are required. It can of course the second maximum of the total oscillation even with an appropriate circuit design be exploited.

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-Hochfrecjuenzsignal aufnimmt. Diese Antenne 1 ist mit einem regelbaren HF-Verstarker 2 verbunden, dessen Verstärkung in Abhängigkeit von der Große 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. Die Navigationssignale gelangen über einen Tiefpaß 4 auf einen Spannungsverstärker 5. der die nachfolgenden Stufen 6 und 10 steuert. Auf den Eingang des als Impedanzwandler ausgelegten Spannungsverstärkers 5 gelangt auch noch eine Bezugsspannung Uo zur Festlegung der Nullinie des Summensignals. A circuit arrangement for carrying out the method will now be described. In the block diagram of FIG. 2, 1 denotes an antenna which receives the ILS high frequency signal. This antenna 1 is connected to a controllable RF amplifier 2, the gain of which is automatically controlled as a function of the size of the received RF signal. The controllable amplifier 2 is connected to an HF rectifier 3, at the output of which the low-frequency voice signals, the identification signals and the navigation signals are available. The navigation signals pass through a low-pass filter 4 to a voltage amplifier 5, which controls the subsequent stages 6 and 10. A reference voltage Uo for establishing the zero line of the sum signal also arrives at the input of the voltage amplifier 5, which is designed as an impedance converter.

Die Stufen 6 bis 10 bilden einen Abtastimpulsgenerator, 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 Schwellwertschaltung. z.B. ein Schmitt-Trigger, deren Schwellwert Ui etwa 850? 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 der Schwellwertschaltung 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. Der Monoflop 7 dient dazu, den zweiten Impuls /) zu unterdrücken. Die Anstiegsflanke des Impulses /·.' 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 10 durchlässig zu steuern, so daß die während der Dauer des Abtastimpulses auftretende maximale Spannung entsprechend der maximalen Amplitude gespeichert werden kann.Stages 6 to 10 form a sampling pulse generator which generates a sampling pulse of a certain width, e.g. B. 3 ms generated. This sampling pulse represents a kind of "window". The first stage 6 of the sampling pulse generator is a threshold value circuit. eg a Schmitt trigger whose threshold value Ui is around 850? is the positive maximum amplitude of the LF total oscillation. This maximum amplitude is almost independent of the difference in the degrees of modulation within the course sector and is kept at a constant value in the receiver by means of control circuits. At the output of the threshold circuit 6, two pulses D (FIG. 3) occur in each period of the sum oscillation. The rising edge of the first pulse triggers a first monoflop 7, which has a standing time of 17 ms, so that the pulse E is generated. The monoflop 7 is used to suppress the second pulse /). The rising edge of the pulse / ·. ' triggers a second monoflop 8, which has a standing time of 5.7 ms, so that the pulse F is generated. The trailing edge of the pulse F triggers a third monoflop 9, which has a duration of 3 ms and whose output signal G is the sampling pulse. This sampling pulse is used to control a gate circuit 10 so that the maximum voltage occurring during the duration of the sampling pulse can be stored in accordance with the maximum amplitude.

Befindet sich der Monoflop 9 im Ruhestand, dann liegt die Kathode der Diode in der Torschaltung 10 an Masse, so daß die Diode leitend ist und das empfangene Summensignal kurzschließt. Während des Abtasiimpulses ist die Diode gesperrt, und dit- Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers 5 steht an der Klemme 20 zur Verfügung.If the monoflop 9 is in rest, then the cathode of the diode is in the gate circuit 10 to ground, so that the diode is conductive and short-circuits the sum signal received. During the The diode is blocked and the output voltage is output of the voltage amplifier 5 is available at terminal 20.

Soll das empfangene Signal zur Anzeige -Jer Differenz der Modulationsgrade verwendet werden, dann muß die Klemme 20 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 /. Der Spitzenspannungsgleichrichterschaltung 17 ist ein Impedanzwandler 18 mit großem Eingangswiderstand nachgeschaltet Ein Anzeigeinstrument 19 ist einerseits mit dem Ausgang des Impedanzwandlers 18 und andererseits mit der Bezugsspannung Uo verbunden. Das Instiument 19 zeigt die Differenz der Spannung, d.h. die Differenz der Modulationsgrade, direkt an.If the received signal is to be used to display the difference in the degrees of modulation, then terminal 20 must be connected to terminal 22. The sampled voltage is then further amplified in a voltage amplifier 16 and then reaches a peak voltage rectifier circuit 17, the capacitor of which stores the peak voltage until the next sampling. The peak voltage is the voltage of the total oscillation at time /. The peak voltage rectifier circuit 17 is followed by an impedance converter 18 with a large input resistance. A display instrument 19 is connected on the one hand to the output of the impedance converter 18 and on the other hand to the reference voltage Uo. The instiument 19 shows the difference in voltage, ie the difference in the degrees of modulation, directly.

Soli das empfangene Signal dagegen zur Überwachung eines JLS-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 Ul und U3 der beiden Schwellwertschaltungen 11 und 12 liegen symmetrisch zur Bezugsspannung Uo und sind die Grenzwerte, bei deren Unier- bzw. Überschreitung ein Alarmsignal ausgelöst wird.If, on the other hand, the received signal is to be used to monitor a JLS transmitter, then terminal 20 must be connected to terminal 21. The voltage at the output of the amplifier 5 then passes to two threshold circuits 11 and 12. The threshold values Ul and U3 of the two threshold circuits 11 and 12 are symmetrical to the reference voltage Uo and are the limit values which trigger an alarm signal if they are exceeded or exceeded.

Liegt bei dem zu überwachenden Sender kein Fehler vor, dann gibt nur die Schwellwertschaltung 12 bei der Antastung einen Impuls / ab. Dieser Impuls lädt den Kondensator einer Integrationsschaltung 13 auf einen bestimmten Wert auf.If there is no error in the transmitter to be monitored, then only the threshold value circuit 12 is included the probing a pulse / from. This pulse charges the capacitor of an integration circuit 13 a certain value.

Liegt bei dem zu überwachenden Sender ein Fehler vor, d.h. liegt die abgetastete Spannung entweder unter dem Schwellwert U3 oder über dem Schwellwert Ul, dann gibt die Schwellwertschaltung 12 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.If there is an error in the transmitter to be monitored, ie if the scanned voltage is either below the threshold value U3 or above the threshold value Ul, then the threshold value circuit 12 does not emit a pulse or both threshold value circuits 11 and 12 emit a pulse. In the first case, the capacitor of the integration circuit 13 is not charged and in the second case to double the value.

Zur Unterscheidung von »Gut« und »Alarm« muß festgestellt werden, ob am Ausgang der Integrationsschaltung 13 die Spannung »0« (Alarm), »1« (Gut) oder »2« (Alarm) ansteht. Diese Auswertung kann über den Schaltkreis 14 erfolgen. Der Schaltkreis 14 ist eine Schwellwertschaltung mit zwei Schwellen t/4 und US, deren Eingang von der Ausgangsspannung der Integrationsschaltung 13 angesteuert wird. Die Schwellwertschaltung 14 ist so ausgelegt, daß an deren Ausgang 15 nur dann ein »Gut«-Signal auftritt, wenn am Eingang die Spannung »1« (»Gut«-Fall) anliegt.To distinguish between "good" and "alarm" it must be determined whether the voltage "0" (alarm), "1" (good) or "2" (alarm) is present at the output of the integration circuit 13. This evaluation can take place via the circuit 14. The circuit 14 is a threshold value circuit with two thresholds t / 4 and US, the input of which is controlled by the output voltage of the integration circuit 13. The threshold value circuit 14 is designed so that a "good" signal occurs at its output 15 only when the voltage "1"("good" case) is present at the input.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Procedure for determining the difference in the degrees of modulation (DDM) for instrument landing systems (ILS), characterized in that within each period of the low-frequency sum oscillation (30 Hz, C) in each case at the same of the possible points in time (/) in which at the same Modulation degrees of the individual oscillations (9 (JHz and 15 »Hz) the maximum amplitudes are directed in opposite directions, the amplitude of the LF sum oscillation is sampled and up to next scan is stored, and that the stored value is fed to the evaluation device will.

2. The method according to claim 1, characterized in that at the sampling time (/) the amplitude the 90 Hz oscillation is negative and the amplitude of the 150 Hz oscillation is positive.

3. The method according to claim I and 2, characterized in that the sampling time (/) a certain fixed period of time after the occurrence of the first maximum of the low-frequency sum voltage located.

4. The method according to claim 3 for the permanent monitoring of the landing course or glide path transmitter with a stationary receiver, characterized in that in the evaluation device the sample is compared with two to a reference voltage ( Uo) symmetrical threshold values ( Ul, U3) and that an alarm signal is output if the sample value is not within the range characterized by the threshold values.

5. The method according to claim 3 for an on-board receiver or a DDM measuring device. characterized in that the difference between the stored sample value and a reference voltage (Uo) is displayed in the evaluation device.