DE2518127B2 - Sendeeinrichtung eines Funknavigationssystems - Google Patents

Description

je ein Potentiometer (58, 59) angeschlossen ist. und dessen Ausgänge mit je einem Steuereingang (60, 61)der Phasenschieber(28,29) verbunden ist.

3. Sendeeinrichturig nach Anspruch 1. bei der jeder Modulator (5,6) die Serienscnallung aus «inem Phasenumkehrmodulaior (7_t 8) und einem Amplitudenmodulator (15,16) enthält, wobei der Phascnumkehrmödülatör (7, 8) über einen Signälnülldürchgangsdetektor (11, 12) und der Amplitudenmodulator (15, 16) über einen Zweiphasengleichrichter (19, 20) an den Modufationssignalgeneralor (2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Modulationseliminator (41, 42) die Serienschaltung aus einem Amplitudeneßminator (43,44) und einem Phasenumkehreliminator (45, 46) aufweist, wobei der Phasenumkehreliminator (45, 46) an die Nulldurchgangsdetektoren (11, 12) angeschlossene Steuereingänge (39,40) aufweist

4. Sendeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudeneliminator (43, 44) eine Begrenzungsschaltung und der PhasenuTikehreliminator (46,45) ein Weichenschalter ist.

5. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Mischsignalgenerators (35,36) 135 kHz beträgt

Die Erfindung betrifft eine Sendeeinrichtung eines Funknavigationssystems für Azimutbestimmung, bei der die Sendeeinrichtung ein elektronisch umlaufendes Richtstrahlungsfeld und ein statisches allseitig gerichtetes Phasenreferenzstrahlungsfeld erzeugt, mit einem Trägergenerator und einem Modulationssignalgenerator, zwei an beide Generatoren angeschlossene Zweiseitenbandmodulatoren zum Erzeugen zweier Zweiseitenbandsignale mit einer um 90° in der Phase gegeneinander verschobenen Modulation und einem unterdrückten Träger für das umlaufende Richtstrahlungsfeld, zwei transistorisierten und mit den Modulatoren gekoppelten Leistungsverstärkern und einem mit dem Träger- und Modulationssignalgenerator gekoppelten Phasenreferenzsignalgenerator zum Erzeugen eines Phasenreferenzsignals für das statische Strahlungsmuster.

Eine derartige Sendeeinrichtung bildet als Bodenstation einen Teil eines Funknavigationssystems für die Bestimmung des Azimuts von Flugzpug^n. Insbesondere wird in einem derartigen System mit ί ;ilfe der in den Flugzeugen angeordneten Empfänger an Bord aus dem von der Bodenstation ausgesandten Strahlungsfeld das Azimut der Flugzeuge gegen Magnetisch-Nord bestimmt.

Derartige Furiknavigaiiurissysieme sind umer dt.n Namen V. O. R.-Systeme (Very high frequency Omnirange Radio) bekannt

Aus Zuverlässigkeitserwägungen ist eine Anforderung für derartige Systeme, daß die Geräte vollständig transistorisier! sein müssen. Der wichtigste Nachteil davon ist. daß bei der Verstärkung der für das umlaufende Richtstrahiungsfeld erzeugten Zweiseitenbandsignale in den transistorisierten Leistungsverstärkern durch die Amplitudenmodulation dieser Zweiseitenbandsignale Phasenfehler erzeugt werden, wodurch

gemacht werden.

Es ist bekannt, diese Phasenfehler zu reduzieren. Wegen der besonderen Formen der Signale haben sich viele verschiedene Lösungen ergeben. So ist es insbesondere bekannt, die bei der Lcistungsversturkung der Seitenbandsignale in den transistorisierten Verstärkern erzeugten Phasenfehler mit Hilfe der den Eingängen der Verstärker zugeführfen Vorverzerrungssignale zu beseitigen. Derartige Vorverzerrungssignale geben jedoch nur eine angenäherte Korrektur der Phasenfehler und gleichen die- Phasenfehler durch

imperaturschwankungen oder durch Alterung nicht s.

Zur Vermeidung der von den transistorisierten listungsverstärkern verursachten Phasenfehler ist es :iterhin bekannt, mit Hilfe einer ersten Brückenschalig die Zweiseitenbandsignale mit einer um 90° geneinander verschobenen Modulation zu einem teren und einem oberen Einseiienbandsignal zusam- :nzusetzen, wonach diese Einseitenbandsignale verirkt und die Zweiseiienbandsignple mit Hilfe einer 'eiten Brückenschaltung zurückgewonnen werden. :ben der Notwendigkeit komplizierter Geräte hat :se Schaltung weiterhin den Nachteil, da- verschiede-

Phasenschieber erforderlich sind, aie r- einen asenfehler einführen, und daß durch de Miü ·.. Ten d insbesondere durch die nicht ideale AusL—ancieig der Brückenschahungen Phasenabve: ' o^gen in η Zweiseitenbandsignalen gegeneiiux.Jci auftreten.
Es ist weiterhin bekannt, mit sitfe einer dem odulationssignal überlagertr , impjlsfolge mit der 'eifachen Wierierholungsfrequt.:: j. des Modulations- ;nals Phasenfehler zu beseitigen. Hiermit lassen sich loch nicht die von den 7weiseitenbandsignalen in den insistorisierten Leistungsverstärkern erzeugten i^Jhaifehlersignale beseitigen.

Der Erfindung Siegt die Aufgabe zugrunde, einen uen Weg zur Beseitigung von Phasenfehlern zwiien jedem Zweiseitenbandsignal und dem Phasen- ^:erenzsignal, insbesondere dem von den erwähnten asenfehlern verursachten Phasenreferenzsignal, angeben, welcher auf ziemlich einfache Weise verwirkhbar ist und eine überraschend gute Phasenfehlerbetigung aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Sendeeinrichig der eingangs genannten Art nach der Erfindung m Erhalten exakter Phasenbeziehungen zwischen m Phasenreferenzsignal und den Zweiseitenbandsialen eine Phasenvergleichseinrichtung angeordnet, ϊ einen Mischsignalgenerator und drei damit gekoplte Mischanordnungen aufweist, die mit je einem isgang der Leistungsverstärker und mit dem Phasen-Ferenzsignalgenerator zum Transponieren der ägerfrequenzen der Zweiseitenbandsignale und des lasenreferenzsignals auf eine niedrigere Frequenz koppelt sind, ferner zwei mit Steuereingängen rsehene Modulationseliminatoren. die mit je einem jsgang der Mischanordnungen gekoppelt sind, die die der Frequenz transponierten Zweiseitenbandsignale fern, wobei die Steuereingünge mit dem Modu'ations- ;nalgenerator zum Beseitigen der Modulation der iii r Frequenz transponierten Zweiseitenbandsignale koppelt sind, und ferner zwei Phasendiskriminatoren, : einerseits mit je einem der Modulationseliminatoren d andererseits beide über einen Amplitudeneliminar mit der Mischanordnung gekoppelt sind, die das in r Frequenz transponierte Phaseureferen/signal lie-■t, und schlieisiich zwei mit ."iteuereingangen versehe·

Phasenschieber aufweist, die je in einem der gnalwege der Zweiseitenbandsignale aufgenommen id, wobei die Steuereingänge der Phasenschieber mit einem der beiden Phasendiskriminatoren /um Regeln r Phase der Zweiseitenbandsignale unter der cueriing von Steuersignalen aus den Phaseridiskrimitorcn gekoppelt sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können iiOiiiihmen ergriffen werden, wie in den Merkmalen r Unteransprüchc näher beschrieben.
Die Erfindung wird n'irnstehend anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Teil einer Sendeeinrichtung zur Anwendung in einer V. O. R.-Anlage (Very high frequency Omnirange Radio = schnell umlaufendes UKW-Drehfunkfeuer). Dieses System ist ein von der ICAO (International Civil Aviation Organisation = internationale Zivilluftfahrtorganisation) standardisiertes Flugfunknavigationssystern, bei dem insbesondere aus dem Strahlungsfeld der als Bodenstation benutzten Sendeeinrichtung das Azimut des Flugzeugs gegen Magnetisch-Nord an Bord von Flugzeugen bestimmt werden kann. Das von einer V. O. R.-Station ausgestrahlte Strahlungsfeld besteht aus einem umlaufenden Strahlungsfeld in Form einer Acht und einem statisch allseitig gerichteten Phasenreferenzstrahlungsfeld. Das umlaufende Strahlungsfeld wird auf elektronische Weise durch Aussenden achtförmiger Strahlungsfelder in zwei gegenemanaer senkrechten Richtungen verwirklicht, wobei die Felder beide eine Niederfrequenzmodulaticn mit ei.ier gegenseitigen Phasendifferenz von 90° aufweisen.

Zum Erzeugen der für die erwähnten Sir?hlungsfelder erforderlichen Antennensignale weist die Serdeeinrichtung einen Trägergeneraior 1 mit einer Frequenz von 108 ..118 MHz und einen Modulationssignalgenerator 2 mi? einer Frequenz von 30 Hz auf. Beide Generatoren sind einerseits an einen Phasenreferenzsignalgenerator 3 angeschlossen. Ein derartiger Generator ist z. B. aus der USA-Patentschrift 33 28 798 bekannt und enthält einen nicht getrennt dargestellten Hilfsträgergenerator, dei einen Hilfsträger mit einer Frequenz von 9960 Hz erzeugt Im Phasenreferenzsignalgenerator 3 wird auf bekannte, nicht näher

J5 dargestellte Weise das 9960-Hz-HiIfsträgersignal durch das 30-Hz-Modulationssigr.3l mit einem Frequenzhub von 480 Hz frequenzmoduliert und das 108 ... 118-MHZ-TrägersignaI von diesem frequenzmodulierten Signal amplitudenmoduliert. Das auf diese Weise gewonnene Signal wird verstärkt und ergibt d's erforderliche Antennensignal für das Phasenreferenzstrah jngsfeld. Dieses Signal wird über die Antenne 4 mit einem allseitig gerichteten Strahlungsfeld ausgesendet.

■)5 Andererseits sind beide Generatoren an Zweiseitenbandmoduiatoren j und b angeschlossen, in denen das Trägersignal an die Phasenumkehrmodulatoren 7 und 8 gelangt. Das vom Modulationssignalgencrator 2 erzeugte 30-Hz-ModuIationssignal erreicht die Phasenschieber

w 9 und 10, wobei der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Phasenschieber 9 die Phase des Modulaiionssignais um + 45" und der Phasenschieber iO die Phase des Modulationssignals um —45° dreht.

Die Ausgangssignale der Phasenschieber 9 und 10 gelangen zn Signalnulldurchgangsdetektoren 11 und 12, die Rechtecksignale erzeugen, deren Flanktn mit den Nuüüurchgangen üer /einander um w in der Phase verschobenen iO-l'/Modulationssignale zusammenfallen. Diese Rechiecksignale gelangen an Steuereingänge

ho 13 und 14 der Phaset> >imkehrmodulatoren 7 und 8. Beim Auftreten einer Flanke in einem der Rechtecksignale kehrt der mit diesem Signal gesteuerte Modulator die Phase des zugeführten Trägersignals um. Die auf diese Weise gewonnenen phasenumkehrmodulierte;» Träger-

f^r> signale werden darauf Amplitudenmodulatoren 15 und 16 zugeführt. An Steuereingänge 17 und 18 dieser Modulatoren 15 und 16 gelangen nach ^weiphasiger Gleichrichtung in den Zweiphasengleichrichtern 19 und

20 und nach Verstärkung in den Verstärkern 21 und 22 die um 90" gegeneinander phasenverschobenen Modulationssignale, In diesen Modulatoren werden die phasenumkehrmodulierten Trägersignale durch die zweiphäsig gleichgerichteten Modulationssignale 100% synchron amplitudenmoduliert, wobei unter Synchronmodulation verstanden sei, daß die Zeitpunkte, zu denen die Werte der zweiphasig gleichgerichteten Moduiationssignale gleich Null sind, mit den Zeitpunkten zusammenfallen, zu denen die Phasen der Trägersignale umkehren. Die auf diese Weise gewonnenen Signale sind zwei Zweiseitenbandsignale mit unterdrückfern Träger, deren Modulation um 90° in der Phase gegeneinander verschoben sind. Obgleich diese Signale hinsichtlich der Form zum Erzeugen eines umlaufenden Strahlungsfeldes geeignet sind, müssen sie zunäcnst verstärkt werden. Dazu werden diese Signale transistorisierten Leistungsverstärkern 23 und 24 zugeführt. Die auf diese Weise verstärkten Signale gelangen an die Antennen 25 und 26. deren Strahlungsfelder senkrecht aufeinander stehen und achtförmig sind

In den Verstärkern 23 und 24 treten durch die Basis-Kollektorkapazität der Endtransistoren durch die Amplitudenmodulation der Zweiseitenbandsignale unerwünschte Phasendistorsionen auf. infolgedessen die in den Flugzeugempfängern bestimmten Azimute ungenau sind.

Um den in der Sendeeinrichtung auftretenden Phasenfehler, insbesondere den in den transistorisierten Leistungsverstärkern 23 und 24 »nd den gegebenenfalls in den Amplitudenmodulatoren 15 und 16 erzeugten Phasenfehler zu beseitigen, ist erfindungsgemäß eine Phasenvergleichseinrichiung 77 und sind zwei damit gekoppelte, in den Signalwegen der Zweiseitenbandsignale liegende Phasenschieber 28 und 29 angeordnet, wobei die Phasenvergleichseir.richtung 27 einen Mischsignalgenerator 30, der z. B. ein quarzstabilisierter Generator ist und drei daran angeschlossene Mischeinrichtungen 31,32 und 33 enthält. Die Frequenz des vom Mischsignalgenerator 30 erzeugten Mischsignals ist in diesem Ausführungsbeispiel gleich der Frequenz des Trägersignals vermehrt mit 135 kHz gewählt Diese 135 kHz sind unter anderem im Zusammenhang damit gewählt, daß ein gegebenenfalls in den ^usgangssignalen der Sendeeinrichtung auftretendes unerwünschtes Mischsignal des Trägers mit diesem 135-kHz-SignaI die wenigsten Störungen verursacht, weil Sendeeinrichtungen benachbarter V. O. R.-Anlagen Trägerfrequenzen aufweisen, die um 50 oder 100 kHz in der Frequenz verschoben liegen.

Weiter werden den Mischeinrichtungen 31 und 33 mit Hilfe der Richtkoppler 34 und 35 aus den Leistungsverstärkern 23 und 24 herrührende Signale zugeführt und an die Meßeinrichtung 32 gelangt ein vom Phasenreferenzsignalgenerator 3 erzeugtes Signal, das dem vom Phasenrpferenzsignalgenerator 3 an die Antenne 4 abgegebenen Signal identisch ist Die Mischeinrichtungen 31 und 33 geben die auf eine Trägerfrequenz von 135 kHz transponierten Zweiseitenbandsignale ab und die Mischeinrichtung 32 liefert das auf 135 kHz transponierte PhasenreferenzsignaL Durch die Mischeinrichtungen erzeugte unerwünschte Signale werden mit Hilfe der an die Mischeinrichtungen 31, 32 und 33 angeschlossenen Tiefpaßfilter 36,37 und 38 unterdrückt Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß in der Phasenvergleichseinrichtung 27 Phasenvergleich zwischen Signalen mit einer Frequenz von 135 kHz erfoTgt

Einerseits bietet dies den Vorteil, daß für diese

ziemlich niedrige Frequenz äußerst genaue Phasendetektoren hergestellt werden können, und hat zum anderen den Vorteil, daß diese Frequenz noch so hoch ist, daß eine hohe Phascnregelgeschwindigkeit verwirklicht wird. Durch dieses Optimum werden die Abwei chungen in den Phasen weitgehend eliminiert.

Weiter enthält die Phasenvergfcichseinrichtung mif Steuereingängen 39 und 40 versehene Modulationseliminatoren 41 und 42, die an die Tiefpaßfilter 36 Und 38

ίο angeschlossen sind und Amplitudeneliminatoren 43 und 44 mtt daran angeschlossenen Phasenumkehreliminatoren 45 und 46 enthalten. Die beispielsweise als Begrenzungsschaltungen ausgeführten Amplitudeneli minatoren 43 und 44 liefern Rechte cksignale. ausgenom men in den sehr kurzen Perioden um die Nulldurchgän ge der das 30-Hz-Signal umhüllenden Signale, in welchen kurzen Perioden die Signale wegfallen. Diese sehr kurze Perioden haben auf den Phasenvergleich einen vernachlässigbaren kleinen Einfluß.

Die Phasenumkehreiiminatoren 45 und 46 sind z. B. mit Hilfe von Gatterschaltungen verwirklichte Weichenschalter, die mit den Steuereingängen 39 und 40 gekoppelt sind. An diese Steuereingänge 39 und 40 gelangen die von den Signalnulldurchgangsdetektoren 11 und 12 erzeugten Rechtecksignale.

Unter der Steuerung der Flanken dieser Rechtecksignale werden die Weichenschalter 45 und 46 derart gesteuert daß die in den in der Frequenz transponierten Seitenband^ ^nalen auftretenden Phasenumkehrungen beseitigt werden.

Weiter wird die Amplitudenmodulation des m der Frequenz .ransponierten Phasenreffrenzsignals mit Hilfe eines ab Begrenzungsschaittmg ausgeführten Amplitudenelimina tors 47 beseitigt.

Durch die oben angewandten Bearbeitungen ergeben sich Hilfssignafe. die die Phaseninformation der den Antennen zugeführtsn Hochfrequenzträgersignale enthalten und mit denen diese Phaseninformation sehr genau gewonnen werden feana Dazu sind Phasendiskri minatoren 48 und 49 angeordnet denen einerseits die von den Eliminatoren 41 und 42 abgegebenen Signale represenlativ für die Phase der Zweiseitenbandsignale und zum anderer, das vom Amplitudeneliminator 47 abgegebene Signal representativ für die Phase des Phasenreferenzsignals zugeführt werden. Mit Hilfe dieser Phasendiskriminatoren 48 und 49 werden Unterschiede in den Phasen zwischen dem für das Phasenreferenzsignal representativen Signal und jedem der für eines der Zweiseitenbandsignale representative Signale bestimmt und in Form von Gleichspannungssignalen über Tiefpaßfilter 50 und 51 ersten Eingängen 52 und 53 von Differenzverstärkern 54 und 55 zugefüiirt An andere Eingänge 56 und 57 dieser Verstärker 54 und 55 gelangen durch Potentiometer 58 und 59 Gleichspan nungssignale. Die Unterschiede in den Gleichspannun gen an den Eingängen 52,56 und 53,57 der Verstärker 54 und 55 werden als Regelsignale den Steuereingängen 60 und 61 der Phasenschieber 28 und 29 zugeführt Unter der Steuerung dieser Regelsignale werden die Kapazitäten der z.B. als Varaktoren ausgeführten Phasenschieber 28 und 29 derart geändert, daß die daraus entstehenden Phasenänderungen der Zweiseitenbandsignale die Regelsignale auf Null abgleichen. Mit Hufe der Potentiometer 58 und 59 können die Phasen der Zweiseitenbandsignale getrennt auf einen bestimmten festen Wert eingestellt werden Hierdurch können Unterschiede in Weglängen der Signalwege der Zweiseixenbandsignale korrigiert werden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen angewandten Maßnahmen ist der Phasenfehler zwischen jedem der Hochfrequenzträgersignale der Zweiseitenbandsignale und dem Phasenreferenzsignal immer kleiner als zwei Grad des Hochfrequenzträgersignals,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

25 IS Patentansprüche:

1. Sendeeinrichtung eines Funknavigationssystems für Azimutbestimmung, bei der die Sendeeinrichtung ein elektronisch umlaufendes Richtstrah-Iungsfeld und ein statisch allseitig gerichtetes Phasenreferenzstrahlungsfeld erzeugt, mit eine— Trägergenerator und einem Modulationssignalgenerator, zwei an beide Generatoren angeschlossene Zweiseitenbandmodulatoren zum Erzeugen zweier Zweiseitenbandsignale mit einer um 90° in der Phase gegeneinander verschobenen Modulation und einem unterdrückten Träger für das umlaufende Richtstrahlungsfeld, zwei transistorisierten und mit den Modulatoren gekoppelten Leistungsverstärkern und einem mit dem Träger- und dem Modulatior "signalgenerator gekoppelten Phasenreferenzsignalgenerator zum Erzeugen eines Phasenreferenzsignals für das statische Strahlungsfeld, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalten exakter Phasenbe-Ziehungen zwischen dem Phasenreferenzsignal und den Zweiseitenu.'ndsignalen eine Phasenvergleichseinrichtung (27) angeordnet ist, die einen Mischsignalgenerator (30) und drei damit gekoppelte Mischeinrichtungen (31,32 und 33) aufweist, die mit je einem Ausgang der Leistungsverstärker (23, 24) urid mit dem Phasenreferenzbignalgenerator (30) zum Transponieren der Trägerfrequenzen der Zweiseitenbandsignale und des Phasenreferenzsignals auf eine niedrigere Frequenz gekoppelt sind, 3u ferner zwei mit Steuereingängen versehene Modulationseliminato^n (41,42), die mit je einem Ausgang der Mischanordnungen (31, 33) gekoppelt sind, die die in der Frequenz transponierten Zweiseitenbandsignale liefern, wobei die Steuereingänge (39,40) mit dem Modulationssignaigeneratr>r \2) mm Beseitigen der in der Frequenz transponierten Z*eiseitenbandsignale gekoppelt sind, und ferner zwei Phasendiskriminatoren (48,49). die einerseits mit je einem der Modulationseliminatoren (41, 42) und andererseits beide über einen Amplitudeneliminator (47) mit der Mischeinrichtung (32) gekoppelt sind, die das in der Frequenz transponierte Phasenreferenzsignal liefert und schließlich zwei mit Steuereingängen (60, 61) versehene Phasenschieber (28, 29) aufweist, die je in einem der Signai-Acgc der Zweiseiienbandsignale aufgenommen sind, wobei die Steuereingängt (60,61) der Phasenschieber (29, 28) mit je einem der beiden Phasendiskriminatoren (48, 49) zum Regeln der Phase der Zweiseitenbandsignale unter der to Steuerung von Steuersignalen aus den Phasendiskriminatoren (48,49) gekoppelt sind.

2. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Differenzverstärker (58, 59) angeordnet sind, von denen jeder erste Eingang vj (52, 53) mit je einem der Phasendiskriminatoren (48,

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