DE2252671A1

DE2252671A1 - Einrichtung zur anzeige der richtung einfallender signalwellen (einstandspeiler)

Info

Publication number: DE2252671A1
Application number: DE19722252671
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Phys Dr Ing Schief
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1972-10-27
Filing date: 1972-10-27
Publication date: 1974-05-02

Description

Einrichtung zur Anzeige der Richtung einfallender Signalwellen ( Einstandspeiler ) Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anzeige der Richtung einfallender Signalwellen (Einstandspeiler), bestehend aus mehreren impfängern, deren Ausgangsspannungen entweder über Differenz- bzw. Additionsverstärker (bei Verwendung ungerichteter Empfänger) oder aber unmittelbar (bei Verwendung von Empfängern mit achtförmiger bzw. kreisförmiger Charakteristik) zwei Multiplikatoren zugeleitet werden, wobei die sich bei der Multiplikation ergebenden Spannungen nach Filterung in Tiefpässen an die Ablenksysteme eines I-Y-Ossillographen angelegt werden.
Derartige Einrichtungen sind bekannt (vgl. DBP 1 566 837, Fig. 4 bzw. DBP 1 148 622, Fig. 1). Die Anzeige dieser bekannten Einstandspeiler ist rundum empfindlich; sie gibt jedoch keinen Hinweis, ob die Peilung durch eine einzelne oder durch mehrere gleichzeitig vorhandene Signalquellen zustande kam. Bei mehreren Signalquellen wird ebenfalls nur eine einteige Richtung angezeigt; bei zwei Quellen ergibt die Peilung eine Anzeige, die zwischen den Richtungen der beiden Signalquellen liegt und die vom Verhältnis der Signalstärken am Ort der Peileinrichtung abhängt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, bei der Peilung eine Entscheidung darüber zu treffen, ob eine oder ob mehrere Quellen vorhanden sind. Insbesondere bei der akustischen Peilung ist ein solches Verfahren von Interesse; akustische Signale unterschiedlicher Quellen können im Gegensatz zu elektromagnetischen Signalen im allgemeinen nicht durch frequenzselektive Maßnahmen getrennt werden, da ihre Spektren meist breitbandig und zeitlich veränderlich sind, sowie sich im allgemeinen überlappen.
Die gestellte Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß entweder ein einziges lineares Filter, dessen tbertragungsverhalten veränderbar ist, zwischen den Additionsverstärker und die beiden Multiplikatoren bzw. zwischen den Empfänger mit kreisförmiger Charakteristik und die beiden Multiplikatoren geschaltet ist, oder aber Je ein lineares Filter, dessen tfbertragungsverhal ten veränderbar ist, vor Jedem Multiplikator angeordnet ist.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß es wnmöglich ist, unterschiedliche spektrale Eigenschaften der von verschiednen Quellen stammenden Signale dazu zu verwenden, eine Anzeige auf einem x-y-Oszillographen zu erzeugen, die eine Unterscheidung der Peilung einer oder mehrerer Quellen ermöglicht.
Auf diese Weise ergibt sich eine Aussage über die Zuverlässigkeit der Peilanzeige. Die Unterschiede der Spektren verschiedener Quellen können durch die Unterschiede der Quellen selbst bedingt sein, sie können aber auch durch frequenzabhängige Unt s ede der Ausbreitungsdämpfung hervorgerufen werden. Auf die 'ist es auch möglich, zwischen Peilungen einer einzelnen Quelle zu unterscheiden, die sich entweder durch direkt zum Ort der Peileinrichtung gelangende Wellen ergeben oder die durch tberlagerugg einer direkten und einer reflektierten, frequenzabhängig ge -dämpften Komponente zustande kommen.
Die Wirkungsweise der Erfindung wird an schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Die erfindungegemäße Einrichtung nach Fig. 1 besteht zunächst einmal aus einem Wkannten akustischen Einstandspeiler mit 4 ungerichteten Mikrophonen 1, 2, 3 und 4, deren Ausgangsspannungen in Differenzverstärkern 5 und 6 und in einem Additionsverstärker 7 verstärktwerden.
Die Ausgangs spannungen der Differenzverstärker 5 und 6 werden Integrationsverstärkern 8 und 9 zugeleitet, deren Ausgänge mit Je einem Eingang der Multiplikatoren 10 und 11 verbunden sind. Bei den bekannten Einstandspeilern wird dem zweiten Eingang der Multiplikatoren 10 und 1*1 die Ausgangsspannung des Additionsverstärkers 7 zugefuhrt. Die sich bei der Multiplikation ergebenden Gleichspannungen werden nach Filterung in den TiefpEssen 12 und 13 an die Ablenksysteme eines x-y-Oszillographen 14 angelegt. Der Schirm des x-y-Oszillographen zeigt einen Punkt, der entsprechend der Peilrichtung ausgelenkt ist.
Erfindungsgemäß ist t nun zwischen den Additionsverstärker' 7 und die Multiplikatoren 10 und 11 ein Tiefpaß 15 oder ein sonstiges lineares Filter geschaltet, dessen Ubertragungsserhalten durch eine von außen angelegte elektrische Spannung oder auf mechanischem Wege verändert werden kann. Gemäß dem Ausführung'sbeispiel ist ein Dreieckgenerator 16 vorgesehen, der die Grenzfrequenz des Tiefpasses 15 periodisch mit einer niedrigen Frequenz (z.B. 20 Hz) zwischen einem niedrigen Wert (z.B. 50 Hz) und einem hohen Wert (z.B. 10 kHz) verändert.
Bei einem von einer einzelnen Quelle stammenden Signal werden durch diese Maßnahmen die beiden Gleichspannungen am Ausgang der Multiplikatoren 10 und 11 mit dem gleichen, von der momentanen Grenzfrequenz des Tiefpasses 15 abhängigen Faktor multipliziert; der Punkt auf dem Schirm des Oszillographen wandert mit der Frequenz des Dreieckgenerators auf einer Geraden zwischen dem Nullpunkt und einem Maximalwert. Die Anzeige hat in diesem Fall die gleiche Form wie bei Einrichtungen wie nach dem eingangs genannten DBP 1 566 837.
Sind mehrere Quellen unterschiedlicher Spektren vorhanden, eo wird vom Tiefpaß 15 Je nach dem momentanen Wert seiner Grenzfrequenz die eine oder die andere Quelle mehr hervorgehoben.
In diesem Fall wandert der Punkt auf dem Schirm des Ossillograpehn zwischen einem maximal ausgelenkten Punkt und einem minimal ausgelenkten Punkt; seine Bahn ist keine zum Nullpunkt zeigende Gerade. Die Abweichung von dieser Geraden stellt einen für den Beobachter leicht erkennbaren Hinweis auf die Zuverlässigkeit der Peilung dar.
Wie bei den bekannten Ausführungen der Einstandspeiler ist es möglich, die Multiplikatoren 10 und 11 durch elektronische Schalter zu ersetzen, die von der Ausgangsspaanung des Xietpasses 15 angesteuert werden. Die Einführung des steuerbaren Filters 15 und des Dreieckgeneratore 16 stellt keinen Mehraufda wand dar, da/für die Umwandlung der Gleichspannungen,wie sie bei Einrichtungen nach dem DBP 1 566 837 vorgesehen sind, entfallen kann.
Es ist möglich, das Vorliegen von mehreren Quellen auch automatisch, d.h. ohne Anzeige auf einem x-y-Oszillographen festzustellen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Quotient der Ausgangsspannungen der Tiefpässe 12 und 13 gebildet werden; er ist bei einer einzelnen Quelle unabhängig vom momentanen tbertragungsserhalten des steuerbaren Filters 15.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausfühtungsbeispiel der Erfindung, bei dem anstelle von ungerichteten Empfängern in bekannter Weise (vgl. DBP 1 448 622) Empfänger mit achtförmiger Charakteristik 1' , 2' bzw. kreisförmiger Charakteristik 3' verwendet sind. Hierbei werden die Ausgangsspannungen dieser Empfänger den beiden Multiplikatoren 10', 11' unmittelbar zugeführt.
Das erfindungsgemäß vorgesehene lineare, in seinem flbertraguugsverhalten z.B. durch einen Dreiecksgenerator 16' veränderbare Filter 15 ist zwischen dem Empfänger mit kreisförmiger Charakterietik 3' und den beiden Multiplikatoren 10', 11' angeordnet.
Die übrige Schaltung entspricht derjenigen nach Fig. 1.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen liegt ein einziges veränderbares Filter in dem Summenkanal, d.h. hinter dem Additionsverstärker 7 bzw. unmittelbar hinter dem Empfänger mit kreisförmiger Charakteristik 3'. Dieselbe Wirkung wie dort läßt sich, allerdings unter größerem Aufwand, dadurch erreichen, daß Je ein veränderbares Filter 115, 115' in Fig. 3 vor Jedem Multiplikator 110, 111 angeordnet wird; die Filter 115 und 115' werden synchron, beispielsweise durch einen Dreiecksgenerator 116, verändert. Die übrige. Schaltung mit den Shaltelementen 101, 102, 103, 116, 112, 113, 114 entspricht der Einrichtung nach Fig. 2 Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung mit zwei veränderbaren Filtern läßt sich ohne weiteres auch bei Einrichtungen gemäß Fig. 1 anwenden.

Claims

Patentansprüche

Einrichtung zur Anzeige der Richtung einfallender Signalwellen (Einstandspeiler), bestehend aus mehreren Empfängern, deren Ausgangs spannungen entweder über Differenz- bzw. Additionsverstärker (bei Verwendung ungerichteter Empfänger) oder aber unmittelbar (bei Verwendung von Empfängern mit achtförmiger bzw.

kreisförmiger Charakteristik) zwei Multiplikatoren zugeleitet werden, wobei die sich bei der Multiplikation ergebenden Spannungen nach Filterung in Tiefpässen an die Ablenksysteme eines X-Y-Oszillograpen angelegt werden, d a d u r c h g e k e n n 2, e i c h n e t , daß entweder ein einziges lineares Filter(Tiefpass 15,15'), dessen Übertragungsverhalten veränderbar ist, zwischen den Additionsverstärker (7) und die beiden Multiplikatoren (10, 11) bzw. zwischen den Empfänger mit kreisförmiger Charakteristik (3') und die beiden Multiplikatoren (10,11) geschaltet ist, oder aber le ein lineares Filter (Tiefpass 115,115'), dessen Übertragungsverhalten veränderbar ist, vor jedem Multiplikator (110,111) angeordnet ist.
2.) Einrichtung nach Patentanspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Übertragungsverhalten des linearen Filters (Tiefpaß 15'15''115'115') durch von außen angelegte elektrische Spannungen oder auf mechanischem Wege veränderbar ist.
3.) Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dreieckgenerator (16) die Grenzfrequenz des Filters (Tiefpaß 15, 15', 115, 115') periodisch mit einer niedrigen Frequenz (z.B. 20Hz) zwischen einem niedrigen Wert (z.3. 50Hz) und einem hohen Wert (z.B. 10 EHz) verändert.

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