DE2445121A1 - Sendeausgangsmonitor - Google Patents

Sendeausgangsmonitor

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DE2445121A1 DE19742445121 DE2445121A DE2445121A1 DE 2445121 A1 DE2445121 A1 DE 2445121A1 DE 19742445121 DE19742445121 DE 19742445121 DE 2445121 A DE2445121 A DE 2445121A DE 2445121 A1 DE2445121 A1 DE 2445121A1
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Description

Patentanwälte WILCKfN &LAUFER
DR. HUGO WILCKEN · DIPL-ING. THOMaS WilCKEi* · DIPL.-CHEM. DR^WOLFGANGLAUFER
LOBECK LÜBECK
AMALGAMATED WIRELESS (AUSTRALASIA) LIMITED
47 York Street
Sydney, New South Wales (Australia)
Sendeausgangsmonitor
Die Erfindung betrifft einen Sendeausgangsmonitor, d.h. eine Vorrichtung» die auf Ausgangssignale eines Radio- bzw, Funksende^s anspricht und die eine charakteristische Anzeige liefert, wenn ein oder mehrere Parameter der Ausgangssignale von den Sollwerten mehr als eine spezifisierte Toleranz abweichen.
Monitore dieser Art werden oft verwendet und insbesondere, wenn der Sender nicht besetzt ist. Solche Monitore sind von besonderer Wichtigkeit, wenn der Sender ein Bestandteil einer F^adionavigationshilfe ist und wenn falsche Sendeausgangssignale zu gefährlichen Irrtümern führen können.
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LÜBECK 1 · Breite Straße 52-54 · Telefon (0451) 75888 # 8 MÜNCHEN 80 ■ Prinzregentenstraße 74 · Telefon (089) 4773(5«
Postscheck: Hamburg 138119-204 · Banken: Commerzbank LObeck (BLZ 23040022) Kto.-Nr. 390187 · Deutsche Bank München (BLZ 70070010) Kto.-Nr. 65/05432
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Monitor zu entwickeln, um Fehler bei den Sendeausgangssignalen festzustellen, die durch die bekannten herkömmlichen Vorrichtungen nicht festgestellt werden können. Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wird der Monitor dazu verwendet, das Fehlen einer Ausstrahlung bzw. Aussendung von einem oder mehreren einer Mehrzahl von Antennenelementen festzustellen. Diese Ausführungsform der Erfindung ist nicht auf diese Verfahrensweise beschränkt und wird insbesondere bei der Doppler-Rundstrahlenden Kursfunkfeuervorrichtung mit sehr hoher Frequenz verwendet (Doppler VHF Omnirange (DVOR) Equipment). Bei dieser Vorrichtung werden verhältnismässig hohe Ansprüche gestellt und daher wird die vorliegende Erfindung anhand eines solchen Systems beschrieben.
Das rundstrahlende Kursfunkfeuer mit sehr hoher Frequenz (VHF Omnirange (VOR) ) ist die Standard-Kurzstrecke-Navigationshilfe für Flugzeuge. Diese Art der Navigationshilfe ist gut bekannt und wird auf der ganzen Welt verwendet, so daß eine Beschreibung im einzelnen nicht notwendig erscheint. Ein Standardsignal sehr hoher Frequenz hat zwei hauptsächliche Komponenten: (a) ein 30 Hz A.M.-Signal, das auf einen Stations-RadiofSequenz-Träger bis zu einer Modulationstiefe bzw. Modulationsgrad von 30 % Amplituden moduliert ist und (b) ein 9960Hz Hilfstrggersignal (subcarrier signal), das auf dem Stations-Radiofequenz-Trgger (station RF carrier) bis zu einer Tiefe von 30 % Amplituden moduliert ist. Dieses 9960Hz Hilfstrggersignal ist wiederum frequenzmoduliert durch ein 30Hz Signal mit einem Modulationsindex von 16. Eine mitwirkende Vorrichtung im Flugzeug misst die Phase des zweiten 30Hz-Signals in Relation zu dem vorhergehenden Signal und leitet von
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dieser Messung den Peilwinkel der Station vom Flugzeug ab.
Das Doppler-VOR-System (DVOR) ist eine Weiterentwicklung des VOR-Systems, das eine größere Genauigkeit ergibt und dies insbesondere bei Aufstellungsorten , bei denen die Reflektton eines gesendeten Signals durch natürliche oder künstliche Objekte zu einem Problem wird. Das System ist bekannt und eine Ausführungsart ist in der Literatur beschrieben, wie beispielsweise "A Double-Sideband Doppler BHF Omnirange Beacon" Johnson and Lee, Proc. IREE Australia, Band 34, No. 5, Juni 1973.
Bei einem Doppler- VOR-System wird der 9960Hz-Hilfsträger (der die 3OHz-Frequenzmodulation enthält) durch Aussendung eines RF-Signals von einer kreisförmigen Anordnung von Antennen erzeugt. Ein RF-Signal wird aufeinanderfolgend um einen Ring von Antennen geschaltet und erzeugt bei 30Hz eine 30Hz-Frequenzmodulation auf dieses RF-Signal. Das RF-Signal ist als das "Seitenband" Signal bekannt und wird "im Raum" mit dem Signal vermischt, das von einer Antenne ausgestrahlt wird, die sich im Zentrum des Ringes befindet. Dieses zweite RF-Signal wird als das "Träger"-Signal bezeichnet.
Die Trägersignale und Seitenbandsignale unterscheiden sich in der Frequenz durch nominal 9960Hz. Auf diese Weise wird durch die Addition dieser beiden Komponenten im Raum eine 9960Hz Amplitudenmodulation auf dem Trägersignal mit einer 30Hz Frequenzmodulation auf dem9960Hz Signal erzeugt. Um eine 30 %ige Modulationstiefe auf dem Träger zu erzeugen, tst eine Gesamtseitenbandleistung erforderlich, die 0,045 de·- Trägerle istung entspricht.
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Die Seitenbandleistung kann ausgestrahlt werden entweder (a) als ein separates Signal, das nur von einem Teil des fringes ausgestrahlt wird, d.h. ein einzelnes Seitenbandsystem, das entweder das obere oder das untere Seitenband verwendet, oder (b) zwei RF-Signale werden simultan von zwei diametral gegenüberliegenden Seiten des Ringes ausgestrahlt, d h. ein doppeltes Seitenbandsystem wird verwendet und zugleich die oberen und die unteren Seitenbänder ausgestrahlt, oder (c) die oberen und die unteren Seitenbänder werden der Reihe nach von diametral entgegengesetzten Seiten des Ringes ausgestrahlt, d.h. mittels eines alternierenden Seitenbandsystems.
Bei jedem dieser Systeme wird das Seitenbandsignal oder die Settenbandstgnale von einer Antenne zu der anderen Antenne um den gesamten Ring aufeinanderfolgend geschaltet. Wenn eine Antenne versagt, d.h. wenn diese aufhfcrt zu strahlen bzw. zu senden, dann wird ein Fehler in die Peilwinkelinformation (bearing information) eingeführt, die in den 30Hz FM auf dem 9960Hz Hilfsträger enthalten ist. Die Größe dieses Fehlers hängt ab von der Art des verwendeten Systems wie später dargelegt wird.
Da die Peilinformation auf dem Phasenverhältnis zwischen der Referenz-Phase und der variablen Phase beruht, ist es notwendig, sicherzustellen, daß das Phasenverhältnis nicht durch einen Fehler im Funkfeuer gestört wird und das ausgestrahlte Signal wird in dieser Hinsicht überwacht. Bei einem System wird dies dadurch erreicht, daß die Kontrollantennen bzw. die Monitorantennen außerhalb und um den Rng angeordnet werden und mit der Phasenmeßvorrichtung verbunden werden. Ein Abweichen von dem korrekten Fadenverhältnis ruft einen Alarm hervor und schaltet das DVOrv Funkfeuer ab. Eine ähnliche Situation kann dann entstehen,
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wenn eine Mehrzahl von ausstrahlenden bzw. aussendenden Elementen in Verwendung sind; jedoch möglicherweise mit anderen Kriterien wie beispielsweise einer Strahl urigsdiagrammver ze r rung aufgrund derer ein Alarm au&jelöst wird oder die Abschaltung beruht.
Bei einer bekannten Anordnung werden beispielsweise drei Kontrollantennen bzw. Monitorantennen um das DVOR-Funkfeuer angeordnet und in Intervallen von annähernd 120 aufgestel wird dann ah jedem der drei Punkte gemessen.
und in Intervallen von annähernd 120 aufgestellt Die Stationspeilung
Jedoch haben Messungen mit einem doppelten Seitenband DVOF^-System ergeben, daß bestimmte FSUe von diametral entgegengesetzten Antennenfehler vorkommen können, die allein durch die Peilmessungen nicht festgestellt werden können, wenn ein nahes FeidköntroUantennensystem verwendet wird., das'mehr als 150 m vom Funkfeuer liegt ■
Es wurde folglich festgestellt, · daß dieses System nicht alle Fehler feststellt Es -besteht die Möglichkeit, daß eine oder mehrere der Ringantennen aufhören zu strahlen, was beispielsweise durch einen Schaltfehler verursacht werden kann. In den einzelnen Seitenbandsystemen und den- alternierenden Seitenbandsystemen verursacht das Versagen einer einzelnen Antenne eine momentane Unterbrechung der Strahlung des variablen Fadensignales, wodurch eine "Einkerbung" in dem Signal entsteht, das durch ein Flugzeug empfangen wird. Dadurch wird ein größerer Peilungsfehler verursacht. Bei dem doppelten Seitenbandsystem wird das variable Fadensignal in der Amplitude gestört durch das Versagen einer der Ringantennen, wodurch ein geringerer Peilfehler erzeugt wird. Jedoch erzeugt ein Versagen von zwei diametral entgegengesetzten
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Antennen einen größeren Peilfehler. Diese Fehler können durch die zur Zeit bekannten Messvorrichtungen nicht festgestellt werden.
Folglich liegt das Problem in der bestimmten Feststellung des Versagens bzw. des Fehlers einer einzelnen Antenne und im Falle des DVOFv-Systems in de* Feststellung einer "Einkerbung" in der nominalen 9960Hz Hilfsträge rf requenz.
Die Anordnung nach der Erfindung besteht lediglich aus einer Kontrollantenne bzw. Monitorantenne, die mindestens 75 m von einem DVOF<— Funkfeuer angeordnet ist. Die einzelne Monitorantenne kann in irgendeinem Teilwinkel um-das Funkfeuer (beacon) angeordnet werden. Das durch die Monitorantenne aufgefangene F^F-Signal wird verstärkt und erfasst, wobei es ein normales DVOR-Audiosignal bzw. Tonsignal erzeugt, 30Hz AM enthält, den 9960Hz-Hilfsträger wobei auch Identifizierungsund Sprechsignale vorhanden sind. Der 9960Hz Hilfsträger wird von dem zusammengesetzten Signal abgetrennt mittels Hochpaßfilter, Die beschriebene Anordnung ist die übliche Anordnung bei der Überwachung.
Jedoch verwendet diese Anordnung das abgetrennte Hilfsträgersignal für die Feststellung der versagenden Antennen. Bei einem DSB-DVOR*- System ver ursacht beispielsweise das Versagen von zwei diametral entgegengesetzten Antennen eine tiefe "Einkerbung" und erscheint auf dem abgetrennten Hilfsträger Bei der vorliegenden Erfindung wird die HOlte φηνβίορβ) des Hilfsträger untersucht, unm festzustellen, ob eine "Einkerbung" vorhanden ist. Das Vorhandensein einer Einkerbung in dem Hilfsträgersignal wird dazu verwendet, einen Alarm auszulösen um eventuell das Funkfeuer abzuschalten. Es konnte festgestellt werden,
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daß die Einkerbung, die durch zwei diametral entgegengesetzte versagende Antennen erzeugt wird, sehr tief ist, und die 9960Hz Amplitude am unteren Teil der Einkerbung gering ist zum Vergleich zu der 9960Hz Amplitude am oberen Teil.
Im ^allgemeinen besteht ein Sendeausgangsmonitor nach der Erfindung aus einer Antenne, einer Vorrichtung zum Verstärken und zum Erfassen bzw. Feststellen von Signalen, die von dem Sender emittiert und durch die Antennen aufgefangen werden, einer Vorrichtung zur Auswertung der wiedergewonnenen Modulation in Form eines vorbestimmten Kriteriums, das auf einer ausgewählten Modulationskomponente beruht, und einer Vorrichtung zur Feststellung eines Fehlers und zur Auslösung einer vorbestimmten Aktton, wenn das vorbestimmte Kriterium nicht e*»· halten wird.
Bei einem DVOR-Funkfeuersystem ist ein Sendeausgangsmonitor nach der Erfindung gekennzeichnet durch eine Kontrollantenne bzw. Monitorantenne, die in der Nähe des Funkfeuers angeordnet ist, Vorrichtungen zum Verstärken und Erfassen von Signalen, die von dem Funkfeuer ausgestrahlt und von der Monitorantenne aufgefangen werden, Filtervorrichturgen zum Abtrennen der nominellen 9960khz Hilfsträger frequenz von der Modulation und zum Entfernen von Ober schwingungen (harmonics) von der Hilfsträge rf requenz, Fallweggleichrichter-Vorrichtungen zum Ableiten einer Serie von einseitig gerichteter Impulse bei der doppelten Frequenz des Hilfsträger, und Vorrichtungen, die auf die Abwesenheit von ein oder mehreren einseitig gerichteter Impulse ansprechen zwecks Feststellung eines Fehlers und zur Auslösung einer vorbestimmten Aktton bzw. Maßnahme.
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Daher wird ein bestimmtes Niveau ausgewählt, so daß ein Alarm ausgelöst wird, wenn das 9960Hz-Hilfstrggemiveau plötzlich unter dieses Niveau abfällt. Eine Einkerbung, die nicht dazu führt, daß der 9960Hz-Hilfstrgger unter ein Einkerbungs-Schwellenniveau abfällt, verursacht keinen Alarm. Dies ist normalerweise der Fall bei dem DSB DVOR-System, wenn lediglich eine Antenne versagt, wobei eine Einkerbung erzeugt wird (die jedoch nicht tief genug ist, um einen Alarm auszulösen). Während dies jedoch normalerweise der Fall ist, konnte festgestellt werden, daß in bestimmten Fällen des Versagens von e inzelnen Antennen tatsächlich eine Einkerbung verursacht wird, die tief genug ist, um einen Alarm auszulösen. Jedoch handelt es sich hier nur um einzelne Fälle. Auf jeden Fall wird die Schwelle so eingestellt, daß ein Alarm oder ähnliches bei einem erwünschten Niveau ausgelöst wird.
Eine Ausführungsform eines Sendeausgangsmonitors nach der Erfindung wird im folgenden beschrieben im Zusammenhang mit einem DSB DVOR-System und anhand der beiliegenden Zeichnung. Eine Probe der ausgestrahlten Energie wird durch eine einzelne Monitor antenne 1 aufgefangen und in einen RF-Verstärker und einem Detektor 2 eingespeist. Der ei— fasste Ausgang wird in einem Hochpaßfilter 3 gefiltert, um den 9960Hz-Hilfsträger abzutrennen.
Der abgetrennte Hilfsträger wird dann durch ein Oberwellenfilter 4 durchgeführt, um die Oberwellenbestandteile zu entfernen, die in dem Hilfsträgersignal eventuell vorhanden sein können. Diese Oberwellenbestandteile werden in einem DSB DVOR-System verursacht durch etwas fadenfalsche RV-Signale, ein Problem, das dieser Art eines Systems eigentümlich ist. Daraus ergibt sich, daß in einer Anordnung nach der Er-
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— 9 —
findung das Oberwellenfilter ein fakultatives Element ist, das von der Anwendung der neuartigen Anordnung abhängt.
Der gefilterte Hilfsträger wird dann in einem Vollweggleichrichter 5 gleichgerichtet, um einen einseitig ausge richtetes nominelles 2OkHz Signal zu erzeugen, d.h. ein Signal bei der doppelten Frequent des 9960Hz (1OkHz) Hilfsträger. Diese wirksame Verdoppelung der Hilfstrggerfrequenz erhöht die Empfindlichkeit der Anordnung, daman mit einem einfachen Hüllendetektor Schwierigkeiten haben würde, die "Einkerbung" zu verfolgen. Wenn eine "Einkerbung" in dem Hüfstrggersignal vorhanden ist, dann wird diese in dem Ausgang des Gleichrichters 5 reproduziert.
Der gleichgerichtete Ausgang wird in einen Komparator 6 eingespeist, indem das "Einkerbungs"-Schwellenniveau eingestellt wird mittels einer Schwellenkontroll- bzw. F^guliervorrichtung 7. Wenn der Eingang zu dem Komparator die Schwelle übersteigt, dann wird ein "hoher" Ausgang erzeugt, während ein "niedriger" Ausgang erzeugt wird, wenn der Eingang diese Schwelle nicht übersteigt. Der Ausgang aus dem Komparator ist normalerweise eine Serie von in einer Richtung wirkenden togischen Impulsen, die bei diesem Beispiel bei einer nominellen 2OkHz Kate liegen. Falls sie doch eine "Einkerbung" in dem Hilfsträger vorhanden ist, dann bleibt der Eingang zu dem Komparator unter der "Einkerbungs"-Schwelle für eine entsprechende Zeit während der keine Ausgangsimpulse vom Komparator geliefert werden.
Der Impulsserienausgang aus dem Komparator wird dann einem, auslösenden bzw. ansteuernden("retriggerable") monostabilen Multivibrator 8 zugeführt. Dieser Multivibrator funktioniert wie ein normaler monostabiler Multivibrator in dem Ausmaße, daß er einen Ausgangsim-
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puls konstanter Breite erzeugt, wenn er ausgelöst wird Jedoch besitzt der Multivibrator auch die Eigenschaft, daß er wieder ausgelöst werden kann, bevor der Ausgangsimpuls zu Ende ist. Wenn auf diese Weise ein erster Trigger den Ausgang "hoch" gehen lässt und ein zweiter Trigger vorkommt, bevor der Ausgang auf "niedrig" zurückgefallen ist, dann bleibt der Ausgang "hoch" und beginnt seinen zeitlichen Kreislauf von neuem vom zweiten Triggerimpuls. Wenn daher die Triggerimpulse bzw. Steuerimpulse in geringeren Intervallen ankommen als die steuerungs- bzw. zeitbestimmende Periode, dann wird der Ausgang des Multivibrators 8 bei einem konstanten "hohen" Zustand behalten. Jedoch lässt die Gegenwart einer "Einkerbung" den Ausgang auf "ntedrtg" gehen.
Bei dem hier beschriebenen System hat der wiederauslösende monostabile Multivibrator eine zeitbesttmmende Periode von 75 Mikrosekunden. Da die Impulse vom Komparator bei diesem System (in der Abwesenheit einer "Einkerbung" ) jede 50 Mikrosekunden ankommen, wird der Ausgang "hoch" bleiben. Wenn jedoch eine "Einkerbung" in dem Hilfsträgersignal "erscheint, dann verschwinden die Komparatorimpulse für eine entsprechende Zeit und die Abwesenheit eines solchen Impulses lässt den Multivibrator "niedrig gehen" und zeigt das Vorhandensein einer "Einkerbung" an.
Der Ausgang aus dem wieder auslösbaren monostabilen Multivibrator wird einer Fehlerregistrie^vorrichtung 9 zugeführt und dort gespeichert Bei der Fehlerregistriervorrichtung 9 kann es sich um jede herkömmliche Vorrichtung handeln je nach de^ spezifischen Anwendung und diese kann R3ckstellvorrichtungen einschließen. Die Fehlerregistriervorrichtung wird
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verwendet, um eine erwünschte Maßnahme nach dem Vorkommen und dem Erfassen eines Fehlers auszulösen, wie beispielsweise ein Abschalten des Funkfeuers, das Auslösen eines Alarms oder jede andere erwünschte Maßnahme.
Den obigen Ausführungen ist zu entnehmen, daß ein Fehler nicht nur dann festgestellt und registriert wird, wenn eine "Einkerbung" entsteht, sondern auch wenn aus irgendeinem Grunde der Hilfsträger unter das Niveau abfällt, das notwendig Ist, um das Schwellennlveau In der Monitorvorrichtung zu erreichen. Dies kann beispielsweise dann passleren, wenn die f^F-Phase bei einem DSB DVON^System sich verschiebt und eine hohe Menge an 60Hz AM auf dem Hilfsträger verursacht. Auf diese Welse kann ebenfalls eine hohe Hilfsträger-Amplltudenmodulatlon festgestellt werden und das Schwellennlveau kann so eingestellt werden, daß es einen Fehler registriert, wenn die Hilfsträger-Amplitudenmodulation einen bestimmten Wert überschreitet. Dadurch wird der zulässigen Nähe der Monitorantenne zum Funkfeuer eine Beschränkung auferlegt von annähernd 75 m wie früher schon erwähnt, da eine nähere Anordnung der Monitorantenne eine Erhöhung der Hilfsträger 60Hz-Amplltudenmodulatton verursachen würde aufgrund der Wirkung dieser Nähe. Die Anordnung nach der Erfindung verwendet lediglich eine Monitorantenne und kann bei jeder bekannten Art eines DVOR-Systems angewendet werden, die verwendete Schaltung ist nicht kritisch und erlaubt eine leichte Feldeinstellung wie beispielsweise die Einstellung des Schwellennlveaus. Die Anordnung nach der Erfindung ist sehr betriebssicher und zuverlässig und kann in einem System In der Art und Welse eingebaut werden, daß ein Fehler
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registriert wird, wenn die Arbeitsleistung der überwachten Vorrichtung abfällt oder wenn beim Monitor selbst ein Fehler entsteht.
Die Anordnung nach der Erfindung wurde im Zusammenhang mit einem DSB DVOF^-System beschrieben. Sie kann jedoch mit jedem anderen DVOR-System verwendet werden.
Patentansp rüche: - 13 - ■
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Claims (2)

  1. 2445 Ί 2
    Patentansp rüche
    i Sendeausgangsmonito^ bestehend aus einer Antenne (1) und einer Vorrichtung (2) zum Verstärken und Erfasser von Signalen, die von
    durch
    dem Sender ausgestrahlt und die Antenne (1) aufgefangen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeausgangsmonitor zusätzlich Vorrichtungen (3, 4, 5, 6) zum Auswerten der wiedergewonnenen Modulation besitzt in Form eines vorbestimmten Kriteriums, das auf einer ausgewählten Modulationskomponente beruht, und Vorrichtungen (7, 8, 9) zum Erkennen eines Fehlers und zum Auslösen einer vorbestimmten Maßnahme, nachdem ein vorbestimmtes Kriterium nicht erhalten worden ist.
  2. 2. Sendeausgangsmonitor in einem Doppler-Rundstrahlendes Kursfunkfeuersystem mit sehr hoher Frequenz bestehend aus eine·" Monitorantenne (1), die in der Nähe des Funkfeuers angeordnet ist, und Vorrichtungen (2) zum Verstärken und Erfassen von Signalen, die vom Funkfeuer imitiert und von der Monitorantenne (1) aufgefangen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeausgangsmonitor weiterhin Filtervorrichtung en (3, 4) besitzt zum Abtrennen der nominellen 996OkHz Hilfsträgenßpequenz von der Modulation und zum Entfernen der Oberwellen von der Hilfsträgerfrequenz, VoIlweggleichrichter ( 5) zum Ableiten einer Serie von einseitig gerichteten Impulsen bei der doppelten Frequenz des Hilfsträgers, und Vorrichtungen (6, 7, 8, 9), die auf das Fehlen von einem oder mehreren der einseitig ausgerichteten Impulse ansprechen zum Fvegist^ieren eines Fehlers und
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    zum Auslösen einer vorbestimmten Maßnahme.
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DE2445121A 1971-09-14 1974-09-20 Monitor zur Fehlererkennung Expired DE2445121C2 (de)

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