DE2234920C3

DE2234920C3 - Circuit arrangement for generating a phase-correct page identifier for the Watson-Watt visual radio direction finder

Info

Publication number: DE2234920C3
Application number: DE19722234920
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. 6000 Frankfurt Pfaff
Original assignee: C Plath GmbH Nautisch Elektronische Technik
Current assignee: C Plath GmbH Nautisch Elektronische Technik
Priority date: 1972-07-15
Filing date: 1972-07-15
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2234920A1; DE2234920B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1.

Diese Schaltungsanordnung für einen Sichtfunkpeiler nach dem Watson-Watt-Prinzip läßt auch dann eine eindeutige und gute Seitenkennung zu. wenn die Phasenbeziehung /wischen der die Seitenkennung auslösenden Signalspannung und den Peilspannungen besonders ungünstig ist (z.B. bis nahe an ±90" herankommt). Im Gegensatz zu einigen der bekannten Verfahren bietet sie den Vorteil, jede zusätzliche Manipulation zu vermeiden, also praktisch trägheitslos zu arbeiten und bereits während des Peilvorgangs eine eindeutige und klar erkennbare Seitenkennung zu liefern.This circuit arrangement for a radio direction finder based on the Watson-Watt principle also leaves one clear and good page identifier too. if the phase relationship / wipe the the page identifier the triggering signal voltage and the bearing voltages is particularly unfavorable (e.g. up to close to ± 90 " comes up). In contrast to some of the known methods, it offers the advantage of each additional To avoid manipulation, i.e. to work practically without inertia and already during the direction finding process to provide unambiguous and clearly identifiable page identification.

Bekanntlich erzeugen Sichtfunkpeiler nach dem Watson-Watt-Prinzip auf dem Bildschirm einer Braunschen Rohre im Betrieb zunächst einen. Durchmesserstrich oder eine schmale Vollellipse. Die Seitenbestinv iilüng geschah dann z, B. in der Weise, daß durch einen eigenen Seilenschalter die Spannung der Hilfsantenne den beiden Peilkanälen phasen- Und amplitudenrichtig zugesetzt wurde, Wodurch beispielsweise aus der Verkleinerung der Peilfigur auf die richtige Seitenlage des Senders geschlossen werden konnte.It is well known that visual direction direction finders produce on the screen of a Braunsche according to the Watson-Watt principle Pipes in operation initially one. Diameter line or a narrow full ellipse. The side determination then took place, for example, in such a way that a own rope switch the voltage of the auxiliary antenna the two DF channels phase and amplitude correct was added, resulting in, for example, the reduction of the bearing figure to the correct lateral position of the transmitter could be closed.

Da aber für Kurzzeitpeilungen dieses im Navigationsbereich bewährte Verfahren zu zeitraubend ist, ging man zur Verwendung elektronischer Hilfsschaltungen über, die mit Hilfe einer Hell- bzw. Dunkeltastung des Elektronenstrahls die rechtweisende Peilung erkennen lassen.However, since this method, which has been tried and tested in the navigation area, is too time-consuming for short-term bearings, went to use electronic auxiliary circuits that can be activated with the help of a light or dark key of the The correct bearing can be recognized by the electron beam.

Die unmittelbare und gleichzeitig mit der Peilung ausgewiesene Seitenkennung wurde dabei jedoch erst durch den Einsatz eines dritten Kanals ermöglicht. Hierbei wird die von einer Hilfsantenne, oder von den Peilantennen in Summenschaltung, oder die mit Hilfe einer Quadraturaddition aus den beiden Peilkanälen abgeleitete Rundspannung in einem eigenen dritten Kanal verarbeitet und am Ausgang dem Wehneltzylinder der Anzeigeröhre zugeführt Die Phasenlage der Rundempfangsspannung wird so eingestellt, daß die unrichtige Hälfte der Peilfigur ausgeblendet wird, und eine automatisch seitenrichtige, radiale Peilanzeige übrig bleibt. Auf diese Weise wird im Idealfall nur die Hälfte auf der einen Seite der kleinen Halbachse der im allgemeinen Fall entstehenden Peilellipse sichtbar bzw. heller geschrieben (vergi. F i g. ib).However, the page identifier, which is immediately and simultaneously with the bearing, was only used made possible by the use of a third channel. This is done by an auxiliary antenna or by the DF antennas in summation, or with the help of a quadrature addition from the two DF channels The derived round tension is processed in its own third channel and the Wehnelt cylinder at the output The phase position of the broadcast reception voltage is set so that the incorrect half of the bearing figure is hidden, and an automatically laterally correct radial bearing display remains. This way, ideally only the Half on one side of the small semiaxis of the bearing ellipse that usually arises is visible resp. Written lighter (compare F i g. ib).

Die Praxis zeigt jedoch, daß die Phasenbeziehungen der beteiligten Signale aus verschiedenen Gründen, die sich nur zum Teil durch erheblicher. Aufwand auch anders abstellen ließen, häufig nicht den idealen Verhältnissen entsprechen, so daß hakenförmige Anzeigen (wie in Fig. la und Ic gezeigt) entstehen, und infolgedessen die Ablesung erschwert wird. Diese Erscheinung kann dadurch bedingt sein, daß das Hilfsantennensysterq und die Peilantennensysteme einen unterschiedlich von der Frequenz abhängigen Phasengang aufweisen.Practice shows, however, that the phase relationships of the signals involved, for various reasons only partially through considerable. The effort could also be turned off differently, often not the ideal one Corresponding ratios, so that hook-shaped displays (as shown in Fig. La and Ic) arise, and as a result, reading becomes difficult. This phenomenon can be due to the fact that the Auxiliary antenna systerq and the DF antenna systems are dependent on the frequency differently Have phase response.

Andererseits sind aber auch Fälle bekannt, wo derartige Effekte mit Phasendrehungen von mehr als 60° in Verbindung mit herkömmlichen Antennensystemen ausbreitungsbedingt auftreten, also nicht a priori berücksichtigt werden können, da die Ausbreitungsbedingungen ja nicht bekannt sind.
Die vorliegende Erfindung hat \tc\\ zur Aufgabe gestellt, auch in diesen Fällen eine ideale Anzeige gemäß Fig. Ibzu liefern.On the other hand, cases are also known where such effects with phase rotations of more than 60 ° in connection with conventional antenna systems occur due to propagation, i.e. cannot be taken into account a priori, since the propagation conditions are not known.
The present invention has provided \ tc \\ mission, even in these cases an ideal display of FIG. Ibzu deliver.

Diese Aufgabe wird mit der Schaltungsanordnung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the circuit arrangement according to the characterizing features of patent claim 1 solved.

ErfindungsgemaL werden zunächst aus den von den Peilantennen primär gelieferten Schwingungen Uab in der y-Richtung und Uco in der ^-Richtung des Bildschirmes die beiden Schwingungen ϋη und Lf§ ermittelt, die nach den Hauptachsen der Schirmbildellipse orientiert sind und von denen dann die Schwingung ίΡη\η Richtung der großen Hauptachse der Ellpse das Kriterium für die Hellsteuerung der Bildröhre liefert. According to the invention, the two oscillations ϋη and Lf§ are determined from the oscillations Uab in the y-direction and Uco in the ^ -direction of the screen, which are oriented along the main axes of the screen ellipse and of which the oscillation ίΡη \ η direction of the major axis of the ellipses provides the criterion for the brightness control of the picture tube.

Bekanntlich läßt sich die Drehung eines j'-Ar-Koordinatensystems um den Winkel γ in ein Tj-f-Koordinatensystem mit der BeziehungAs is known, the rotation of a j'-Ar coordinate system by the angle γ into a Tj-f coordinate system can be given the relationship

»j = y cos γ + χ sin y ξ = -ysiny + jrcosy»J = y cos γ + χ sin y ξ = -ysiny + jrcosy

beschreiben,describe,

Für y und χ sind im vorliegenden Fall die Signalspannungen des Vertikal- bzW; Horizöntalkanals einzusetzen, y ist der abgelesene Peilwinkel, nämlich der Winkel der Hauptachse der im allgemeinen FallFor y and χ in the present case the signal voltages of the vertical or W; Use horizontal channel, y is the bearing angle read off, namely the angle of the main axis of the general case

angezeigten Ellipse gegen die Nordrichtung ([/-Achse). Dieser Winkel kann beim herkömmlichen Peiler zunächst nicht ohne Weiteres abgeleitet werden, man kann aber leicht zeigen, daß bei solchen Aufspaltungen,displayed ellipse against the north direction ([/ -axis). In the case of a conventional direction finder, this angle cannot initially be deduced without further ado, man but can easily show that with such splits,

ιΛί"»ιΛί "»

bei denen Oberhaupt die Ablesung der großen Halbachse als Peilrichtung sinnvoll ist, γ praktisch gleich dem Azimutwinkel ψ ist, so daß für die Drehung des Koordinatensystems γ durch φ ersetzt werden kann, ohne daß eine Beeinträchtigung der Qualität der Anzeige auftritt Dabei wurden selbst mehrere Grad Winkelunterschied praktisch noch keine Rolle spielen, da bei großen Aufspaltungen, also da, wo dieser Unterschied grüß sein kann, ohnehin eine Peilablesung nicht mehr sinnvoll ist Die zusätzlich für die Drehung noch erforderlichen Größen cos γ und sin γ lassen sich daher mit ausreichender Genauigkeit aus den Signalspannungen in den beiden Peilkanälen ableiten, da ja bekanntlich die Peilspannungen proportional zum Cosinus bzw. Sinus des Azimutwinkels sind. iswhere the reading of the major semiaxis makes sense as the bearing direction, γ is practically equal to the azimuth angle ψ, so that γ can be replaced by φ for the rotation of the coordinate system without affecting the quality of the display practically do not yet play a role, because in the case of large splits, i.e. where this difference can be positive, a bearing reading is no longer useful anyway.The additional quantities cos γ and sin γ , which are also required for the rotation, can therefore be determined with sufficient accuracy from the signal voltages derive in the two bearing channels, since, as is well known, the bearing voltages are proportional to the cosine or sine of the azimuth angle. is

Da nun verfahrensbedingt die Halbachsen der Peilellipse mit den Koordinaten η = 0 und | = 0 zusammenfallen, wobei η in Richtung der großen Halbachse liegt, genügt es sogar, die Koordinatcntransformationsgleichurcg lediglich nach η aufzulösen, und nur für den Fall, wo // größer ais 0 ist, den Wehneltzylinder aufzutasten.Since the semi-axes of the bearing ellipse with the coordinates η = 0 and | = 0 coincide, where η lies in the direction of the major semiaxis, it is even sufficient to simply solve the coordinate transformation equation for η , and only to open the Wehnelt cylinder for the case where // is greater than 0.

Die erfindungsgemäße Schaltung sei an Hand der F i g. 2 erläutertThe circuit according to the invention is based on FIG. 2 explained

Die von den Zwischenfrequenzausgängen der drei Kanäle des Peilers, nämlich des A B- Kanals für die Vertikalablenkung, des CD-Kanals für die Horizontalablenkung und des fM-Kanals für die Hilfsamtenne, kommenden Signale werden zunächst den Trennverstärkern 1,2 und 3 zugeführt Die Signale der Peilkanäle AB und CD werden dann in den phasenseüektiven Gleichrichtern 5 und 6 mit der in 4 begrenzten Spannung des Hilfskanals abgemischt, so daß hinter den Tiefpässen 7 und 8 Gleichspannungen zur Verfügung stehen, die dem Cosinus bzw. dem Sinus des Einfallswinkels proportional sind. Anschließend wird in den beiden Multiplizierern 9 und 10 das Vertikalsignal mit der dem Cosinus proportionalen Spannung bzw. das Horizontalsignal mit der dem Sinus proportionalen Spannung multipliziert, im Additionsglied 11 summiert ίο und beispielsweise (was nicht unbedingt erforderlich sein muß) in einem Begrenzer 12 in ein rechteckförmiges Signal überführt. Hinter dem Summierglied 11 liegt gemäß der Koordinatentransformationsformel die Größe η vor. Das ist aber der Phasenlage nach gerade die für die Hell- bzw. Dunkeltastung des Elektronenstrahls erforderliche Spannung.The signals coming from the intermediate frequency outputs of the three channels of the direction finder, namely the A B channel for vertical deflection, the CD channel for horizontal deflection and the fM channel for the auxiliary antenna, are first fed to the isolation amplifiers 1, 2 and 3 of the direction finding channels AB and CD are then mixed in the phase-selective rectifiers 5 and 6 with the voltage of the auxiliary channel limited in 4, so that DC voltages are available behind the low-pass filters 7 and 8 which are proportional to the cosine and the sine of the angle of incidence. Subsequently, in the two multipliers 9 and 10, the vertical signal is multiplied by the voltage proportional to the cosine or the horizontal signal is multiplied by the voltage proportional to the sine, added up in the adder 11 and, for example (which is not absolutely necessary) in a limiter 12 transferred rectangular signal. According to the coordinate transformation formula, the quantity η is present behind the summing element 11. However, based on the phase position, this is precisely the voltage required for light and dark scanning of the electron beam.

Von gewissem Nachteil ergibt sich bei dieser Schaltung die Tatsache, daß die Ausbeute der phasenselektiven Gleichrichter 5 und 6 davon abhängt. welche Phasenlage das Signal im 3. Kanal im Vergleich zu den Signalen in den Peilkanälen hat. Diese Phasenverschiebung darf aber ohnehin niemals mehr als ±90° betragen, weil sonst prinzipiell keine eindeutige Seitenkennung mehr erreicht werden kann.A certain disadvantage with this circuit is the fact that the yield of the phase-selective rectifier 5 and 6 depends on it. which phase position the signal in the 3rd channel in comparison to the signals in the DF channels. In any case, this phase shift must never be more than ± 90 °, because otherwise, in principle, a unique page identifier can no longer be achieved.

Setzt man beispielsweise als zulässige Grenze ±80°, so wären die den Multiplizierern 9 und 10 zugeführten, dem Cosinus bzw. dem Sinus des Einfallswinkels proportionalen Spannungen lediglich auf etwa 20% abgesunken, was jedoch das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht beeinträchtigtIf, for example, the permissible limit is set to ± 80 °, the multipliers 9 and 10 would be voltages proportional to the cosine or the sine of the angle of incidence to only about 20% dropped, but this does not affect the principle of the method according to the invention

Um dennoch derartige Amplitudenverluste zu vermeiden, sieht eine Weiterbildung der Erfindung gemäß Fi g. 3 vor, mit Hilfe eines Regelsystems 15, das die von den Tiefpässen 7 und S gelieferten Signalspannungen überprüft, die parallellaufenden Regelverstärker 13 und 14 derart nachzusteuern, daß den beiden Multiplizierern 9 und 10 immer eine optimale Spannung zugeführt wird.In order to avoid such amplitude losses nevertheless, a further development of the invention provides Fi g. 3 before, with the help of a control system 15, which the of checked the signal voltages supplied to the low-pass filters 7 and S, the parallel-running control amplifiers 13 and 14 to be readjusted in such a way that the two multipliers 9 and 10 are always supplied with an optimal voltage.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung (Fig.4) sieht vor, daß die den Multiplizieren! 9 und 10 zugeführten Spannungen dadurch optimale Werte annehmen, daß ein Regelsystem 16 aus der von den Tiefpässen 7 und 8 gelieferten Sir jlspannung eine Regelgröße ableitet und einen im Hüfsl.apa! angeordneten Phasenschieber 17 entsprechend nachstelltAnother development of the invention (Fig. 4) provides that the multiply! The voltages supplied to 9 and 10 result in optimum values assume that a control system 16 from the supplied by the low-pass filters 7 and 8 Sir jlspannung a Derived control variable and one in Hüfsl.apa! arranged Phase shifter 17 readjusts accordingly

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die erforderlichen Multiplikationen statt mit den Größen -os γ und sin γ mit den Funktionen sign (cos γ) und sign (sin γ) vorzunehmen. Diese Maßnahme hat unter Inkaufnahme einer gewissen Qualitätseinbuße bei der Anzeige den Vorteil, daß an die Präzision der Multiplizierer 9 und 10 überhaupt keine Anforderungen mehr gestellt werden müssen, da diese nunmehr nur noch eine Multiplikation mit +1 oder — 1, also eine Umpolung der Signale vorzunehmen haben.Another embodiment of the invention provides for the necessary multiplications to be carried out with the functions sign (cos γ) and sign (sin γ) instead of with the variables -os γ and sin γ . This measure, while accepting a certain loss of quality in the display, has the advantage that the precision of the multipliers 9 and 10 no longer has to be subjected to any requirements, since these now only require a multiplication by +1 or -1, i.e. a polarity reversal of the signals have to undertake.

Für die Beschreibung der erfindungsgemäßen Schaltung wurde bisher der Einfachheit halber stets angenommen, daß als Referenz das von einem echten dritten Kanal gelieferte Signal dient.For the sake of simplicity, the description of the circuit according to the invention has so far always been it is assumed that the signal supplied by a real third channel is used as a reference.

In Erweiterung dieser Ausführungen können selbstverständlich auch andere Schaltungsmaßnahmep. die einen künstlichen dritten Kanal schaffen — beispielsweise die Erzeugung einer azimutunabhängigen Spannun_o aus den beiden Peilkanälen oder mit Hilfe eines phasenverriegelten Oszillators — vorgesehen werden, um das erforderliche Referenzsignal zu erzeugen.As an extension of these explanations, other circuit measures can of course also be used. be provided to generate the required reference signal - create an artificial third channel - for example, the generation of an azimuth-independent Spannun _o from the two Peilkanälen or by means of a phase-locked oscillator.

Das Verfahren beschränkt sich prinzipiell auch nicht auf eine herkömmliche Anzeige mittels Elektronenstrahlröhre. Der Aufgabenstellung gemäß, nämlich auch in ungünstigen Fällen eine phasenrichtig zugeordnete Steuerspannung zur Seitenkennung zu liefern, kann es selbstverständlich auch hei neuartigen, für die Peilanzeige ausnutzbaren Anzeigeverfahren, etwa im Rasterverfahren, z. B. wie bei der Fernsehtechnik, einem Leuchtdiodenfeld oder einer Flüssigkristallanzeige usw. sinngp-ipB eingesetzt werden.In principle, the method is not limited to a conventional display using a cathode ray tube. According to the task, namely also in unfavorable cases, one assigned to the correct phase Of course, it can also be a new way of supplying control voltage for the side identification, for the bearing display exploitable display method, for example in the raster method, z. B. as in television technology, a LED field or a liquid crystal display etc. sinngp-ipB can be used.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

λ r \ r \ f \ Claims:

1. Circuit arrangement for generating a phase-correct page identifier for the display device, e.g. B. for dark control of the partial figure on the cathode ray tube, a visual radio direction finder according to the Watson-Watt principle with auxiliary channel, characterized in that the bearing voltages (x, y) under control by the auxiliary channel voltage (z) in phase-selective rectifiers (5,6) with downstream low-pass filters (7, 8) rectified and filtered, and in multiplier circuits (9, 10) with the output signals supplied by the low-pass filters (7, 8) are multiplied, and that the resulting output signals of the multipliers (9, 10) in an adder (11) are totaled and fed to the display device for page identification.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that between the rectifier (5, 6) and the low-pass filters (7, 8) each have a control amplifier (13, 14) switched on, whose Amplification of a control circuit (15) depending on the output signal of the low-pass filters (7, 8) is set.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the auxiliary channel voltage (2) is fed to the rectifiers (5, 6) via a controllable phase shifter (17) which is controlled by a control circuit (16) as a function of the output signal of the deep wetness (7 H) is set.

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in the Multiplizierscr Itungen (9, 10) the bearing voltages (x. Y) are multiplied by a value corresponding to the sign of the output signals of the rectifier, ie the polarity is reversed according to the sign.