DE2409645A1 - Doppler-drehfunkfeuersystem - Google Patents

Doppler-drehfunkfeuersystem

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DE2409645A1
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frequency
signals
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precision
demodulated
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DE2409645A
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English (en)
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Guenter Dr Ing Hoefgen
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Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Standard Elektrik Lorenz AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/08Systems for determining direction or position line
    • G01S1/38Systems for determining direction or position line using comparison of [1] the phase of the envelope of the change of frequency, due to Doppler effect, of the signal transmitted by an antenna moving, or appearing to move, in a cyclic path with [2] the phase of a reference signal, the frequency of this reference signal being synchronised with that of the cyclic movement, or apparent cyclic movement, of the antenna
    • G01S1/40Systems for determining direction or position line using comparison of [1] the phase of the envelope of the change of frequency, due to Doppler effect, of the signal transmitted by an antenna moving, or appearing to move, in a cyclic path with [2] the phase of a reference signal, the frequency of this reference signal being synchronised with that of the cyclic movement, or apparent cyclic movement, of the antenna the apparent movement of the antenna being produced by cyclic sequential energisation of fixed antennas

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In der Bodenstation des Doppler-Drehfunkfeuers (Fig. 1) liefert ein Generator 1 eine Hochfrequenz fO, die über einen Amplitudenmodulator 6 eine Mittelantenne 12 speist.
  • Die abgestrahlte Frequenz f0 ist die erste Sendefrequenz.
  • 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.
  • Die Umlauffrequenz der Antennenenschaltung ist 30 Hz und ihre Richtung ist im Uhrzeigersinn.
  • 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.
  • Wichtig ist, daß das Anschalten der Frequenzen an jeweike zwei Antennenpaare synchron zueinander erfolgt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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".
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Doppler-Zweiseitenband-Drehfunkfeuersystem, bei dem sendeseitig von einer Mittelantenne eine amplitudenmodulierte Schwingung mit einer Frequenz f0 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+f1 und fo-fl als zweite und dritte Signale und im anderen Richtungssinn Schwingungen mit den Frequenzen f0+f2 und f -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, dadurch gekennzeichnet, daß die Resultierende der vierten (fo+f2) und fünften (fo~2) Frequenz in Phasenquadratur zur Resultierenden der zweiten (fO f1) und dritten (f0-f1) Frequenz abgestrahlt werden und daß empfangsseitig das vierte und fünfte Signal gemeinsam frequenzdemoduliert werden.
    Leerseite
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