DE2454305A1 - Empfaenger fuer ein phasenvergleichs- funknavigationssystem - Google Patents
Empfaenger fuer ein phasenvergleichs- funknavigationssystemInfo
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- DE2454305A1 DE2454305A1 DE19742454305 DE2454305A DE2454305A1 DE 2454305 A1 DE2454305 A1 DE 2454305A1 DE 19742454305 DE19742454305 DE 19742454305 DE 2454305 A DE2454305 A DE 2454305A DE 2454305 A1 DE2454305 A1 DE 2454305A1
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Description
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
DECCA LIMITED
Decca House, 9 Albert Embankment
London, SE1 7SW, England
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
exn
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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- to *
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
a lf>
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.
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
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 (1)
- PatentansprücheEmpfänger 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-509822/0664" 31 245430Elagerungsfrequenz 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,509822/Ü6S4dadurch 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 der509822/0664jeweilige 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. ,509822/066410. Funknavigationssystem nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Empfänger Anzeigeeinrichtungen(186) vorgesehen sind, durch die die Phasenbeziehungalszwischen 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, dadurchgekennzeichnet, dass die SendeStationen so ausgelegtmit
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.509822/0664Leerseite
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