DE2454305A1

DE2454305A1 - Empfaenger fuer ein phasenvergleichs- funknavigationssystem

Info

Publication number: DE2454305A1
Application number: DE19742454305
Authority: DE
Inventors: Derek John Phipps
Original assignee: Decca Ltd
Current assignee: Decca Ltd
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1974-11-15
Publication date: 1975-05-28
Also published as: JPS5621107B2; NO142322B; FR2251826A1; GB1468017A; DK596874A; NO744110L; DK141710C; US3974502A; SE7414384L; SE404967B; JPS50114192A; DK141710B; FR2251826B1; NO142322C

Description

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

DECCA LIMITED

Decca House, 9 Albert Embankment

London, SE1 7SW, England

Empfänger für ein Phasenvergleichs-Funknavigationssystem

Die Erfindung bezieht sich auf Phasenvergleichs-Funknavigationssysteme, bei denen in Abstand voneinander angeordnete SendeStationen phasenstarre Signale in einer Zeiteinteilungsfolge bzw. zeitlichen Folge auf einer oder mehreren unter-? schiedlichen Frequenzen aussenden und bei denen die Signale von den in Abstand voneinander angeordneten Stationen in einem Empfänger in der Phase verglichen werden.

Wenn die ausgesendeten Signale unterbrochen sind oder unter anderen Umständen ausgesendet werden, und zwar in einer solchen Weise, daß die zu vergleichenden Signale nicht kontinuierlich zur Verfügung stehen, wenn sie für Vergleichszwecke benötigt werden, ist es erforderlich, in dem Empfänger Phasenspeicher vorzusehen. Derartige Phasenspeicher sind im

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wesentlichen aus Oszillatoren gebildet, die in ihrer Phase durch die entsprechend empfangenen Signale mitgezogen werden, wenn diese verfügbar sind. Die betreffenden Oszillatoren dienen dazu, ein kontinuierliches Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen, welches kennzeichnend ist für die Phasen der intermittierend verfügbaren Signale.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen betriebssicheren Empfänger der eingangs genannten Art mit relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand zu schaffen.

Gemäß der Erfindung ist in einem Empfänger für ein Phasenvergleichs-Funknavigationssystem ein Phasenspeicher vorgesehen, der ein kontinuierliches Ausgangssignal mit einer Phase bzw. Phasenlage abgibt, die durch die Phase bzw. Phasenlage eines empfangenen Hochfrequenzsignals mitgezogen ist. Dieser Phasenspeicher enthält einen steuerbaren Oszillator, der bei einer Frequenz arbeitet, die wesentlich höher ist als die zu empfangende Hochfrequenz. Ferner ist ein Frequenz-Synthesisator bzw. ein mit Frequenzsynthese arbeitender Normalfrequenzgenerator vorgesehen, der von dem betreffenden Oszillator her gespeist wird, um eine ausgewählte Überlagerungsfrequenz zu liefern, die ein Vielfaches einer ersten Submultiplen bzw. eines ersten Wenigfachen der Oszillatorfrequenz ist. Mit dem Oszillator ist ferner ein Frequenzteiler verbunden, der ein Ausgangssignal abgibt, dessen Frequenz ein zweites Wenigfaches bzw. Submultiples der Oszillatorfrequenz ist. Das zweite Wenigfache ist dabei ein weiteres Vielfaches des ersten Wenigfachen. Darüber hinaus ist ein Mischer vorgesehen, der die Überlagerungsfrequenz von dem Normalfrequenzgenerator mit dem empfangenen Signal mischt, um ein Zwischenfrequenzsignal zu liefern. Schließlich ist ein Phasenvergleicher vorgesehen, der die Phase des Zwischenfrequenzsignals mit der Phase des Teiler-Ausgangssignals

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vergleicht, um ein Steuersignal abzugeben, das als Frequenzregelsignal dem Oszillator zugeführt wird, um diesen in bezug auf das empfangene Signal in der Phase mitzuziehen.

Unter Verwendung der oben beschriebenen Anordnung kann der Normalfrequenzgenerator zur Lieferung einer solchen Überlagerungsfrequenz eingestellt werden, daß das Zwischenfrequenz-Ausgangssignal des Mischers von derselben Frequenz ist wie das Teiler-Ausgangssignal. Der Phasendiskriminator bewirkt eine solche Steuerung bzw. Regelung des Oszillators, daß dieser auf die geeignete bzw. in Frage kommende Frequenz gebracht wird. Diese Anordnung ermöglicht, die Zwischenfrequenz völlig unabhängig von der Hochfrequenz zu wählen. Allgemein ausgedrückt heißt dies, daß die Hochfrequenz des Systems unabhängig von der Zwischenfrequenz gewählt werden kann, und zwar abgesehen von der Forderung, daß beide Frequenzen Vielfache eines gemeinsamen Wenigfachen sind.' Dieses gemeinsame Wenigfache ist die Frequenzstufe in dem Normalfrequenzgenerator; das betreffende gemeinsame Wenigfache kann sehr klein sein. In einem typischen System mit Hochfrequenzen bzw. Funkfrequenzen in der Größenordnung von 1600 bis 5000 kHz können Stufen von 100 Hz verwendet werden. Die Anordnung der vorliegenden Erfindung bringt daher große Vorteile in einem System mit sich, in welchem es erforderlich ist, irgendeine Hochfrequenz bzw. Funkfrequenz über ein relativ breites Band auszuwählen.

Der Empfänger für ein Phasenvergleichs-Funknavigationssystem vergleicht Signale, die er von örtlich getrennten bzw. von in Abstand voneinander vorgesehenen Stationen empfangen hat.

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Gesonderte Phasenspeicher können für jedes zu speichernde Signal vorgesehen sein; für sämtliche Signale derselben Frequenz kann jedoch derselbe Normalfrequenzgenerator, Mischer und Phasendiskriminator verwendet werden, und zwar mit einem gesonderten Oszillator und Teiler für jedes Signal. Die Verbindungen können durch eine Zeitsteuerschaltung durchgeschaltet werden, und zwar synchron mit der Folge von Übertragungen von den Stationen her, so daß jeder Oszillator während der passenden Übertragung in der Phase mitgezogen ist. Vorzugsweise wird der Normalfrequenzgenerator stets von demselben Oszillator her angesteuert. Es ist somit möglich, in dem Empfänger eine Anzahl von Oszillatoren vorzusehen, deren jeder. Phasenspeicher für gesonderte Übertragungen bildet, die lediglich intermittierend ausgesendet sein mögen, z.B. in einer zeitlichen Reihenfolge.

Wenn mehr als eine Frequenz ausgesendet wird, muß die Normalfrequenzgeneratoreinrichtung eine weitere Überlagerungsfrequenz oder weitere Überlagerungsfrequenzen bereitstellen, vorausgesetzt, die empfangenen Signale sind in einer zeitlichen Folge verfügbar. Dabei ist lediglich ein einziger Mischer und Phasendiskriminator erforderlich.

Im Gegensatz zu früheren Arten eines Empfängers mit gesonderten Überlagerungskanälen für gesonderte Signale und Empfängern mit gesonderten Phasendiskriminatoren für jeden Phasenspeicher vermeidet die Verwendung von gemeinsamen Schaltungen Differenzphasenverschiebungen. Auf diese Weise ist jegliche Forderung nach einer Referenzbildung bzw. Bezugnahme vermieden. Dadurch, daß die Frequenzänderung innerhalb der phasenstarren Schleife erfolgt, ist jegliche

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Forderung nach einer Hochfrequenzstabilität des Überlagerungsoszillators und Ausgleich von Phasenverschiebungen auf Grund der Überlagerungsschaltungen vermieden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist in einem Phasenvergleichs-Funknavigationssystem, in welchem phasenstarre Hochfrequenzsignale von örtlich getrennten Stationen ausgesendet werden, eine der Stationen, die nachstehend als Hauptstation bezeichnet wird, zumindest einen Normalfrequenzgenerator und einen Oszillator auf, der an den Normalfrequenzgenerator oder an jeden Normalfrequenzgenerator ein Eingangssignal mit einer Frequenz abgibt, die viele Male höher ist als die erforderliche ausgestrahlte Frequenz oder die ausgestrahlten Frequenzen. Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, die ein Signal oder Signale bei einer Hochfrequenz oder bei Frequenzen aussenden, welche durch den Oszillator und den Normalfrequenzgenerator oder die Normalfrequenzgeneratoren bestimmt sind.Darüber hinaus sind zwei oder mehr Sekundär-Stationen vorgesehen, die Empfangseinrichtungen für den Empfang der Signale, die von der Hauptstation ausgesendet worden sind, und Sendeeinrichtungen für die Aussendung von Signalen derselben Frequenr zen oder zumindest einer derselben Frequenzen enthalten, die phasenstarr zu den entsprechenden FrequenzSignalen von der Hauptstation sind. Der jeweilige Empfänger weist Einrichtungen für den Empfang der ausgesendeten Signale auf. Ferner ist ein ste'uerbarer Oszillator, nachstehend als Hauptoszillator bezeichnet, vorgesehen. Außerdem ist ein Normalfrequenzgenerator für jede zu empfangende Frequenz vorgesehen. Der jeweilige Normalfrequenzgenerator weist den Hauptoszillator

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als Eingangssignalquelle auf. Mit dem betreffenden Hauptoszillator ist ein Teiler verbunden, der die Oszillatorfrequenz auf ein Wenigfaches dieser Frequenz untersetzt. Mit Hilfe eines Mischers wird das Ausgangssignal des Normalfrequenzgenerators oder des jeweiligen Normalfrequenzgenerators mit empfangenen Signalen gemischt. Ein Phasenvergleicher vergleicht die Phasenlage des Ausgangssignals des Mischers mit der des Ausgangssignals des Teilers. Mit Hilfe von Einstelleinrichtungen wird der bzw. der jeweilige Normalfrequenzgenerator derart eingestellt, daß die beiden Eingangssignale für den Phasenvergleicher auf jedes empfangene Signal hin dieselben Frequenz besitzen, nämlich die des Teilerausgangssignals. Mit Hilfe von Abgabeeinrichtungen wird das Ausgangssignal des Phasendiskriminators als Frequenzsteuersignal an den Hauptoszillator abgegeben, wenn Signale einer Frequenz von der Hauptstation empfangen werden. Darüber hinaus ist eine Vielzahl von weiteren Oszillatoren und zugehörigen Teilern vorgesehen, und zwar entsprechend jeder der übrigen Sendungen bzw. Übertragungen von örtlich getrennten Sendestationen. Schließlich sind Schalteinrichtungen vorgesehen, die das Ausgangssignal des Diskriminators als Phasensteuersignal an die passenden Oszillatoren während Perioden der Aufnahme jeder der übrigen Übertragungen abgeben, wodurch die Oszillatoren in dem Empfänger jeweils in der Phase durch die entsprechende Übertragung mitgezogen werden bzw. zu dieser Übertragung phasenstarr sind.

In der oben beschriebenen Anordnung weist der Empfänger lediglich einen einzigen Phasendiskriminator auf, der für sämtliche empfangenen Signale benutzt wird. Die phasenstarre

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Schleife enthält das Überlagerungssystem; infolgedessen bilden die verschiedenen Oszillatoren - obwohl bei Frequenzen gearbeitet wird, die vollständig unterschiedlich von den ausgesendeten Frequenzen sind und die vorzugsweise viele Male größer sind als diese ausgesendeten Frequenzen - Phasenspeicher für jedes der ausgesendeten Signale. Diese Phasenspeicher können auf derselben Nennfrequenz liegen, und vorzugsweise liegen sie auch auf derselben Nennfrequenz. Dennoch unterscheiden sich die Frequenzen ein wenig, und zwar auf Grund der unterschiedlichen Dopplereffekte, die durch unterschiedliche Geschwindigkeiten der Relativbewegung des Empfängers in bezug auf die verschiedenen Sender hervorgerufen werden. Mit Hilfe von vorgesehenen Anzeigeeinrichtungen kann die Phasenbeziehung zwischen irgendeinem Paar von Oszillatoren, die Speicher der ausgesendeten Signale derselben Frequenz bilden, verglichen und angezeigt werden, so daß eine Standortinformation geliefert wird.

In einem Mehrfrequenzsystem, in dem SendeStationen veranlaßt sind, Signale mit mehr als einer Frequenz in einer zeitlichen Folge auszusenden, sind vorzugsweise die Hauptstations-Normalfrequenzgeneratoren so ausgelegt, daß sie Ausgangssignale abgeben, die mit einem in der Frequenz untersetzten Ausgangssignal des Oszillators in der Hauptstation gemischt werden, um die benötigten Hochfrequenzen zu liefern. In jeder der Sekundär-Stationen mag ein Normalfrequenzgenerator für jede auszusendende Frequenz vorgesehen sein, ferner ein Phasenspeicheroszillator entsprechend dem Oszillator in der Hauptstation, ein Sendeoszillator, ein Teiler zur Untersetzung der Übertragungsoszillatorfrequenz und ein Mischer zum Mischen des mit der untersetzten Frequenz auftretenden

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Signals mit dem Ausgangssignal des Normalfrequenzgenerators, um die erforderlichen Sendefrequenzen zu erhalten. Die Phasensteuerung der sequentiellen Übertragungen kann dadurch bewirkt "werden, daß der Übertragungsoszillator sequentiell gesteuert wird, und zwar in Übereinstimmung mit einem Phasenvergleich zwischen dem ausgesendeten Signal und einem Signal von einem in Frage kommenden Speicheroszillator. Wenn das System in einem Hyperbelbetrieb mit festliegenden Sendestationen betrieben wird, dann ist lediglich ein einziger Speicheroszillator in den Sekundär-Stationen erforderlich. Beim Arbeiten in einem zirkulären Betrieb bzw. Kreisbetrieb, bei dem eine der SendeStationen sich auf einem beweglichen Fahrzeug bzw. Wagen befindet, treten Dopplerphasenverschiebungen zwischen den Übertragungen auf. Aus diesem Grunde sind, wie dies an anderer Stelle beschrieben wird (siehe britische Patentanmeldung Nr. 53183/73), vorzugsweise weitere Speicheroszillatoren in jeder Sekundär-Station vorgesehen, und zwar entsprechend jeder der weiteren Frequenzen, die von der Hauptstation ausgesendet werden. Mit Hilfe von Phasen-Mitzieheinrichtungen wird jeder der Oszillatoren in der Phase auf das in Frage kommende empfangene Signal mitgezogen. Mit Hilfe von Phasen-Mitzieheinrichtungen werden die ausgesendeten Signale in bestimmter Phasenbeziehung zu den in Frage kommenden Oszillator-Ausgangssignalen gehalten.

An Hand von Zeichnungen wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Zeitdiagramm die zeitliche Steuerung von Übertragungen von einer Anzahl von SendeStationen eines Phasenvergleichs-Funknavigationssystems.

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Fig. 2 zeigt in einem Blockdiagramm eine Hauptsendestation.

Fig. 3A und 3B zeigen zusammen in einem Blockdiagramm eine der Sekundär-SendeStationen.

Fig. 4A und 4B zeigen zusammen in einem Blockdiagramm einen Empfänger.

Das unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachstehend näher beschriebene besondere Navigationssystem weist eine Hauptsendestation auf, die ein Synchronisiersignal während einer Dauer von 20 Millisekunden aussendet. Auf die Aussendung dieses Synchronisiersignals folgt eine Übertragung bei einer Frequenz f1 während 20 Millisekunden und sodann bei einer Frequenz f2 während 20 Millisekunden. -Jede der Sekundärstationen sendet die Frequenz f1 während 20 Millisekunden und daraufhin die Frequenz f2 während 20 Millisekunden. Der Zyklus läßt bis zu fünf Sekundärstationen zu. Bei lediglich einer Sekundärstation liefert das System eine Standortlinieninformation. In gewissen Fällen wird eine einzige Reihe von Standortlinien verwendet; so kann z.B. ein einziger Satz von konzentrischen Standortlinien für eine Meeres-Suche verwendet v/erden. Die beiden Stationen könnten als feste Stationen verwendet werden, und ferner könnte ein Empfänger auf einem Fahrzeug verwendet werden, so daß die beiden Stationen die Grundlinie eines Einzel-Hyperbelmusters bilden. Es könnte aber auch eine der Stationen auf einem Fahrzeug vorgesehen sein, so daß das System eine Entfernungsinformation liefert. Im allgemeinen würden zwei . oder mehrere SekundärStationen für eine Standortpeilung verwendet werden. Irgendein Stationspaar kann die Grundlinie eines Musters von Standortlinien bilden, sofern - wie bei einer Ausführungsform des Empfängers - Einrichtungen vorgesehen sind, die die Phase von irgendwelchen zwei empfangenen Signalen derselben Frequenz vergleichen. Somit können in einem Hyperbel-Navigationssystem vier Stationen sechs Sätze

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von Hyperbel-Standortlinien liefern, während sechs Stationen 15 Sätze von Hyperbel-Standortlinien liefern können.

Bei einer einzigen Frequenz kann das System als Gemeinschafts-Hyperbel system mit drei bis sechs Stationen ausgelegt sein, und zwar entsprechend dem geforderten Anwendungsbereich oder zur Erzielung von zwei kreisförmigen Mustern für bis zu vier Benutzern. Durch Anwendung von zwei oder drei Sekundärstationen in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Bereich ist eine Mehrfachbenutzer- bzw. Gemeinschafts-Standortpeilung erzielt. V/eitere Sekundärstationen können verwendet werden, um kreisförmige Muster für individuelle Benutzer zu liefern. Dies führt zum Arbeiten sowohl im Hyperbelbetrieb als auch im Zirkularen Betrieb.

Die beiden Frequenzen f1 und f2 liegen in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich von 1 6OO bis 5 000 kHz. Die Benutzung lediglich einer Frequenz liefert zwar eine genaue Standortinformation, wobei allerdings, was an sich bekannt ist, Mehrdeutigkeiten entstehen. Die zweite Frequenz f2 wird um einen geringen Prozentsatz unterhalb der Frequenz f1 gewählt; die Differenz zwischen Phasenwinkelbestimmungen bei den Frequenzen f1 und f2 liefert ein Grobmuster von Standortlinien zur Auflösung dieser Mehrdeutigkeiten. Bei zirkularen bzw. kreisförmigen Mustern kann die zweite Frequenz von weiteren Benutzern verwendet werden, wenn eine Grobinformation unnötig ist.

Die Frequenzen f1 und 12 brauchen nicht in harmonischem Verhältnis zueiner zu stehen. Wie später beschrieben wird, kann jede dieser Frequenzen gesondert von Normalfrequenzgeneratoren ausgewählt werden, die Frequenzen in 100 Hz-Stufen liefern. Zweckmässigerweise unterscheiden sich die beiden Frequenzen um Vielfache von 100 Hz.

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Die Synchronisierungsübertragung bzw. -sendung von der Hauptstation wird dazu benutzt, die Zeitsteuerung der Sekundärstations-Übertragungen und die Zeitsteuerung in dem Empfänger zu steuern. Die Synchronisierungsübertragung umfasst eine Phasenmodulation; die Phase der Übertragung bei der Frequenz f1 wird um +72 für zwei Perioden von 5 ms während der 20-ms-Periode dieser Übertragung verschoben.

Die in Fig. 2 dargestellte Hauptstation weist Normalfrequenzgeneratoren 10, 11 auf, die Signale der Frequenzen F1 bzw. F2 erzeugen, wobei F1 = f1 + 100 kHz und F2 = f2 + 100 kHz bedeuten. Die Frequenzen werden dabei durch Flügelrad-Steuer-, einrichtungen 12 bzw. 13 in Stufen von 100 Hz ausgewählt. Eine Signalgeneratore'inheit enthält einen temperaturstabilisierten quarzgesteuerten 1O-MHz-Oszillator 14 und einen 100- zu -1-Frequenzteiler 15, der ein 1O-MHz-Signal für

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die Normalfrequenzgeneratoren 10 und 11 und/1OO-kHz-Signal liefert, welches über eine Phasenschiebereinheit 16 an Gegentaktmodulatoren 17» 18 abgegeben wird, in denen das 1OO-kHz-Signäl mit den Signalen der Frequenzen F1 und F2 von den Normalfrequenzgeneratoren 10, 11 verknüpft wird, und zwar derart, dass Signale der Frequenzen f1 bzw. f2 erzeugt werden. In den 1OO-kHz-Eingängen beider Gegentaktmodulatoren 17y -18 sind Schmalbandfilter vorgesehen, um ein Störsignal der zweiten Oberwelle zu beseitigen und um den durch die Phasenmodulation eingeführten Übergangsvorgang zu formen. Die Ausgangssignale von den beiden Gegentaktmodulatoren 17, 18 werden mittels eines Verstärkers 19 verstärkt, durch ein Filter 20 hindurchgeleitet und ferner mittels der Einrichtung 21 verstärkt, bevor sie an einen Leistungsverstärker 22 abgegeben werden, um Signale zu erhalten, die über eine Antennen-Anpasseinheit 23 an eine Antenne 24 abgegeben werden. Die Phasenschiebereinheit enthält gesonderte Steuereinrichtungen 25, 26 für eine digital geschaltete Phasenverschiebung der Übertragungen

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mit den Frequenzen f1 bzw. f2. Bin von dem Oszillator 14 an die Phasenschiebereinheit 16 abgegebenes 1O-MHz-Eingangssignal ermöglicht, die Phasenverschiebung digital steuern zu können, und zwar in Schritten, die 1/100 eines Zyklus ausmachen.

Die beiden Normalfrequenzgeneratoren bzw. Frequenzsynthetisatoren 10, 11 ermöglichen, die Auswahl der Frequenzen F1 und F2 unabhängig vorzunehmen. Jede Frequenz kann in 100-Hz-Stufen gewählt werden. Der mit Frequenzsynthese arbeitende Normalfrequenzgenerator 10 liefert ferner/4-kHz-Signal, welches einer Zeitsteuereinheit 30 zugeführt wird, die den Zeitsteuerzyklus bzw. Zeitzyklus steuert.

Die Ausgangssignale der Zeitsteuereinheit 30 werden elektronischen Schaltern 33, 32 zugeführt, die die Zuführung der Eingangssignale zu den Gegentaktmodulatoren 17, 18 steuern. Der Schalter 31 ist während der Synchronisierungsperiode und während der Übertragungsperioden bei der Frequenz f1 geschlossen; demgegenüber ist der Schalter 32 während der Übertragungsperioden bei der Frequenz f2 geschlossen. Die Zeitsteuereinheit 30 gibt ferner ein Signal an den Phasenschieber 24 während'der Synchronisierungsübertragungen ab, um die 72 -Phasenverschiebung für zwei Perioden von 5 ms in jeder Synchronisierungsübertragung einzuführen.

In Figuren 3A und 3B ist in einem Blockschaltbild insgesamt ein Sekundärsender dargestellt. Dieser Sender weist eine Antenne 40 suf, die über eine Anpass-Schaltung 41 sowohl mit einem Leistungsverstärker 42 für das Senden als auch mit einer Empfangseinheit 43 für den Empfang verbunden ist. Die Empfangseinheit bzw. Empfängereinheit 43 enthält einen Breitbandverstärker 44, der eine Mischereinheit 45 speist, in der die Empfangssignale Signalen der Frequenzen F1 und F2 überlagert werden, die von den Normalfrequenzgeneratoren 46,47

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her kommen. Auf diese "Weise wird ein Ausgangssignal mit der Frequenz 100 kHz an einen Verstärker 48 abgegeben. Das sinusförmige Ausgangssignal des Verstärkers 48 gelangt durch einen Rechteckumformer 49 zu einem Phasendiskriminator

50 hin, in welchem das betreffende Signal während geeigneter dom . dem

Zeitspannen mit/einen oder mit/ anderen der 100-kHz-Signale von zwei örtlichen Signalgeneratpren verglichen wird, die

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nachstehend/01.1- und 01.2-Signalgeneratoren bezeichnet werden. Der 01.1-Signalgenerator enthält einen mittels eines Varactors gesteuerten 10-MHz-Oszillator 51 und einen 100-zu-1-Frequenzteiler 52. In entsprechender Weise enthält der 01.2-Signalgenerator einen mittels eines Varactors gesteuerten 10-MHz-Oszillator 53 und einen 100-zu-1-Frequenzteiler Diese beiden Signalgeneratoren werden, wie dies nachstehend noch erläutert werden wird, hinsichtlich der Frequenz und hinsichtlich der Phase durch die empfangenen Übertragungen ' bzw. Übertragungssignale mit den Frequenzen f1 bzw. f2 mitgezogen. Während der Dauer der Übertragungen von der Hauptstation sind die empfangenen Signale mit den Frequenzen f1 und f2 die von der Hauptstation empfangenen Signale. Wenn die Sekundärstation sendet, liefert das Ausgängssignal, das von dem Leistungsverstärker 42 an die Antenne 40 von der Anpasseinheit 41 abgegeben worden ist, Empfangssignale, die mittels des Diskriminators mit den AusgangsSignalen des 01.1- und 01.2-Signalgenerators verglichen werden. Der 1Ö-MHz-Oszillator 51 liefert ein Signal der betreffenden Frequenzen nicht nur an den Frequenzteiler 52, sondern ausserdem an. den F1-Normalfrequenzgenerator 46 und an den F2-Normalfrequenzgenerator 47. Diese mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgeneratoren 46, 47 weisen Flügelradsteuereinrichtungen 55 bzw. 56 auf, die eine Auswahl irgendeiner Frequenz in der geforderten Bandbreite in Schritt ten von 100 Hz ermöglichen.

Die Ausgangssignale der 100-zu-1-Teiler 52,54 werden einem

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Steuerschalter 57 zugeführt, der die Auswahl des einen oder anderen dieser beiden 100-kHz-Signale für die Abgabe an den zuvor erwähnten Phasendiskriminator 50 über einen Phasenschieber 58 ermöglicht. Der Phasenschieber 58 weist eine Zeitsteuereinrichtung für eine Zeitsteuereinheit 72 auf; er enthält manuell einstellbare Steuereinrichtungen 59, 60, die die Phasenverschiebung während der Übertragungen bei den Frequenzen f1 und f2 von der Sekundärstation einzustellen gestatten.

Das Ausgangssignal des Phasendiskriminators 50, das kennzeichnend ist für die Phasendifferenz der beiden Eingangssignale dieses Phasendiskriminators, wird einer Schalteinheit 61 zugeführt, die bewirkt, dass dieses Steuersignal von dem Diskriminator 50 zu den geeigneten Zeiten an die in Frage kommende eine Ausgangsleitung von vier gesonderten Ausgangsleitungen abgegeben wird. Die Schalteinheit 61 wird zu diesem Zweck von der Zeitsteuereinheit 72 gesteuert. Zwei dieser Leitungen 62, 63 führen das Analog-Ausgangssignal von dem Phasendiskriminator 50 den 10-MHz-0szillatoren 51, 53 als Frequenz-Eingangssteuersignale zu, um die beiden Signalgeneratoren 01.1 und 01.2 hinsichtlich der Frequenz und hinsichtlich der Phase auf die empfangenen Signale von der Hauptstation mitzuziehen. Die beiden, auf den Leitungen 64 und 65 auftretenden Ausgangssignale von der Schalteinheit 61 werden zwei weiteren Signalgeneratoren zugeführt, die nachstehend als 0x1-Signalgenerator und als 0x2-Signalgenerator bezeichnet werden. Diese beiden Signalgeneratoren stellen die Signalquellen dar, die für Übertragungen von der Sekundärstation während Übertragungsperioden auf den Frequenzen f1 bzw. f2 benutzt werden. Der 0x1-Signalgenerator enthält · einen varactor-gesteuerten·10-MHz-Oszillator 66 und einen 100-ZU-1-Frequenzteiler 67; demgegenüber enthält die 0x2-Signalquelle einen varactor-gesteuerten 10-MHz-Signalgenera»

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tor 68 und einen 100-zu-1-Frequenzteiler 69. Die 100-kHz-Ausgangssignale von den Teilern 67, 69 her werden einer Hochfrequenz-Ausgangseinheit 70 zugeführt, der ausserdemdie durch Frequenzsynthese von den Normalfrequenzgeneratoren 46, 47 gebildeten Signale der Frequenzen F1 und F2 zugeführt werden. Die Hochfrequenzeinheit 70 stimmt mit der Hochfrequenzeinheit in dem Hauptsender überein (welche Schalter 31, 32 Gegentaktmodulatoren 17, 18, einen Verstärker 19, ein Filter 20 und einen weiteren Verstärker enthält). Die betreffende Hochfrequenzeinheit liefert die benötigten Ausgangssignale mit den Frequenzen f1 und f2 an den Leistungsverstärker 42.

Der Phasenschieber 58 ist ein digitaler Phasenschieber. Um den Steuereinrichtungen 59, 60 zu ermöglichen, Phasenschritte zu liefern, die 1/100 eines Zyklus ausmachen, benötigt der betreffende Phasenschieber ein Eingangssignal dessen Frequenz genau das 100-fache der Frequenz des zu steuernden Signals ist. Diese Eingangssignale werden direkt von den zuvor erwähnten Oszillatoren 51, 53 über einen Schalter 71 geliefert.

Die zeitliche Steuerung des Betriebs der verschiedenen Schalter erfolgt mittels der zuvor erwähnten Zeitsteuereinheit 72, der von dem Normalfrequenzgenerator 46 ein 4-kHz-Eingangssignal axif der Leitung 73 zugeführt wird. Diese Zeitsteuereinheit gibt, auf der Leitung 74 Ausgangssignale zur Steuerung der zuvor erwähnten Schalter 57,51 ab, und zwar zum Zwecke der Auswahl von Eingangssignalen für den Phasendiskriminator 58 während der geeigneten Zeitspanne. Ausserdem gibt die betreffende Zeitsteuereinheit ein Steuersignal über eine Leitung 75 zu dem Phasenschieber 58 ab, und zwar zur Auswahl der in Frage kommenden Phasenverschiebung von den manuellen Steuereinrichtungen 59, 60 her. Auf einer Leitung 76 gibt die Zeitsteuereinheit 71 ein Signal an eine Auftaststeuereinrichtung 77 ab,

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die die Schalteinheit 61 zum Zwecke der Auswahl der in Frage kommenden Leitungen steuert, denen das Ausgangssignal des Phasendiskriininators 50 zuzuführen ist. Die Zeitsteuereinheit liefert ferner Signale über die Leitungen 78 an die Hochfrequenz-Ausgangseinheit 70, um die darin enthaltenen Schalter zu steuern, die den Schaltern 31"> 32 gemäss Fig. 2 entsprechen.

Die zyklische Ablauf folge der-Zeiifcsteuereinhe.it ist in Synchronismus mit dem tJbertragungszyklus von der Hauptstation auszulösen. Zu diesem Zweck ist eine Synchronisierungs-Diskriminator-Einheit 80 vorgesehen., .die, wie noch beschrieben werden wird,die notwendigen Schaltungen enthält, um die Phasenmodulation der von der Hauptstation empfangenen Signale "während der Synchronisierungsübertragung zu ermitteln und aus dieser Phasenmodulation den erforderlichen Zeit steuerimpuls für die Auslösung des Betriebs der Zeitsteuereinheit zu erzeugen. Die Zeitsteuereinheit ist im wesentlichen ein Zähler, der Ausgangssignale in geeigneten Zeitintervallen nach dem Auslöseimpuls abgibt,. Während der Synchronisierungs-Übertragung von der Hauptstation her wird das phasenmodulierte Signal in der Sekun&arstation mittels der Antenne 40 empfangenen und durch den Empfangskanal 44, 45, 48 geleitet, um dem Rechteckumformer 4g ein phasenmοdullertes 100-kHz-Eingangssignal zuzuführen. Das Ausgangssignal des Rechteckumformers 49 wird einem Eingang der Eingänge des Synchronisierungsdiskriminators 80 zugeführt. Dem anderen Eingang des betreffenden Diskriminators wird ein 100-kHz~Eingangs~ bezugssignal von dem Teiler 52 her zugeführt, Bas dem Synchronisi erungs-Diskriminator zugeführte phasenmodullerte Eingangssignal führt zur Abgabe eines Rechteck-Ausgangssignals von dem Synchronesierungsdiskriminators 80. Bevor die Sekundäre ta tion durch die Übertragungen von der Haupt-

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station mitgezogen wird., kann eine wenige Zyklen dauernde Differenz zwischen der Zwischenfrequenz im Verstärker und dem 100-kHz-Bezugssignal vorhanden sein, das von dem Teiler 52 abgeleitet ist. Zwischen den Vorderflanken treten die 5 ms breiten Synchronisierimgs-Phasenschieberimpulse jedoch effektiv in einem Zyklus eines 100-Hz-Signals auf, welches dennoch während der gegebenenfalls wenigen Zyklen nicht mitgezogen ist. Dieses Signal wird durch den Synchronisierungsdiskriminator ermittelt und einer digitalen Erkennung sschaltung zugeführt, die ein mit einer Impulsfrequenz von 1 kHz taktgesteuertes Schieberegister in der Diskriminatoreinheit 80 enthält. Die beiden 5-ms-Phasenschieberimpulse sind 10 ms voneinander getrennt, und zwar entweder bezüglich ihrer Vorderflanken oder bezüglich ihrer Rückflanken gemessen. Zweckmässigerweise werden positive Flanken ausgewählt, geformt und in dieses Schieberegister eingeführt. Dieses Schieberegister ist so ausgelegt, dass festgestellt wird, wenn Impulse 10 ms voneinander entfernt sind. Auf diese Weise werden Signale an ein UND-Glied abgegeben, welches die zweite und aktive Flanke des Triggerzustands erzeugt. Irgendwelche während, einer 10-ms-Korrelationszeitspanne auftretenden Zufallsimpulse sperren die Triggerfunktion. Somit liefert die Synchronisierungsdetektoreinheit 80 ein Ausgangssignal, das zeitlich abgestimmt ist in Übereinstimmung mit der empfangenen Synchronisierungsübertragung von der Hauptstation. Dieses Signal wird über eine "schnelle" monostabile Kippschaltung der Rück&tell-Leitung der Zeitsteuereinrichtung 72 zugeführt. Diese Zeitsteuereinrichtung 72 besteht aus einem Modulo-80-Teiler für das 4-kHz-Eingangssignal von dem Normalfrequenzgenerator 46 her, und zwar zur Steuerung eines Schieberegisters, welches die erforderlichen 20-ms-Zeitintervalle erzeugt. Obwohl zu Beginn der Übertragung von einer Kette bzw. Senderkette die örtlichen Signalgeneratoren 01.1 und 01.2 die Phasenspeicher für empfangene Signale darstellen, die weder in der

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Frequenz noch in der Phase durch die empfangenen Signale mitgezogen sind, ist somit die Ketten-Zeitsteuerung von der Synchronisierungs-Phasenmodulation auf die f1-Übertragung von der Hauptstation eingerastet. Die anfängliche Frequenzdifferenz zwischen der Zv/ischenfrequenz von der Hauptstation (f1) und den 100 kHz von dem 01-1-Signalgenerator 51 bzw. 52 her ist nicht bedeutsam. Die Zeitsteuereinheit 72 kann .infolgedessen nunmehr den Betrieb der verschiedenen Schalter während der in Frage kommenden Zeitspannen der verschiedenen Übertragungen von dem Hauptsender und den Sekundärsendern im Sendezyklus steuern. Der phasenstarre bzw. in der Phase mitgezogene Diskriminator 50 empfängt ein 100-kHz-Eingangssignal kontinuierlich von dem Empfänger; das in Frage kommende Bezugssignal wird jedoch an den zweiten Eingang während der benötigten Perioden angeschaltet, und das Ausgangssignal von dem Phasendiskriminator wird lediglich während der erforderlichen Zeitspannen ausgewählt, um die geeigneten Steuerungen zu erzielen. Bei dieser besonderen Ausführungsform wird der phasenstarre Diskriminator während einer 5-ms-Periode aktiviert, die 10 ms nach der Vorderflanke des relevanten 20-ms-Zeitsteuerimpulses beginnt. Während der Periode der f1-Übertragung von der Hauptstation her zieht der phasenstarre Diskriminator 50 den 10-MHz-Oszillator 51 in der Frequenz und Phase derart mit, dass das 100-kHz-Ausgangssignal von dem Teiler 52 in der Frequenz und in der Phase dem 100-kHz-Ausgangssignal von der Impulsformereinheit 49 entspricht, allerdings der durch die Steuereinrichtung 59 eingeführten Phasenverschiebung unterworfen ist. Während der f2-Übertragungen von der Hauptstation her zieht der Diskriminator 50 den Oszillator 53 derart mit, dass das Ausgangssignal des Teilers 54 die erforderliche Phasenbeziehung zu den empfangenen f2-Signalen hat. Es dürfte somit ersichtlich sein, dass der örtliche Signal-

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generator 01.1 nunmehr den Hauptphasenwert für die f1~l3bertragungen speichert. Der Oszillator- 51 arbeitet nunmehr auf der richtigen. Frequenz und Phase. Er steuert die Überlagerungsfrequenz-Noriaalfrequenzgeneratoren für die fi- und f2-Ubertragungen von den Sekundär stat ionen her. Es sei darauf hingewiesen^ dass Jegliche Änderung in der Frequenz oder in der Phase des Oszillators 51 eine entsprechende Änderung im Eingangssignal für den Mischer 45 und damit im Eingangs signal für den Phasen-Di skr imina tor 50 hervorruft, und zwar um einen Betrag, der von der Einstellung des Norffislfrequenzgenerators abhängt- Jegliche Frequenzoder Phasenverschiebung-in dem Oszillator 51 ruft eine 1/100 Frequenz- oder Phasenänderung auf der Bezugsseite des Diskriminators 50 hervor. Infolgedessen ist das Ausmaß der Steuerung des Oszillators etwa auf das Verhältnis der Tiormalfrequenzgenerator-Frequenz zu 100 kHz vermindert. Das Analog-Ausgangssignal des Diskriminators wird über die Leitung.62 dem Varactor-Steuereingang des Oszillators 51 zugeführt, und zwar mit solchem Yor ζ eichen, dass die Frequenz und die Phase auf die durch die empfangenen f1-Übertragungen dargestellte Frequenz und Phase gezogen wird.^l Auf diese ¥eise ist über einige wenige Systemzyklen die Frequenz und Phase des Phasenwert-Speicheroszillators 51 sichergestellt. -In ähnlicher Weise liefert der Diskriminator 50 ein Analog-Ausgangssignal auf- der Leitung 63, um den 10-ΙΙϊζ-Oszlllator 53 in der Frequenz und Phase auf die Frequenz und Phase zu ziehen, die durch.die empfangene f2-f!teertragung dargestellt ist- Es sei darauf -hingewiesen, dass in diesem Fall jegliche Änderung in der Frequenz oder Phase des Oszillators 53 lediglich auf die Bezugsseite des Biskriminators 50 zur Auswirkung kommt und nicht auf die Signal eingangs-* seite, da nämlich der Hormalfrequenzgenerator 47 durch den Oszillator 51 gesteuert wird.

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Wenn der 01.1-Oszillator 51 mitgezogen ist, ist das Bezugssignal das Signal mit der,Frequenz 100 kHz, das von dem 01.1-Oszillator abgeleitet ist. Dies bedeutet, dass die eintreffende 01.1-Übertragung überlagert wird einer Frequenz, die durch Frequenzsynthese von dem 01.1-Oszillator geliefert wird. Jegliche Differenz zwischen der 100-kHz-Z-wischenfrequenz und der 100-kHz-Frequenz, die von.dem 01.1-Oszillator abge-

^ ' eines ^ö

leitet ist, bewirkt die Erzeugung/Steuerausgangssignals von dem Synchronisierungs-Diskriminator zum Zwecke der Korrektur der Frequenz und Phase des 01.1-Oszillators.

Wenn die Phase des Speicheroszillators 01.2 mitgezogen ist, ist das Bezugssignal das Signal mit der Frequenz von 100 kHz, das durch Überlagerung einer Frequenz, die durch Frequenzsynthese von dem Phasenspeicheroszillator 01.1 bereitgestellt wird (der bereits auf die :C1 -Übertragung eingerastet hat bzw. durch diese mitgezogen wird), mit dem eintreffenden f2-Signal gewonnen ist. Dieses 100-kHz-Zwischenfrequenzsignal wird mit dem 1OO-kHz-Signal verglichen, das von dem Phasenspeicheroszillator 01.2 gewonnen ist; das Ausgangssignal des phasenstarren Diskriminators korrigiert die Frequenz und Phase des Oszillators 01.2.

Es dürfte ersichtlich sein, dass in dem für den Oszillator 01.1 beschriebenen Fall die Referenzbildung effektiv auf der 01.1-Seite des Diskriminators liegt, da nämlich der 01.1-Oszillator sowohl ein Signal mit der Frequenz von 100 kHz an den Diskriminator als auch das durch Frequenzsynthese gebildete Überlagerungsfrequenzsignal zur Erzeugung der Zwischenfrequenz liefert. In dem für den Oszillator 01.2 beschriebenen Fall erfolgt die Referenzbildung auf der Empfangssignalseite des Diskriminators, da die Überlagerungsfrequenz von dem Phasenspeicheroszillator 01.1 erzeugt wird, dessen Frequenz und dessen Phase bereits mitgezogen worden sind.

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In diesem Stadium ist die Zeitsteuerung jeder Sekundärstations-Steuereinheit auf den gespeicherten f1-Phasenwert eingerastet, der von der Hauptstation übertragen wird. Ausserdem ist in der betreffenden Steuereinheit ein f2-Phasenwert gespeichert. Wenn die Stationen alle festliegen, werden diese Phasendaten durch die empfangenen Übertragungen bzw. Übertragungssignale mitgezogen; sie sind dann stabil. Wenn sich eine Sekundärstation bewegt, werden die gespeicherten Daten zuzüglich oder abzüglich der Doppler-Werte erzeugt, und zwar durch das Fahrzeug, das sich auf die Hauptstation zubewegt bzw. von dieser weg-

äuch
bewegt. Dasselbe gilt/dann, wenn die Hauptstation sich bewegt

und wenn die Sekundärstationen festliegen.

Ist die Zeitsteuereinheit 72 einmal synchronisiert, so kann ein Schalter.81 betätigt werden. Dies dient dazu, die Speisung von dem Synchronisierungs-Diskriminator 80 zu unterbrechen, jedoch lediglich nach Aufnahme des nächsten Triggerimpulses. Die Zeitsteuereinheit 72 wird nunmehr durch das auf der Leitung 73 auftretende 4-kHz-Eingangssignal gesteuert, das von dem Oszillator 51 über den mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgenerator 53 erzeugt wird. Die Aktualisierung der Zeitsteuerung hängt nunmehr ab von der Schmalbandfilterung, der die Hauptstationssignale in der J01.1-Oszillator-Steuerschleife unterworfen werden. Deshalb ist tatsächlich die Bandbreite für Zeitsteuerzwecke eingeengt, und zwar mit der sich ergebenden Verbesserung des Signal-Störspannungsverhältnisses.

Der Phasendiskriminator 50 wird ferner dazu herangezogen, die Übertragungen von der Sekundärstation in der Phase auf die gespeicherten Signale in den Speichern 01.1 und 01.2 mitzuziehen. Zu diesem Zweck wird ein durch Frequenzsynthese gewonnenes Signal F1 oder F2 in der Einheit 70 dem 100-kHz-Signal von einem geeigneten Teiler der Teiler 67, 69 über-

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lagert, um Signale der Frequenzen f1 und f2 zu erhalten. Die durch Frequenzsynthese erhaltenen Überlagerungsfrequenzsignale F1 und F2 werden unter Verwendung der Normalfrequenzgeneratoren 46, 47 von dem Übertragungs-Phasenspeicheroszillator 01.1 abgeleitet, der auf den Hauptstations-Phasenwert' eingerastet bzw. durch diesen mitgezogen ist. Der Phasendiskriminator 50 dient dazu, die Phase des übertragenen Signals während der Sekundärstatias-Übertragung mit einem Bezugssignal zu vergleichen, das von dem geeigneten Speicher 01.1 oder 01.2 abgeleitet ist, und die Ubertragungs-Oszillatoren 66, 68 zu steuern. Dies dient dazu, die benötigte Phasenbeziehung aufrecht zu halten. Es sei bemerkt, dass jegliche durch den Phasenschieber 58 eingeführte Phasenverschiebung somit während des Mitziehens hinzuaddiert wird und effektiv in der Phase der übertragenen Signale von der Sekundärstation her wirksam ist. Die varactor-gesteuerten Oszillatoren 66,68 werden in der Phase durch die Analog-Ausgangssignale auf den Leitungen 64, 65 von dem Diskriminator in entsprechender Weise mitgezogen, wie die Oszillatoren 51,

Die Anpasseinheit bzw. Anpassungseinheit 41 stellt im Effekt ein Dämpfungsglied dar, welches dazu dient j an den Empfangskanal 43 einen geringen Anteil des Ausgangssignals von dem Leistungsverstärker 42 her abzugeben. In zweckmässiger Weise weist diese Einheit 51 eine Schaltung niedriger Impedanz zwischen der Antenne und dem Empfangskanal auf, und zwar einschliesslich in Reihe mit den Kontakten eines Relais. Während der Zeitspannen, während der die Sekundärstation sendet, sind die Relaiskontakte geöffnet, und die kapazitive Impedanz der Kontakte bildet einen hochohmigen Kreis, der zwischen der Antenne und dem Empfangskanal liegt. Diese hohe Impedanz ist durch die Kapazität der Kontakte gebildet, die in typischer Weise etwa 1/2 pF beträgt. Dies führt zu einer 90°-Phasenverschiebung, die durch Temperaturänderungen oder durch Frequenzänderungen weitgehend unbeeinflusst ist.·

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Eine einzige Hauptstation kann mit bis zu fünf Sekundärstationen unter Verwendung eines Zeitzyklus verwendet werden, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn weniger als fünf Sekundärstationen verwendet werden, kann die Gesamtperiode des Zeitzyklus ohne weiteres in geeigneter Weise verkürzt werden. Die Übertragungen auf den Frequenzen f1 und 1% können von gesonderten Stationen vorgenommen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Hauptstation im wesentlichen eine Anordnung verwendet, die Teil der Anordnung bildet, welche, in einer Sekundärstation verwendet ist. Die Anordnung kann ohne weiteres in modularer Form ausgeführt sein, um den Zusammenbau in einer Vielzahl von unterschiedlichen Kombinationen zum Zwecke der Bildung von Haupt- und Sekundärstationen, je nach Bedarf,zu erleichtern.

Die Figuren 4A und 4B zeigen gemeinsam den Aufbau einer Ausführungsform der Empfangsanordnung. Diese besondere Ausführung sform enthält Einrichtungen zur Aufnahme von bis zu drei Feinmustern auf der Frequenz f 1, die aus jeglichen Mustern derjenigen möglichen Muster ausgewählt sind, die von einer bestimmten Ketten- bzw. Senderketten-Konfiguration herstammen. Die Anzeige liefert ferner eine Grob-Standortinformation,, die unter Verwendung der f2-Übertragungen von den geeigneten Stationen erhalten wird. Die Anzeige ist digital und führt in typischer Weise zu einer 6-Ziffern-Ausgabe mit einer kontinuierlichen Anzeige der ausgewählten Muster in Ausdrücken von ganzen oder teilweisen Streifenzählungen. Bei einer vollen Besetzung von Schaltungsplatten kann der Empfänger die Empfangsphase sämtlicher zwölf möglicher Ketten-Übertragungen speichern und die Signale f1 und f2 jedes Stationspaares in j-eder Stationsreihen-Folge für jede der drei Anzeigen in Beziehung setzen. Der. Standort in Mustern, die auf Grundlinien zentriert sind, welche irgendein Stationspaar verbinden, kann gemessen und angezeigt· werden. Eine zusätzliche 2-Ziffern-Anzeige

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3* -

zu der jeweiligen Standortanzeige liefert, den Empfänger-Standort in einem Differenzmuster, das heisst in einem Grobmuster, das durch Vergleich der empfangenen Phase der Übertragungssignale f1 und f2 von dem jeweils ausgewählten Stationspaar gewonnen ist. Ein aufeinanderfolgend auftretendes binär codiertes Dezimal-Ausgangssignal der Augenblickswerte der jeweiligen 6-Ziffern-Anzeige ist in Verbindung mit der Einstellung der zwei verbundenen Stations-Auswahlschalter ebenfalls verfügbar.

In Fig. 4a ist eine Empfangsantenne 100 gezeigt, die mit einem Empfangskanal 101 verbunden ist, der einen Verstärker 102, einen Überlagerungsmischer und einen Ausgangsverstärker 104 enthält, welcher zu einem Rechteckumformer hinführt, de^ ein Eingangssignal eines phasenstarren Discriminators 106 liefert. Die Überlagerungssignale werden von zwei mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgeneratoren 107 und 108 geliefert, die die Normalfrequenzgeneratoren F1 und F2 bilden; diese Normalfrequenzgeneratoren können durch Flügelradsteuereinrichtungen 109, 110 auf die gewählten Frequenzen in Schritten von 100 Hz manuell eingestellt werden. Das Eingangssignal für den Nbrmalfrequenz.generair.or >/ird von einem varactor-gesteuerten 1 0-MHz—Oszillator 111 erhalten, der mit einem 100-zu-i-Teiler 112 einen Hauptstationsspeicher bildet., der nachstehend als .01 .1-Speicher bezeichnet w'rd.. Es dürfte unmittelbar einzusehen sein., dass die soweit beschriebene Empfängeranordnung (abgesehen vom Fehlen der Anpasseinheit 41) mit der entsprechenden Anordnung in der Sekundärstations-Steuereinheit übereinstimmt:. Für jedes empfangene Signal weist die Empfangsstation eine geeignete Speichereinheit auf. Zusätzlich zu der Speichereinheit 111, 112, sind elf weitere entsprechende Speichereinheiten dargestellt, die jeweils einen 10-MHz-Oszillator bis 123 mit einem 100-zu-i-Frequenzteiler 124 bis 134 enthalten. Diese Einheiten sind nachstehend mit 01.2, 02,1, etc.

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BAD

bezeichnet. Bei diesen benutzten Bezugszeichen gibt die erste Ziffer der beiden Ziffern die Sendestation und die zweite Ziffer der beiden Ziffern die Frequenz an. Somit bedeutet 03.2 den Speicheroszillator für die f2-Übertragung von der Station Nr. 3. Sämtliche Speichereinheiten liefern Ausgangssignale, die nominell mit derselben Frequenz auftreten, deren Phasenlagen aber differieren, und zwar aufgrund des Dopplereffektes, der auf unterschiedliche Geschwindigkeiten in der Relativbewegung des Empfängers in Bezug auf die verschiedenen Sendestationen zurückgeht.

Die Ausgangssignale von den zwölf Speichereinheiten werden zwölf Eingängen einer Tastschaltung 150 zugeführt, deren Tasteingänge bzw. Gattereingänge von einer Zeitsteuereinheit 151 her steuerbar sind, die nachstehend beschrieben wird. Zu geeigneten Augenblicken bzw. Zeitpunkten werden die Ausgangssignale von den verschiedenen Speicheroszillatoren als Bezugseingangssignale dem zuvor erwähnten phasenstarren Diskriminator 106 zugeführt. Dieser Diskriminator vergleicht somit die Phase des ausgewählten Bezugsoszillators mit der Phase der eintreffenden Empfangssignale; er gibt ein Ausgangssignal auf einer Leitung 152 ab, welches Ausgangssignal über einen Schaltkreis 153 der in Frage kommenden Ausgangsleitung von zwölf Ausgangsleitungen 154 zugeführt wird. Der phasenstarre Diskriminator 106 gibt ein Analοg-Ausgangssignal ab, das sich sequentiell ändert, wenn die verschiedenen Übertragungen empfangen werden. Jede Übertragung wird mit dem Inhalt des in Frage kommenden Phasenspeichers verglichen. Diese Analog-Ausgangssignale werden über den Schaltkreis an die in Frage kommenden Leitungen zurückgekoppelt, um die Oszillatoren der Phasenspeicher derart zu steuern bzw. zu regeln, dass während der verschiedenen Übertragungen die in Frage kommenden Oszillatoren 111 bis 123 hinsichtlich der Phase durch die empfangenen Übertragungen mitgezogen sind, bzw. auf diese eingerastet sind. Damit sind nunmehr Signale,

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die in der Phase durch die zwölf Empfangssignale mitgezogen sind, kontinuierlich verfügbar bei einer Frequenz von 100 kHz, und zwar auf den Leitungen 160 bis 171 von den verschiedenen Frequenzteilern her.

Die Phasenspeicher enthalten die notwendige Frequenzverschiebung gespeichert, um den Dopplereffekt aufgrund der Relativbewegung zwischen der Empfangsstation und den Sendestationen zu berücksichtigen. Solange keine Geschwindigkeits- oder Richtungsänderung in der Relativbewegung zu den Sendestationen auftritt, speichern somit die Phasenspeicher eine Information, die sich auf den augenblicklich vorliegenden Standort des Empfängers bezieht, und nicht nur eine frühere Information zu den verschiedenen Zeitpunkten, zu denen die verschiedenen Phasenspeicheroszillatoren das letzte Mal in der Phase mit den empfangenen Signalen bzw. Empfangssignalen verglichen worden sind.

Die Synchronisierung der Zeitsteuerung wird durch eine Synchronisierungs-Diskriminatoreinheit 172 bewirkt, die der Diskriminatorinheit 80 in den Sekundärsendern ähnlich ist bzw. diesen entspricht und die die Modulation in der Synchronisierungsübertragung von der Hauptstatiaa her feststellt, um ein Rückstellsignal für die Auslösung des Zyklus der Zeitsteuereinheit 151 zu liefern. Diese Zeitsteuereinheit stellt die erforderlichen Signale zu den in Frage kommenden Zeitpunkten für die Betätigung bzw. Steuerung der Gattereingänge der Einheiten 150 und 153 bereit. Ein manuell betätigbarer Schalter 173 trennt auf seine Betätigung hin die Verbindung von der Synchronisierungs-Diskriminatoreinheit 172 auf; er ist jedoch lediglich nach Aufnahme des nächsten Triggerimpulses wirksam. Wenn der Schalter betätigt ist, nimmt die Zeitsteuerung somit den nächsten Trjggerimpuls von der Synchronisierungs-Diskriminatoreinheit 172 auf. Danach hängt

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die Zeitsteuerung jedoch von dem phasenstarren bzw, in der Phase mitgezogenen 01„1-Oszillator 111 ab, und zwar über den mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgenerator 107. Die ZeitSteuereinheit 151 arbeitet auf ein 4-kHz-Signal hin« von dem Normalfrequenzgenerator 107» Dieses ,Signal ist von einem Oszillator 111 abgeleitet, der auf die Hauptstation eingerastet bzw. durch diese mitgezogen ist, in der die Zeitsteuerung in derselben Weise gewonnen ist.,/wird die Zeitsteuereinheit, nachdem sie einmal synchronisiert worden ist, fortwährend richtig arbeiten und keine Synchronisierung während jedes Zeitsteuerzyklus benötigen. Demgemäss braucht der Synchronisierungsdiskriminator lediglich dann in Betrieb zu sein, wenn die Anordnung das erste Mal eingeschaltet ist,, um Signale von einer Kette von Sende Stationen aufzunehmen. Danach sind die Synchronisierungsübertragungen nicht erforderlich und der Schalter 173 kann betätigt werden. Die Zeitsteuerung hangt nunmehr von der Schmalbandfilterung ab, der die Signale in der 01.1-Regelschleife unterworfen werden. Im Effekt wird daher die Bandbreite des Empfängers im Hinblick auf die Zeitsteuerung verringert, wodurch das Signal-Zstörspannungsverhältnis höher wird.

Die Aus gangs signale auf den Leitungen 160 bis 171 werden in geeigneter Form abgegeben, um Eingangssignale für drei miteinander übereinstimmenden Umsetzer- und Phasenmesseinheiten 180, 181 und 182 zu bilden. Jede dieser Einheiten enthält eine Phasenmess-Schaltung 183 und einen Zähler 184 zur Lieferung einer Fein-Musterinformation und einer Grob-Musterinformation in binär codierter Dezimalform. Ferner enthält jede dieser Einheiten manuell betätigbare Auswahlschalter« Auf diese Weise werden die in Frage kommenden Eingangssignale für die digitalen Phasenvergleichseinrichtungen bereitgestellt; diese Signale werden aus den Signalen auf den Leitungen 16O bis 171 ausgewählt. Die Phasenmessung wird .zweckmässigerweise unter Yerwendung einer doppelten bistabilen Kippschaltung vom D-Typ ausgeführt. Dies liefert die beiden Phasenzeitinter-

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valle, d.h. ein erstes Zeitintervall, in welchem Signale benutzt werden, die auf die f1-Übertragungen eingerastet sind, und ein zweites Zeitintervall, in welchem Signale verwendet sind, die auf f2-Übertragungen von demselben Stationspaar eingerastet sind. Diese Intervalle werden durch eine Impulszählung von 10-MHz-Signalen gemessen, die von dem Oszillator 111 auf einer Leitung 187 erhalten werden. Da die Vergleichssignale 100-kHz-Signale sind, ist der Zählung 1/100 eines Streifens zugehörig. Um die Grob-Musteranzeige vorzusehen, werden die beiden Paare der zwölf möglichen Eingangssignale ausgewählt, um Messungen unter Verwendung derselben Grundlinie bei den beiden Frequenzen f1 und f2 vorzunehmen. Das Meßergebnis der f1-Muster-Phasenmessung wird über den Vergleicher in einen Phasenwinkelbruch-Anzeigespeicher eingegeben. Der Vergleicher aktualisiert den Speicher durch die minimale Anzahl von Bits, die erforderlich sind, und liefert die Steuerungs- und Übertragsdaten für die Anzeige bzw. Darstellung des gesamten Streifenzählers. Das Meßergebnis der f2-Muster-Phasenmessung wird ebenfalls gespeichert.Das Komplement des Inhalts des f2-Speichers wird dem Inhalt des f1-Muster-Speichers hinzuaddiert. Dies führt mathematisch zur Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen. Diese Phasendifferenz wird der Grob-Musteranzeige zugeführt. Dieselben beiden Stationen müssen für die f1- und f2-Messungen in einem Umsetzer verwendet werden, um das geeignete Grob-Muster zu erhalten. Die Zählungen bzw.ZählerStellungen für die Fein- und Grobmuster werden auf Anzeigeeinheiten 186 angezeigt.

Bei diesem besonderen Empfänger sind Vorkehrungen getroffen, um die Streifenanzeigezählungen für die drei Anzeigen manuell einzustellen. Sind diese Zählungen einmal eingestellt, so liefert der Vergleicher Übertragsdaten für die Änderung des Anzeige-Gesamtstreifenzählers. Zum Zwecke dieses Betriebs ist ein Einstell-Druckschalter 185 in Verbindung mit Ziffernauswahl-Flügelrädern 188 für die drei Anzeigen vorgesehen.

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Ein Zifferneinstell-Flügelr.ad 189 gestattet, die bestimmte Ziffer in der Anzeige, die einzustellen ist, auszuwählen.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Empfänger lediglich einen einzigen phasenstarren Diskriminator 106 verbindet, um das erforderliche Mitziehen der verschiedenen Speichereinheiten hinsichtlich der Phase zu bewirken. Zwischen den Speichereinheiten und dem phasenstarren Diskriminator 106 sind keine Phasenschieber vorgesehen. Demgemäss wird die Phasenmitnahme mit denselben Schaltungen für sämtliche Speicher bewirkt. Auf diese Weise sind Differenzphasenverschiebungsprobleme im Empfänger vermieden.

Da sämtliche Signale mittels eines Diskriminators angegeben werden, ist keine Bezugnahme des Empfängers erforderlich.

Die Schalteinrichtungen in den Anzeigen ermöglichen, irgendein Stationspaar als Grundlinie für die Phasenvergleichsmessung auszuwählen. So ist es insbesondere möglich, ein Paar von Sekundärstationen ebenso auszuwählen, um Signale von jeder Sekundärstation mit der Hauptstation zu vergleichen.

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Claims

Patentansprüche

Empfänger für ein Phasenvergleichs-Funknavigationssystem, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasenspeicher (111) vorgesehen ist, der ein Dauerausgangssignal abgibt, dessen Phase durch die Phase eines empfangenen Hochfrequenzsignals mitgezogen ist, dass der Phasenspeicher (111) einen steuerbaren Oszillator enthält, der bei einer Frequenz arbeitet, die wesentlich höher ist als die zu empfangende Hochfrequenz, dass von dem betreffenden Oszillator ein mit Frequenzsynthese arbeitender Normalfrequenzgenerator (107; 108) ansteuerbar ist, der ein Signal mit einer ausgewählten Überlagerungsfrequenz (F1; F2) abzugeben vermag, die ein Mehrfaches eines ersten Wenigfachen der Oszillatorfrequenz ist, dass mit dem Oszillator (111) ein Frequenzteiler (112) verbunden ist, der ein Ausgangssignal mit einer Frequenz abgibt, die ein zweites Wenigfaches der Oszillatorfrequenz ist und die ein weiteres Vielfaches des ersten Wenigfachen ist, dass ein Mischer (103) vorgesehen ist, der die Uberlagerungsfrequenz (F1; F2) von dem Normalfrequenzgenerator (107;108) mit dem empfangenen Signal zur Lieferung eines Zwischenfrequenzsignals mischt, und dass ein Phasenvergleicher (106) vorgesehen ist, der die Phase des Zwischenfrequenzsignals mit der Phase des Frequenzteiler-Ausgangssignals unter Lieferung eines Steuersignals vergleicht, welches als Frequenzsteuersignal dem Oszillator zuführbar ist, und dessen Phase in Bezug auf die Phase des empfangenen Signals mitzieht.

2.. Empfänger nach Anspruch 1 für den Empfang von Signalen mit einer bestimmten Frequenz, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Frequenzsynthese arbeitende Normalfrequenzgenerator (107; 108) zur Festlegung einer solchen Über-

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" ³¹ 245430E

lagerungsfrequenz einstellbar ist₃ dass «das Ziiirischenfrequenz-Ausgangssignal des Misclhers (i©35 gleicn der Frequenz des Teiler-Ausgangssigiaals ist,

3. Empfänger nach Anspruch 1 ©der 2„ da&uirsh gekennzeichnet. dass der mit Frequenzsynt-hese arbeitende JHormalfrequenzgenerator (107, 108) in leO-Ez^Stufeaa eJünstellbar ist.

4. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für den Empfang einer Vielzahl von Signalen., dadurch gekennzeichnet, dass ein gesonderter Bhasenspeicner Oi^* ^3 Ms 123) für jedes zu speichernde Signal i^orgeseihen ist,

5. Empfänger nach einem der ^Ansprüche 1 bis k., für den Empfang einer Vielzahl iron Signalen derselisen Frequenz» dadurch gekennzeichnet, dass für sämtliche .Signale derselben Frequenz ein einziger mit Frequenzsynthese ar- Geltender Nörmalfrequenzgeaaerator C^0?3 108), ein Mischer (103) und ein PhasendiskriTOi<nait©r |1©6) verwendet sind, dass für jedes Signal ein gesonderter Oszillator (111., 113 Ms 123) und ein gesonderter Heiler (112, 124 his 134) vorgesehen ist, und dass eine Zeitsteuerschaltung (150, 151) vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, dass sie synchron mit der Aufeinanderfolge von Übertragungen von den Sendestationen her derart gesteuert ist, dass jeder Oszillator (111, 113 bis 123) Tiiahrend der ,jeweils in Frage kommenden tJibertragung in der !Phase mitgezogen ist.

6. Empfänger nach Anspruch 5_;, dadurch gekennzeichnet» dass der Normalfrequenzgenerator (1©73 1O8) derart angeschlossen ist, dass er von demselben Oszillator (111) ansteuerbar ist..

7* Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6,, für den Empfang von mehr als einem ausgesendeten Frequenzsignäl,

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dadurch gekennzeichnet, dass der Normalfrequenzgenerator (107; 108) so ausgelegt ist, dass ein weiteres Uberlagerungsfrequenzsignal oder weitere Uberlagerungsfrequenzsignale abgegeben werden.

8. Empfänger nach Anspruch 7, für die Verwendung in einem Navigationssystem, in welchem empfangene Signale in einer zeitlichen Reihenfolge erhältlich sind, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein einziger Mischer (103) und ein einziger Phasendiskriminator (106) vorgesehen sind.

9. Phasenvergleichs-Funknavigations-System, in welchem phasenstarre Hochfrequenzsignale von örtlich getrennten SendeStationen ausgesendet werden, insbesondere für den Betrieb eines Empfängers nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der SendeStationen als Hauptstation dient und zumindest einen mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgenerator (10; 11) und einen Oszillator (14) enthält, der an den ,jeweils vorgesehenen Normalfrequenzgenerator (10, 11) ein Eingangssignal mit einer Frequenz abgibt, die viele Male höher ist als die erforderliche Sendefrequenz oder Sendefrequenzen, dass Sendeeinrichtungen (17 bis 24) vorgesehen sind, die zumindest ein Hochfrequenzsignal, dessen Frequenz durch den Oszillator (14) und einen der jeweils vorgesehenen Normalfrequenzgeneratoren (10, 11) bestimmt ist, aussenden, dass wenigstens zwei Sekundärstationen vorgesehen sind, die Empfangseinrichtungen für den Empfang der von der Hauptstation ausgesendeten Signale und für die Aussendung von Signalen mit denselben Frequenzen oder mit zumindest einer dieser Frequenzen enthalten, die hinsichtlich ihrer Phase durch entsprechende Frequenzsignale von der Hauptstation mitgezogen sind, dass der

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jeweilige Empfänger für die Ausnutzung der Signale von örtlich getrennten Stationen Empfangseinrichtungen für den Empfang der ausgesendeten Signale und einen als Hauptoszillator dienenden steuerbaren Oszillator enthält, dass für jede zu empfangende Frequenz ein mit Frequenzsynthese arbeitender Normalfrequenzgenerator vorgesehen ist, für den der betreffende Hauptoszillator als Eingangssignalquelle dient, dass mit dem Hauptoszillator ein Teiler verbunden ist, der die Oszillatorfrequenz auf ein Wenigfaches ihres Wertes herunterteilt, dass ein Mischer vorgesehen ist, der das Äusgangssignal des jeweiligen Normalfrequenzgenerators mit den empfangenen Signalen mischt, dass ein Phasenvergleicher vorgesehen ist, der die Phasenlage des Ausgangssignals des Mischers mit dem Ausgangssignal des genannten Teilers vergleicht, dass Einstelleinrichtungen vorgesehen sind, die den .jeweiligen Normalfrequenzgenerator derart einstellen, dass die beiden Eingangssignale für den Phasenvergleicher auf das jeweilige empfangene Signal hin mit der Frequenz des Teilerausgangssignals auftreten, dass Abgabeeinrichtungen vorgesehen sind, die das Ausgangssignal des Phasendiskriminators als Frequenzregelsignal an den Hauptoszillator in dem Fall abzugeben gestatten, dass Signale einer Frequenz von der Hauptstation empfangen werden, dass eine Vielzahl von weiteren Oszillatoren und zugehörigen Teilern entsprechend für jede der weiteren Übertragungen von den örtlich getrennten Sendestationen vorgesehen ist und dass Schalteinrichtungen (153) vorgesehen sind, die das Ausgangssignal des Diskriminators (106) als Phasenregelsignal an die in Frage kommenden Oszillatoren (111, 113 bis 123) während Perioden der Aufnahme jeder der übrigen Übertragungen abzugeben gestatten, derart, dass die Oszillatorsignale in dem betreffenden Empfänger hinsichtlich ihrer Phase durch die Phase der entsprechenden Übertragung mitgezogen sind. ,

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10. Funknavigationssystem nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Empfänger Anzeigeeinrichtungen

(186) vorgesehen sind, durch die die Phasenbeziehung

als

zwischen irgendeinem Paar von/Speicher für die ausgesendeten Signale derselben Frequenz dienenden Oszillatoren unter Lieferung einer Standortinformation vergleichbar und anzeigbar ist.

11. Funknavigationssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch

gekennzeichnet, dass die SendeStationen so ausgelegt

mit
sind, dass sie Signale/mehr a Is einer Frequenz in einer zeitlichen Folge aussenden, dass die Hauptstations-Normalfrequenzgeneratoren so ausgelegt sind, dass ihre Ausgangssignale mit einem in der Frequenz untersetzten Ausgangssignal des Oszillators der Hauptstation gemischt werden, und zwar zur Lieferung der erforderlichen Hochfrequenzsignale, dass in jeder Sekundärstation ein mit Frequenzsynthese arbeitender Normalfrequenzgenerator für jede auszusendende Frequenz vorgesehen ist, dass ferner ein Phasenspeicheroszillator entsprechend dem Oszillator in der Hauptstation vorgesehen⁰ist, dass ein Übertragungsoszillator, ein Teiler für die Untersetzung der Übertragungsoszillatorfrequenz und ein Mischer vorgesehen sind, der das frequenzuntersetzte Signal mit dem Ausgangssignal des betreffenden Normalfrequenzgenerators unter Lieferung der erforderlichen Sendefrequenzsignale mischt, und dass Phasenregeleinrichtungen vorgesehen sind, die zur Phasenregelung der sequentiellen Übertragungen den Übertragungsoszillator sequentiell in Übereinstimmung mit einem Phasenvergleich zwischen dem ausgesendeten Signal und einem Signal von einem in Frage kommenden Speicheroszillator zu steuern gestatten.

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