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Doppler-Drehfunkfeuersystem Zusatz zur Patentanmeldung P 21 60 731.8
Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Doppler-Zweiseitenband-Drehfunkfeuersystem,
bei dem sendeseitig von einer Mittel antenne eine amplitudenmodulierte Schwingung
mit einer Frequenz fO als erstes Signal und von jeweils zwei gegenüberliegenden
von kreisförmig um die Mittelantenne angeordneten Einzelstrahlern zyklisch nacheinander
im einen Richtungssinn Schwingungen mit den Frequenzen fo + + und fo - f1 als zweite
und dritte Signale und im anderen Richtungssinn Schwingungen mit den Frequenzen
fo + f2 und fo - f2 als vierte und fünfte Signale mit gleichen Umlaufgeschwindigkeiten
abgestrahlt werden und bei dem empfangsseitig aus dem Phasenunterschied zwischen
den demodulierten
zweiten bzw. dritten und vierten bzw. fünften
Signalen der Azimut gewonnen und der Phasenunterschied zwischen demoduliertem ersten
und zweitem bzw. drittem Signal zur Bestimmung der Eindeutigkeit verwendet wird,
nach Hauptanmeldung P 21 60 731.8.
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Da hierbei durch die Strahlung der Bodenstation im Fernfeld ein amplitudenmoduliertes
Gesamtsignal entsteht, ist Voraussetzung, daß die Resultierenden der Zeiger der
beiden zusammengehörenden Seitenbandscliingungen (fo+f1 und fo-fl; fo+f2 und fo-f2)
in der Richtung das Zeigers der trägerschwingung (fO) liegen. Das bedeutet, daß
die Trägerphase immer gleich dem arithmetrischen Mittel der beiden zusammengehörenden
Beitenbandphasen sein muß. Man erreicht dies mit einer Phasenregelschaltung. Eine
geeignete Schaltung ist in "Elektrisches Nachrichtenwesen", 43 (1968), Heft 2, 5.
146-152 beschrieben.
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In Proc. IEEE, 58 (1970), r. 3 (Mrz.), 5. 430-437, insbesondere 5.
434, ist ein sogenanntes Precision-DVOR-Drehfunkfeuersystem für Einseitenbandbetrieb
beschrieben. Es eignet sich aber auch für Zweiseitenbandbetrieb. Es verwendet eine
FM/SM-Technik, die darn besteht, daß ein zweiter Zwischenträger von 6,5 KHz vorgesehen
ist, der mit dem 30 Hz-Bezugssignal frequenzmoduliert wird. Mit dem so frequenzmodulierten
Zwischenträger wird der die Mittelantenne speisende Träger frequenzmoduliert. Das
abgestrahlte Bezugssignal wird im Empfänger frequenzdemoduliert.
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Aufgabe Es ist die Aufgabe der im Anspruch angegebenen Erfindung,
das Drehfunkfeuersystem nach der Hauptanmeldung so abzuändern, daß das Signalformat
mit dem in der oben angegebenen
Literaturstelle beschriebenen Precision-DVOR
übereinstimmt.
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Vorteile Die Erfindung hat den Vorteil, daß trotz der Anpassung an
das Signalformat des Precision-DVOR die Genauigkeit des Drehfunkfeuersystems nach
der Hauptanmeldung, die größer als die des erwähnten Precision-DVOR ist, erhalten
bleibt.
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Beschreibung Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Bodenstation, Big. 2
die von der Anordnung nach Fig. 1 abgestrahlten Brequenzen, Fig. 3 ein Zeigerdiagramm
zu Fig. 2, Fig. 4 ein Blockschaltbild des Bordempfängers und Fig. 5 die im Bordempfänger
nach Fig. 3 demodulierten Schwingungen, aus denen die Phasendifferenzen gewonnen
werden.
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Die Fig. 1 unterscheidet sich von der Fig. 1 der Hauptanmeldung durch
die zusätzlichen Phasenschieber 14 und 15. Die Fig. 2 und 5 stimmen mit den Fig.
2 und 4 der Hauptanmeldung überein.
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In der Bodenstation des Doppler-Drehfunkfeuers (Fig. 1) liefert ein
Generator 1 eine Hochfrequenz fO, die über einen Amplitudenmodulator 6 eine Mittelantenne
12 speist.
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Die abgestrahlte Frequenz f0 ist die erste Sendefrequenz.
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Die Modulationsfrequenz, z.B. 30 Hz, liefert ein NF-Generator 7. Aus
fO und der Frequenz f1 eines NF-Generators 2 mit einer Frequenz vonz.B. 9960 Hz
bildet ein Seitenbandgenerator 4 die beiden Seitenbänder f0+f1 und fo-f1, die die
zweite und die dritte Sendefrequenz sind. über ein Antennenschaltgerät 13 und Hybrides
8(1) ... 8(n) werden diese Frequenzen nacheinander an jeweils gegen.iberliegende
von Antennen 11(1) ... 1-1(n) einer kreisförmigen Antennenanlage gelegt. Die kreisförmige
Antennenanlage ist die für Doppler-VOR-Anlagen übliche.
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Die Umlauffrequenz der Antennenenschaltung ist 30 Hz und ihre Richtung
ist im Uhrzeigersinn.
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Aus der Frequenz f0 und einer weiteren Frequenz f2 von z.B. 6500 Hz
eines zweiten EF-Generators 3 bildet ein zweiter Seitenbandgenerator 5 die beiden
Seitenbänder f0+f2 und f0-f2, die die vierte und die fünfte Sendefrequenz sind.
über ein zweites Antennenschaltgerät 9 und die Hybrids 8(1) ... 8(n) werden diese
Frequenzen nacheinander jeweils an die gegenüberliegenden Antennen 11(1) ... 11(n)
der kreisförmigen Antennenanlage gelegt. Die Umlauffrequenz ist wieder 30 Hz, aber
diesmal entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet.
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Wichtig ist, daß das Anschalten der Frequenzen an jeweike zwei Antennenpaare
synchron zueinander erfolgt.
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Dazu dient ein für die beiden Antennenschaltgeräte 13 und 9 gemeinsamer
Taktgenerator 10. Die notwendige Brequenzkonstanz der Sendefrequenzen ist durch
den Generator 1 für die Frequenz f0 gewährleistet.
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Fig. 2 zeigt das von der Bodenstation abgestrahlte Frequenzspektrum
mit den fünf Sendefrequenzen fo+f1, fo-f1, fo+f2, f,-f2, wobei fO zusätzlich noch
die Seitenbänder fO + 30 Hz hat. Die Frequenzen fo+f1, fo-f1 und fo+f2, fo-f2 sind
wegen der zyklischen Anschaltung der Einzelantennen mit # 480 Hz frequenzmoduliert.
Die Frequenzhübe sind jeweils gleich groß, da diese Frequenzen vom gleichen Antennenkreis
abgestrahlt werden.
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Bei der Anordnung nach der Hauptanmeldung wird in den Seitenbandgeneratoren
4 und 5 dafür gesorgt, daß die Trägerphase immer gleich dem arithmetischen Mittel
der beiden zusammengehörenden Seitenbandphasen ist. Dadurch ist sichergestellt,
daß im Fernfeld der träger mit den beiden Hilfsträgern f1 und f2 amplitudenmoduliert
ist.
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Bei der Erfindung sind dem Seitenbandgenerator 5 zwei gleiche 900-Phasenglieder
14 und 15 nachgeschaltet, wie Fig. 1 zeigt. Dadurch ergibt sich eine Phasenverschiebung
zwischen der Resultierenden der zweiten und dritten Frequenz und der Resultierenden
der vierten und fünften Frequenz um 900. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Auf diese
Weise entsteht im Fernfeld eine Frequenzmodulation des trägers fO mit dem zweiten
Hilfsträger f2, der aber seiYrseits durch den Umlauf mit + 480 Hz frequenzmoduliert
ist.
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Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 3 der Hauptanmeldung durch die
Deile 40 bis 44. Sie zeigt das Blockschaltbild eines Empfängers zur Bestimmung des
Azimuts aus der Messung von Phasendifferenzen. Das von der Antenne 20 empfangene
Signal gelangt über einen Mischer 40, dessen Oszillator mit 41 bezeichnet ist, und
einen ZF-Teil 42 zum eisen Amplitudendemodulator 2< und zu einem Begrenzer 43
mit nachgeschalteten Frequenzdiskriminator 44. Die Ausangssignale des Amplitudendemodulators
21 und die des Frequenzdiskriminators 44 gelangen auf zwei ähnlich aufgebaute Kanäle.
Einem Filter 22 für den ersten HilSsträger f1 im ersten Kanal bzw. einem Filter
26 für den zweiten Hilfsträger f2 im zweiten Kanal sind ein Begrenzer 23 und ein
Phasendiskriminator 24 bzw. ein Begrenzer 27 und ein Phasendiskriminator 28 nachgeschaltet.
Auf den Diskriminator folgt jeweils ein Resolver (- Phasenschieber) 25 bzw. 29,
die miteinander und mit dem Kurswähler 32 mechanisch gekoppelt sind. Die Resolver
25 und 29 werden elektrisch gegensinnig bewet. Das Ausgangssignal einer den Resolvern
25 und 29 nachgeschalteten Pkasenbrücke 30 wird im Ablageanzeiger 31, der ein Kreuzzeigerinstrument
mit Nullpunkt in der Mitte ist, angezeigt. Befindet sich das Flugzeug genau auf
dem mit dem Kurswähler 32 eingestellten Kurs, so gibt die Phasenbrücke kein Signal
ab. Jede Abweichung vom Sollkurs wird als Abweichung des Kreuzzeigers von der Nullage
seitenrichtig angezeigt. Dabei ist die elektrische Phasenwinkeldifferenz doppelt
so groß wie die geometrische Azimutänderung.
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Die Schaltungsteile, die beim bekannten VOR-Verfahren zur Ablageanzeige
verwendet werden, dienen bei der Erfindung zur Steuerung der to-from-Anzeige (Flugzeug
fliegt auf die Station zu oder von ihr weg). Aus diesem Grunde ist in einem dritten
Kanal (30 Hz), der ebenfalls an dem AM-Demodulator 21 angeschlossen ist, dem Filter
33 ein
90°-Phasenschieber 34 nachgeschaltet. Das der Phasenbrücke
35 nachgeschaltete einfache Anzeigeinstrument 36 befindet sich daher immer in der
einen oder anderen Endlage entsprechend "to" oder "from".
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Bei einer Anderung der Anzeige von "to" nach "from" oder umgekehrt
wird gleichzeitig ein Umschalter 37 für den Ablageanzeiger betätigt, der die Polarität
des Kreuzzeigerinstruments umschaltet. Diese Maßnahme ist notwendig wegen der gegenüber
dem konventionellen V0R-Drehfunkfeuersystemen doppelt so großen Phasenänderung beim
überflug, also jetzt 3600 gegenüber früher 1800. Die Anzeige "to - strom stellt
somit gleichzeitig die Eindeutigkeit der Anzeige des Ablageanzeigers 31 her.
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Falscbkurse, die unter 900 gegenüber dem Sollkurs angezeigt werden
könnten, werden ebenfalls mit der An zeige "to - from" unterdrückt; unter diesem
Azimut liefert die Phasenbrücke 35 lXT*ullspannung, die in einem Indikator 38 für
"Flag-ALarm" angezeigt wird.