DE2439117A1

DE2439117A1 - Doppler-vhf-drehfunkfeuer

Info

Publication number: DE2439117A1
Application number: DE2439117A
Authority: DE
Inventors: Brian Robert Johnson
Original assignee: Amalgamated Wireless Australasia Ltd
Current assignee: Amalgamated Wireless Australasia Ltd
Priority date: 1973-08-16
Filing date: 1974-08-14
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE2439117B2; US3999187A; DE2439117C3; GB1416854A; NL7410997A; CA1039389A; AU486176B2; AU6740974A

Description

Patentanwälte Liedi, Dr. Pontsiii, Moth, Zeiiler 800Q München 22, Steinsdorfstraße 21 -22, Telefon 089/29 84 62

B 6893

AMALGAMATED WIRELESS (AUSTRALASIA) LIMITED 47 York Street, Sydney , New South Wales / Australien

Dopple r- VHF -Drehf unkf eue r

Bei vorliegender Erfindung soll die Erhöhung der effektivön ausgestrahlten Energie eines Doppler-VHF-Drehfunkfeuers verbessert werden, ohne daß ein erhöhter Aufwand zur Anwendung kommt und Nachteile, welche bei einem einfachen Anwachsen der Energie, welche von einem zugeordneten Sender an das Drehfunkfeuer gelegt wird, sich ergeben,, nicht in Erscheinung treten.

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N/M

Ein Doppler-VHF-Drehfunkfeuer mit äußerst hoher Frequenz wird dazu verwendet, um Flugzeuge, welche mit einem entsprechenden Empfänger ausgestattet sind, mit Funksignalen zu versorgen, die Peilinformationen enthalten. Das Doppler-VHF-Drehfunkfeuersystem ist in einer Arbeit "Doppler V. H. F. Omnirange Beacons" von B. R. Johnson und J. G. N. Lee in Proc. IREE. (Aust) Juni 1973, beschrieben.

Ein Doppler-VHF-Drehfunkfeuer besteht aus einem Ring von nach allen Richtungen bzw. rundstrahlenden Antennen (Rundstrahler) und einer zentralen Antenne. Die zentrale Antenne strahlt eine Trägerleistung, welche mit einer Referenzwelle (insbesondere einer 30 Hz Sinuswelle) moduliert ist, ein Pausenzeichensignal bzw. Stationsidentifizierungssignal und eine Toninformation aus. Die Ausstrahlung vom Ring der Rundstrahlantenne besteht aus Seitenbändern einer Hilfsträgeramplitudsnmodulation der Trägerleistung. Diese werden um den Ring des Rundstrahles herum so kommutiert, daß eine rotierende Quelle simmuliert wird. Die Winkelgeschwindigkeit derselben entspricht der Modulationsfrequenz der Amplitudenmodulations referenz.

Das in einem Abstand empfangene kombinierte Signal ist ein Trägersignal, das mit einem Bezugssignal amplitudenmoduliert ist, ferner ein Hilfsträger, eine Identifizierung bzw. Kennung und manchmal auch eine Stimme. Der Hilfsträger hat in einem typischen System 9. 960 Hz und das Referenzsignal und die Hilfsträgermodulation sind beide 30% amplitudenmoduliert. Der Ring des Rundstrahlers hat etwa 13,4m (44 Fuß) im Durchmesser mit + 480 Hz Abweichung des Hilfsträger bzw. Zwischenträgers bei einer Frequenz von 30 Hz. Die Peilung zum Drehfunkfeuer wird durch Messung der Phasendifferenz zwischen den 30 Hz Amplitudenmodulation und den 30 Hz Frequenzmodulation des Hilfsträger ermittelt. In einem soeben beschriebenen System mit einer Trägerleistung von 100 W beträgt die Leistung in jedem Seitenband 0,15 χ 100 W, das bedeutet 2,25 W.

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Um eine wesentliche Erhöhung der abgestrahlten Leistung durch Erhöhung, der Senderleistung zu erhalten, muß eine umfangreiche Ergänzung der Senderfähigkeit durchgeführt werden. Hieraus ergibt sich der weitere Nachteil eines erhöhten Primärenergieeigenbedarfes und Wärmeverbrauchs. Eine mögliche Lösung, die effektiv abgestrahlte Leistung zu erhöhen, bestünde in der Erhöhung des Antennengewinnes aller Antennen in gleichmäßiger Art und Weise. Dies erweist sich jedoch ebenfalls nicht als ausreichend wegen des Anwachsens des nachteiligen Fremdstromes, der in die in unmittelbarer Nähe angeordneten Seitenbandantennen induziert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu zeigen, bei der die Seitenbandleistung von Antennen mit niedrigem Antennengewinn, beispielsweise herkömmlich verwendete Alford-Antennen, abgestrahlt wird und bei der die abgestrahlte Seitenbandleistung relativ gegenüber der Trägerleistung erhöht ist und bei der die Trägerwelle von einer Antenne ausgestrahlt wird, welche in Richtungen zum Horizont hin und in bestimmten Winkeln darüber einen höheren Antennengewinn aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Doppler-VHF-Drehfunkfeuer, enthaltend eine zentrale Antenne, mehrere rundstrahlende Antennen, welche auf dem Umfang eines Kreises angeordnet sind, in dessen Mittelpunkt die zentrale Antenne liegt, Mittel zum Ausstrahlen einer Trägerleistung, welche mit einer Referenzwelle moduliert ist, von der zentralen Antenne aus, Mittel zum Ausstrahlen wenigstens eines Seitenbandes einer Zwischenträgeramplitudenmodulation des Trägers von wenigstens einer der auf dem Kreisumfang angeordneten Antennen und Mittel zum Kommutieren der Seitenbandausstrahlung um den Ring der Antennen zum Simmulieren einer rotierenden Quelle, wobei die zentrale Antenne im Vergleich zu den einzelnen Antennen auf dem Antennenring in Richtung auf den Horizont und über einen bestimmten Winkel hin oberhalb des Horizontes einen höheren Antennengewinn bzw. Leistungsgewinn aufweist. '

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Vorteilhafterweise kann die zentrale Antenne mehrere gewöhnlich verwendete Alford-Antennen oder andere geeignete Antennenelemente mit einer rundstrahlenden horizontalen Strahlungscharakteristik aufweisen. Diese können übereinander angeordnet sein, wobei jede Antenne bzw. jedes Antennenelement mit einer Trägerleistung gespeist wird, die in Amplitude und Phase in geeigneter Weise gesteuert ist. Die vertikale Strahlungscharakteristik einer derartigen Antennenanordnung kann so beschaffen sein, daß das Signal von der Seitenbandantenne (wobei die dieser zugeführte erhöhte Leistung in Betracht gezogen wird) und das Signal von der zentralen Trägerantenne die erwünschte Amplitudenmodulation der Trägerwelle durch den Hilfsträger bzw. Zwischenträger in Höhenwinkeln über den Horizont bis zu einem maximal erwünschten Betriebswinkel (insbesondere + 35 ) erzeugen.

In den Figuren ist schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Antennenanordnung eines

Doppler-VHF-Drehfunkfeuers und

Fig. 2 vertikale polare Charakteristiken der Antennen.

In Fig. 1 ist ein Ring von rundstrahlenden Antennen 1 (von denen lediglich nur einige dargestellt sind), welche konzentrisch um eine zentrale Antenne2 angeordnet sind. Diese Antennenanordnung strahlt eine Trägerleistung, welche mit einer Referenzwelle moduliert ist, ein Statt onserkennungssignal. und, falls erwünscht, ein Sprechsignal aus. Obere und untere Seitenbänder der Trägerfrequenz werden von zwei diametral auf dem Ring sich gegenüberliegenden Antennen jeweils ausgestrahlt. Diese Antennen werden von Antennenzuleitungen 3 und 4 entsprechend gespeist. Durch Schaltmittel wird die Seiten-

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bandenergie von einer Antenne zur.anderen um den Ring herum kommutiert, wie das durch die strichlierten Teile angedeutet ist. Aufgrund der Kommutation ist die Wirkung auf einen Empfänger in einem Flugzeug die gleiche, als wenn eine Ausstrahlung von zwei physikalischen Seitenbandstrahlern, die um den Ring rotieren, erzeugt werden würde. Aufgrund des Doppier-Effektes bewirkt die Rotation eine Frequenzmodulation der empfangenen Seitenbandstrahlung, wobei die Phase der Frequenzmodulation relativ gegenüber der Phase des Referenzsignals, welches von der zentralen Antenne ausgestrahlt wird, die Peilung des Flugzeuges vom Drehfunkfeuer anzeigt.

In Fig. 2 ist das vertikale polare Diagramm 5,5 einer umlaufenden Antenne und das der zentralen Antenne, welches mit 6,6 bezeichnet ist, gezeigt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Strahlung der zentralen Antenne in einem Bereich unterhalb eines bestimmten vertikalen Winkels eingeschränkt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Winkel 35 , der durch die strichlierten Linien angedeutet ist. In diesem Bereich trägt die von der zentralen Antenne ausgestrahlte Leistung die erwünschte Beziehung zu der erhöhten Leistung, welche von den auf dem Ringumfang angeordneten Antennen ausgestrahlt wird.

Der Vorteil bei der Antennenanordnung gemäß der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß lediglich eine geringe Erhöhung der gesamten Senderleistung benötigt wird, um eine wesentliche Erhöhung der effektiven abgestrahlten Leistung zu erhalten. Die Erhöhung der Seitenbandleistung benötigt keine aufwendigen Sendervergrößerangen. Ferner benötigt man keine wesentliche gesonderte primäre, dem Sender zuzuführende Leistung und auch der Wärmeverbrauch erhöht sich nicht wesentlich.

Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel erläutert, das ein Doppeltseitenband-Doppler-VHF-Drehfunkfeuer jst. Natürlich kann die Erfindung auch bei einem Einzelseitenband- oder bei einem Wechselseitenband-Doppler-VHF-Drehfunkfeuer Verwendung finden.

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Claims

Patentansprüche

1. Doppler-VHF-Drehfunkfeuer mit einer zentralen Antenne, mehreren rundstrahlenden Antennen, die auf den Umfang eines Kreises, dessen Mittelpunkt die zentrale Antenne bildet, angeordnet sind, Mitteln zum Ausstrahlen einer mit einer Referenzwelle modulierten Trägerleistung von der zentralen Antenne, Mitteln zum Ausstrahlen wenigstens eines Seitenbandes einer Zwischenträgeramplitudenmodulation der Trägerwelle von wenigstens einer der auf dem Kreisumfang angeordneten Antennen und Mitteln zur Kommutierung der Seiteribandausstrahlung, um den Antennenring auf dem Kreisumfang zur Simmulierung einer rotierenden Quelle, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Antenne (2) im Vergleich mit den einzelnen Antennen im Antennenring einen höheren Antennengewinn in Richtung zum Horizont hin und über einen bestimmten Winkel über dem Horizont aufweist.

2. Drehfunkfeuer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Antenne (2) vertikal übereinander angeordnete Antennenelemente aufweist.

3. Drehfunkfeuer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Antennenelemente, welche die zentrale Antenne (2) bilden, Alford-Antennen sind.

4. Drehfunkfeuer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Strahlungscharakteristik (6, 6') der zentralen Antenne (2) so ausgebildet ist, daß die erwünschte Amplitudenmodulation der Trägerwelle durch den Hilfsträger in einem Höhenwinkelbereich von 0 bis +35 relativ gegenüber dem Horizont erzielt wird.

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