DE2237720C2 - Elektronische Funkpeilanlage - Google Patents

Description

)ie Erfindung betrifft eine elektronische Funkpeilage, bei der das Ilochfrequenzfeld des zu peilenden ders mit einer feststehenden Peilantennenanordig, weiche zwei überkreuzende Richtcharakteristi- und eine Rundumcharakteristik aufweist, gemcswird und die dem Sinus bzw. Kosinus des Einfallskels proportionalen Richtantennensignale mit einer eils eigenen niederfrequenten Hilfsschwingungmoiert. nach der Demodulation in einem Empfänger Jerfrequenzseitig selektiert und entsprechend ihrem rag und Richtungsvorzeichen ausgewertet werden.

Bei bekannten Funkpeilanlagen dieser Art, z.B. nach der deutschen Patentschrift 968 863, muß ein erheblicher technischer Aufwand zur Modulierung aller Signale, einschließlich des Rundumuntennensignals, und zur Auswertung der demodulierten Richtungskoroponenten getrieben werden, zumal besondere Anstalten getroffen werden müssen, um die zur Vektorbildung nötige Phasenübereinstimmung nicht verlorengehen zu lassen.

Aufgabe der Erfindung ist eine Fußkpeilanlage, in der die Anzahl der zur eindeutigen Richtungsbestimmung erforderlichen Niederfrequenzkanäle, die zur Vektorbildung nötigen Mittel und die damit verbundenen Fehlermöglichkeiten auf ein Minimum reduziert sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das nicht modulierte Rundumantennensignal u_s in geeigneter Phasenlage zu den modulierten Richt antennensignalen B_x und B_y direkt in den Empfanger? eingespeist wird und dad üüich Vektorbildung aus den demodulierten und selektierten Richtungskomponenten C_x und C_y unter Zuhilfenahme de* jeweils modulationserzeugenden niederfrequenten Hilfsschwingungen <„_x und <.·>>. eine eindeutige Richtungsanzeige gewonnen wird.

In einer ersten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Flinkpeilanlage erzeugt der Niederfrequenzgenerator 1 die Kilfsschwingungen <<>_x und m_r Während O_x direkt zur Modulation der A'-Antennensignale verwendet wird, wird die Y'-Modulationsfrequenz <u_y in dem Mischer! 1 α aus c,_x und m_h abgeleitet. Nach der Demodulation und Selektion der Richtungskomponenten wird die Komponente C_x dem A'-Anzeigeverstarker 13a direkt zugeführt, während die Komponente C_y zunächst in dem Mischer 11/» mit Hilfe der Schwingung «>_h auf die Frequenz von o_x umgesetzt und dann dem Anzeigeverstärker für die V-Richtung 13/? zugeführt wird. Der verwendete Indikator ist ein an sich bekannter Vckiorinciikator für Wechselspannungen.

In einer zweiten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Funkpeilanlage erzeugt der Nieder'/requenzgenerator 1 die beiden Modulationsfrequenzen <?>_x und i-iy. Die demodulierten und selektierten Richtungskomponenten C_x und Cj. werden in den Phasendelektoren 14« und 14b zu analogen Gleichspannungen D_x und D_y umgewandelt, die über die Verstärker I3a und 13/» dem Gleichspannungs-Vektor-Indikator 10/» zugeführt werden.

In einer dritten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Funkpeilanlage sind die Modulatoren la und Ib für die Richtanlennensignale durch elektronisch gesteuerte Umschalter 16a und I6/> ersetzt, welche im Rhythmus von m_x bzw. m_y umgesteuert werden.

In einer weiteren Ausbildungsform der erfindungsgcmäßen Funkpeilanilage ist ein veränderliches Niederfrequenzbzw. Gleichstromdämpfungsnetzwerk 12 eingeschaltet, welches die gegensinnige Vcrstärkungsvcränderung /ur Kompensation des Quadrantenfehlers erlaubt.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Die feststehende Peilantenne3 (siehe Fig. I) mißt mit ihren beiden rechtwinklig zueinander angeordneten Richtantennensystemen 3α und 3/» das empfangene Hochfrequenzfeld des zu peilenden Senders in zwei Richtungskomponenten X und Y. Sie liefert dem λ'-Modulator la das -Y-Richtantennensignül i/_x

md dem y-Modulalar2b das y-Richtantennensl· ;nal u_r Ist α der Welleneinfallswinkel und ü die Kreisrequenz der empfangenen Hochfrequenzschwingung, so sind die gemessenen Richtungskomponenten:

= k_x · sin (XJt + 90°) · cos

Uy - k_r ■ sin (Ut + 90°) · sin «,

ίο

worin ic, una fr, Maßstabsfaktoren sind, die z. B. den Antennengewinn ausdrücken.

Außerdem erhalten die Modulatoren la und 2b an ihren Modulationseingängen die niederfrequenten Steuerwechselspannungen A_x und A_y von dem Niederfrequenzgenerator 1, der die beiden Hilfsschwingungeno)_x und ai_y erzeugt. Diese Steuerspannungen haben folgenden zeitlichen Verlauf:

A_x =

,-sin a,_xt

= U_m

Die Modulatoren 2a und la sind lineare Brückenmodulatoren mit den Verstärkungswerten r_x und ν
so daß ihre Ausgangsprodukte die allgemeine Form

B_x^v_x- U_x ■ A_x

= v_y- u_y ■ A_y

hüben.

Setzt man die Größen ein, so ergeben sich die Modulationsprodukte

B_x - V_x ■ k_x ■ sin ((Jt + 90°) ■ cos n ■ U_n, ■ sin <··_χ ■ ι
und

B_y - ι:,. · k, ■ sin (Ul + 90 ) · sin η ■ L_1n ■ sin <·,, ι.

Setzt man zunächst voraus, daß kein Quadraiitcnfehler vorhanden ist, so gilt

V_x ■ k_x ■ U_n, = i;_}. · k_y ■ I.',,, = U₁ .

und die Summe der modulierten Richlantenncnsignale wird

B, + B, = U₁ sin (οί 4- 90 )

x (sin in_xl ■ cos </ + sin «■.,./ · sin ■/).

Addiert man dazu das Empfangssignal u. = i, · sin Ut der RundumanlenncS. nachdem durch Korrekturmaßnahmen die 90°-Hochfrequcn7.phitsen verschiebung beseitigt worden ist, so ergibt sich d;is in Punkt 6 vorhandene Summensignai für den Empfänger?:

»9« = <-'* 'S'" ^t + ^ui "sin Ui

χ (sin Hi_x ■ t ■ cos a ; sin ci_v ■ / · sin < <)

V, = V.<' sin Ul
χ 1 + -.-'- ■ (sir»"«_xi -cos« + sin«..,./ · sinn) .

Die Summe »<„„, ist also eine mit zwei verschiedenen niederfrequenten Hilfsschwingungen f«, und w,- amplitudenmodulierte Hochfrequenzschwingung mit der Trägeramplitude U, und einem maximalen Modulationsgrad m_max = 0,707 -jf^ -2,der auftritt, wenn der Einfallswinkel « etwa in der Mitte eines Quadranten liegt.

Die Summenschwingung »„„ wird in dem Empfänger? verstärkt und demoduliert. Das Demodula tionsprodukt hat die Form

u_nf = U_nf · (sin ui_xi · cos α + sin f»,,r · sin n).

In der Filtcranordnung 8 werden die Frequenzen von (U_x und ω, voneinander getrennt, so daß zwei Niederfrequenzschwingungen C_x und C_y entstehen:

C_x = U_n,- · sin ι

und

• sm ι

J ■ COS (1

■ sin u .

Diese demodulierten und selektierten Richtungskomponenten C_x und Cy beinhalten die zu einer Vek-

3-, tcrbildung erforderlichen Größen sin α und cos u. Jede der beiden Wechselspamungen hat innerhalb eines Winkeldurchlaufs von α von 360 zwei Maxima und zwei Minima und kehrt in der Phasenlage, bezogen auf die jeweilige modulationsei zeugende Hilfsschwingung «>_x bzw. n_r um. wenn n durch die jeweilige Minimumrichlung geht. Für C_x liegen die Minima bei 90 und 270 . während C₁. seine Minima bei 0 und 180 hat. Die Vektorbildung geht mit Hilfe des Vektordekoders 9 vonstatten. Dieser Veklordekoder 9 bildet je nach Ausführungsform zwei Wechselspannungen gleicher Frequenz oder zwei Gleichspannungen als Komponenten zur Anzeige in dem Vektorindikator 10.

Soll, wie in der ersten Ausbildungsform der erfindunusgemäßen Funkpeilanlag; (siehe Fig. 2). der Einfallswinkel n mit einem Wcchselspannungs-Vektorindikator 10ti angezeigt werden, so ist es erforderlich, die Wechselspannungen, die den Vektor ausdrücken, auf gleiche Frequenz zu bringen. Man kann grundsätzlich beide Komponenten umsetzen, aber es bietet sic!j aus Ersparnisgründen in. nur eine der Richtungskomponenten zu konvertieren und eine der Modulatiorisfreqiicnz.en als Hauplfrequen/ zu benutzen.

Die Komponente C_x wird über den Anzeigevcr stärker 13« dem Wechselspannung-.-Vcktoiindikatoi lOi! direkt zugeführt, während die Komponente C zunächst ^;i dem Mischer 11 /7 mit Hilfe der Hilfsfre quciz i'i_n auf die Frequenz von n_x umgesetzt und ers

ho dann über den Anzeigeverstärker 13/) dem Vektor indikator 10« zugeführt wird. Andererseits wird dii Modulationsfreqiienz m_v in dem Mischer 11« aus dei Frequenzen o_v und <■>„ gebildet, die beide in den Niederfrequcnzgencrator 1 erzeugt werden. Fs laß

fi? sich nachweisen, daß die in dem Mischer 11 /1 ge wonncne Schwingung C, auf Grund der zweimalige! Mischung mit <ί_π nicht nur dieselbe Frequenz wie <■> hat. sondern auch cmc feste Phascnbczichung zu "i

lufweist, so daß eine Vektoraddition aus den Grö- nungs-Vektorindikaior 10b die Vektoraddition durchten C_x und C'_y möglich ist. geführt:

c_x + c;=v>*.

Außerdem gilt

V =

« = arc tan

c:

wobei der Betrag des Vektors nur insofern von Bedeutung ist, als er für den verwendeten Vektorindikator innerhalb gewisser Grenzen liegen muß: dafür sorgt z. B. die automatische Verstärkungsregelung des Empfängers 7. Die Zweideutigkeit des Tangensausdruckes kommt auf Grund der Berücksichtigung der Einzelpolaritäten von C_x und C'_y nicht zur Auswirkung auf die Anzeige. Als Vektorindikatoren kommen z. B. mit O)_x erregte Drehmelder oder mit <»_x helligkeitsgesteuerte Kathodenstrahlröhren in Betracht.

Soll der Einfallswinkel a, wie in der zweiten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Funkpeilanlage (siehe F i g. 3), mit einem Gleichspannungs-Vektorindikator 10b zur Anzeige gebracht werden, so werden zwei Gleichspannungen D_x und D_v benötigt, die entsprechend dem Sinus bzw. Kosinus desselben Winkels verschiedene Beträge und Polaritäten aufweisen können. Diese Gleichspannungen D₁ und D₁. werden in den Phasendetektoren 14a und 14b hergestellt, welche die Wechselspannungen C_x und C₁. unter Zuhilfenahme der jeweils modulationserzeugenden Schwingungen <»_x bzw. m_v phasenempfindlich gleichrichten.

Aus den phasenempfindlich gleichgerichteten und in den Anzeigeverstärkern 15a bzw. 15b verstärkten Richtungskomp'.nenten wird in dem Gleichspan-

V = D_X

Als Vektorindikator kann z. B. ein gleichstromerregter Drehmelder oder ein Drehfcldanzeiger mit permanentmagnetischem Rotor oder auch eine Kathodenstrahlröhrc verwendet werden.

Es ist an sich bekannt, daß die linearen Brückenmodulaloren la und 2b, wenn hohe Anforderungen an die Peilgenauigkeit gestellt werden, sorgfältig ausgelegt werden und teuer gebaut sein müssen, und daß es wesentlich einfacher und unkritischer ist, die Hochfrequenzsignale umzuschalten anstatt zu modulieren. Wesentlich bei einem Schalterbetrieb ist lediglich, ob die damit verbundene konstante und rechteckförmige Modulation in der jeweiligen Funkpeilanlage anwendbar ist. Das trifft für die erfindungsgemäße Funkpeilanlage zu. So sind in einer dritten Ausbildungsform (siehe F i g. 4) die Brückeninodulatoren2a und 2b durch elektronisch gesteuerte Umschalter 16a und 16b ersetzt. Bei der Demodulation im Empfänger? werden dadurch rechteckförmige Niederfrequenzschwingungen erzeugt, deren Oberwellengetialt jedoch keinen störenden Einfluß auf die mit der Filteranordnung 8 selektierten Richtungskomponenten hat.

In einer vierten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Funkpeilanlage (siehe F i g. 5) ist zwischen der Filteranordnung 8 und dem Vektorindikator ein einstellbares Dämpfungsnetzwerk 12 eingeschaltet, welches in einfacher, an sich bekannter Weise die Kompensation des Quadrantenfehlers ermöglicht. Dieses Dämpfungsnetzwerk besteht in der einfachsten Form aus einem veränderlichen Spannungsteiler und kann sowohl in die Wcchselstromkanäle der Ausbildungsform 1 als auch in die Gleichstromkanäle dei Ausbildungsform 2 eingeschaltet sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektronische FunkpeUanlage, in der das Hochfrequenzfeld des z\\ peilenden Senders mit einer feststehenden Peilantennenaiaordnung, welche zwei überkreuzende Richtcharakteristiken und eine Rundumcharakteristik aufweist, gemessen wird und die dem Sinus bzw. Kosinus des Einfallswinkels proportionalen Richtantennensignale mit einer jeweils eigenen niederfrequenten Hilfsschwingung moduliert, nach der Demodulation in einem Empfänger niederfrequenzseitig selektiert und entsprechend ihrem Betrag und Richtungsvorzeichen ausgewertet werden, dadurch gekenn- >s zeichnet, daß das nicht modulierte Runduman_: tennensignal in geeigneter Phasenlage zu den modulierten Richtantennensignalen direkt in den Empfänger eingespeist wird und daß durch Vektorbildung aus den demodulierten und selektierten Richtungskoniponenten, unter Zuhilfenahme der jeweils modiuationserzeugenden niederfrequenten Hilfsschwingungen, eine eindeutige Richtungsanzeige gewonnen wird.

2. Funkpcilanhige nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Vektorbildung durch Umsetzen einer oder beider demodulierten und selektierten Richtungskomponenten auf eine gemeinsame Hauptfrequenz erfolgt und die Richtungsanzeige durch einen an sich bekannten Vektorindikator für Wechselspannungen bewerkstelligt ist.

3. Funkpeilanlage r>ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vektorbildung durch phasenempfindliche Gleichrichtung beider demodulierten und selektierten Richtungskomponenten erfolgt und die Richtungsanzeige durch einen an sich bekannten Vektorindikator für Gleichspannungen bewerkstelligt ist.

4. Funkpeilanlage nach Anspruch 1. 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoren für die Richtantennensignale in an sich bekannter Weise durch elektronisch gesteuerte Umschalter ersetzt sind.

5. Funkpeilanlage nach Anspruch 1, 2. 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Quadrantenfehler in an sich bekannter Weise durch gegensinnige Veränderung der Verstärkungsziffern der beiden Niederfrequenz- bzw. Gleichstromkanäle korrigiert ist. so