DE2421323A1

DE2421323A1 - Empfaenger fuer dopplernavigationssysteme

Info

Publication number: DE2421323A1
Application number: DE2421323A
Authority: DE
Inventors: Francis Giles Overbury
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1973-05-10
Filing date: 1974-05-02
Publication date: 1974-11-21
Also published as: FR2229070B1; IT1014621B; US3936830A; FR2229070A1; AU6868774A; GB1432431A

Description

Dipl.-Phys.keo Thul
Patentanwalt
7 Stuttgart' 30
Kurze Straße 8

F.G.0verbury-l4

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Empfänger für Doppler-Navigationssysteme.

Die Erfindung betrifft einen Empfänger für Doppler-Navigationssysteme, bestehend aus Antenne, Empfangsteil, Auswerteteil und Anzeigeteil, bei dem das Nutzsignal von Signalen, die durch Mehrwegausbreitung entstehe^ getrennt wird.

Doppler-Navigationssysteme sind aus der DT-PS 19 46 108 und der DT-PS 20 04 811 bekannt.

Bei Doppler-Navigationssystemen wird den Einzelstrahlern einer Antennenzeile nacheinander eine Hochfrequenz zugeführt. Dadurch kann die Bewegung eines Strahlers entlang der Basis der Antennenzeile simuliert werden. Je nach der gewählten Art der Speisung kann eine Bewegung in einer Richtung oder eine Bewegung in Hin- und Rückrichtung· simuliert werden.

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Die Lage des Empfängers in Bezug auf die Antennenzeile ist bestimmt durch die von der Antennenzeile in diese Richtung abgestrahlte Frequenz. Bei Verwendung einer horizontalen Antennenzeile sind Azimutmessungen im Bereich - 60° senkrecht zur Achse der Antennenzeile möglich. Empfänger, die mit Frequenzzählung arbeiten, sind für eine Frequenzbandbreite ausgelegt, die den gesamten Frequenzbereich überdeckt, der diesem Winkelbereich entspricht.

Das empfangene Signal, das die Richtungsinformation enthält, besteht nicht nur aus der Nutzfrequenz (direkter Empfang des Signals) sondern auch aus Frequenzkomponenten, die durch Mehrwegausbreitung (verursacht durch Reflexionen) entstehen. Diese Störsignale können im gesamten Meßbereich auftreten. Sie haben jedoch vom Nutzsignal meistens einen ausreichenden Abstand.

Es ist Aufgabe der in den Ansprüchen angegebenen Erfindung einen Empfänger zu schaffen, bei dem die Nutzsignale von den Störsignalen klar getrennt v/erden können.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß das Nutzsignal sehr exakt bestimmt werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Empfängers; Fig.2 ein Schaltbild des Nachlauffilters;

Fig.3, 4 und 5

die Veränderung der Bandbreiten eiies Resonanzbandfilters in Abhängigkeit von seiner Güte und die

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Einstellung der Mittenfrequenz des Durchlaßbereichs des Resonanzbandfilters auf das Nutzsignal.

In Fig.l sind die wichtigsten bordseitigen Komponenten, die zur Azimut-und/oder Elevationsbestimmung notwendig sind, gezeigt. Eine Antenne 1 empfängt die von der Antennenzeile abgestrahlte Strahlung und führt sie zum Empfangsteil 2. Von hier gelangt das Signal über ein Nachlauffilter 3 zum Frequenzzähler 4 (z.B. ein Zähler, der die Nulldurchgänge zählt), der die Dopplerfrequenz mißt. Die Anzeige erfolgt im Anzeigeteil 5· Die Antenne 1, der Empfangsteil 2, der Frequenzzähler 4 und das Anzeigegerät 5 sind bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.

Mit Hilfe der Fig.2 wird nun der in Fig.l mit 3 bezeichnete Nachlauffilter näher erläutert.

Zur Abstimmung wird ein Parallelresonanzkreis 12, bestehend aus einer Induktivität L und einer variablen Kapazität C (beispielsweise ein Varaktor) verwendet. Die Mittenfrequenz seines Durchlaßbereichs kann über den gesamten Frequenzbereich verschoben werden, der notwendig ist, um den gewünschten Azimutbereich zu erfassen, Die spektralen Komponenten, die vom Empfänger 2 (Fig.l) auf den Eingang 6 gelangen, werden über einen veränderlichen Widerstand R in den Resonanzkreis 12 eingespeist. Der Widerstand R kann z.B. ein F.E.T., der als kontinuierlich veränderlicher Widerstand arbeitet oder eine geschaltete Anordnung von festen Widerständen sein. Nimmt der Widerstand von R zu,

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dann nimmt die Güte Q des Resonanzkreises ebenfalls zu. Dies ist verbunden mit einer Verschmälerung der Bandbreite.

Die eingespeisten spektralen Komponenten werden auch auf einen Phasen-Detektor P gegeben und dort mit ihren eigenen Komponenten, die ani Filterausgang vorhanden sind, verglichen. Es wird von der Beziehung Gebrauch gemacht, daß die Komponenten, die unterhalb der Resonanz liegen, verglichen mit den Komponenten der Bezugsspannung bei 8, in der Phase voreilen, während die Komponenten, die oberhalb der Resonanz liegen, in der Phase nachlaufen.

Jede einzelne Spektralkomponente kann getrennt betrachtet werden und so erfolgt bis zu den Punkten A- und B eine rein lineare Addition. Deshalb erscheint jede Komponente bei A mit größerer Amplitude als bei B, wenn sie unterhalb der Mittenfrequenz des Filters liegt und umgekehrt, wenn ihre Frequenz größer als die Mittenfrequenz ist. Der Grad der Nichtübereinstimmung der beiden Amplituden ist bestimmt durch die Frequenzverschiebung (Phasenverhalten im Filter) und die einzelnen Amplituden.

Die Aufsummierung aller Komponenten bei A und B auf Leistungsbasis erfolgt in dem Leistungsdetektor D und die Integration des Ergebnisses über eine Periode, die länger ist als die Digitalisierungs-Folge, ergibt in Bezug auf die Mittenfrequenz des Filters die Komponenten der Hauptlinie, d.h. des Richtungssignales. Dies erlaubt die Ableitung eines Steuersignals (am Ausgang 9)> das die Kapazität (Varaktor) so ändert, daß die Mittenfrequenz des Resonanzkreises in die Richtung, in der die größte Leistung vorhanden ist, verschoben wird. Anschließend wird (über eine Verzögerungsschaltung T) der Widerstand von R

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so vergrößert, daß die Güte Q zunimmt. Die Verzögerungsschaltung T muß nur eine solche Verzögerung erzeugen, daß der Varaktor genügend Zeit hat "nachzuziehen" bevor die Güte Q zunimmt und damit die Bandbreite abnimmt. Es ist wichtig, daß die Vtrschmälerung der Bandbreite nicht so schnell erfolgt, daß das Hauptsignal gesperrt wird bevor der Filter nachgeführt werden kann. Der Leistungsdetektor D ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.

Im Betrieb hat die Güte Q des Filters 12 zu Beginn einen so niedrigen Wert, daß im Durchlaßbereich des Filters (Fig.3) beim Empfang des Nutzsignals zusammen mit den Störsignalen die Frequenzen des gesamten Meßbereichs enthalten sind.

Es wird hier angenommen daß, wie in Fig.3 gezeigt ist, der Detektor nicht abgeglichen ist.

In Fig.4 ist ein Zwischenzustand gezeigt. Der Detektor ist nicht ganz abgeglichen. Die ?4ittenfrequenz des Filters ist in Richtung der Frequenz des Nutzsignals verschoben. Die Güte Q des Filters wurde auf einen mittleren Wert" vergrößert. Zum Schluß ist der Detektor abgeglichen (Fig.5). Die Mittenfrequenz des Filters stimmt mit der Frequenz des HauptStrahls (Nutzsignal) überein. Das Frequenzband des Filters ist symmetrisch zur Einhüllenden des richtungsbestiiiimenaen Signals. Die Bandbreite des Filters ist z.B. auf doppelte Strahlbreite vermindert (hohe Güte Q).

Das so ermittelte Signal *;ird im Anzeigeteil 5(Fig.l) angezeigt.

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Claims

F.G.Overbury-14 Patentansprüche

1. Empfänger für Doppler-Navigationssysteme, bestehend aus Antenne, Empfangsteil, Auswerteteil und Anzeigeteil, bei dem das Nutzsignal von Signalen, die durch Mehrwegausbreitung entstehen, getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Empfangsteil (2) und Auswerteteil (¹O ein Nachlauffilter (3) eingefügt ist.

2. Empfänger für Doppler-Mavigationssysterne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Machlauffilter (3) aus einem Resonanzbandfilter (12) mit variablen resistiven und variablen reaktiven Komponenten und einer Einrichtung (D) zur Steuerung dieser variablen Komponenten besteht.

3. Empfänger für Doppler-Navigationssysteme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Resonanzbandfilter (12) aus einem Parallelresonanzkreis besteht.

4. Empfänger für Doppler-Navigationssysteme nach Anspruch 2. oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die variable reaktive Komponente ein Kondensator (C) ist.

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5· Empfänger für Doppler-Navigationssysteme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (D) aus einem Differentialdetektor besteht, der an seinen beiden Eingängen gleichzeitig ein Signal vom Empfänger und ein Signal vom Pilterausgang erhält und daß das Steuersignal vom Grad der Nichtabgeglichenheit des Detektors abhängt.

6. Empfänger für Doppler-Navigationssysteme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal über eine Verzögerungsschaltung (T) geleitet wird, so daß die Steuerung der reaktiven Komponente und der resistiven Komponente nicht gleichzeitig erfolgt.

7. Empfänger für Doppler-Navigationssysteme nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Frequenz, die die Richtungsinformation liefert, das Nachlauffilter (Fig.2) so gesteuert ist, daß zu Beginn des Meßvorgangs der Durchlaßbereich des Filters so groß ist, daß er die Frequenzen des gesamten Meßbereichs umfaßt, daß während des Meßvorgangs das Nachlauffilter (Fig.2) so gesteuert.wird, daß die Mittenfrequenz des Durchlaßbereichs mit der Frequenz, die die Richtungsinformation bestimmt, übereinstimmt und daß dann der Durchlaßbereich nach und nach verkleinert wird und somit die Störsignale der Meh^wegausbreitungen gesperrt werden.

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