DE2613107C2

DE2613107C2 - Peiler zur Messung der Einfallsrichtung einer elektromagnetischen Welle

Info

Publication number: DE2613107C2
Application number: DE19762613107
Authority: DE
Inventors: Gerhard Prof. Dr.-Ing. 8012 Ottobrunn Flachenecker; Friedrich Prof. Dr.-Ing. 8000 München Landstorfer; Heinz Prof. Dr.-Ing. 8033 Planegg Lindenmeier; Hans Heinrich Prof. Dr. 8035 Gauting Meinke, (verstorben)
Original assignee: Individual
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1976-03-26
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1982-10-21
Also published as: DE2613107A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Peiler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Peiler dieser Art ist beispielsweise aus »Neues von Rohde und Schwarz«, 59, Feb./März 1973, Seite 19-20, bekannt.

Mit einem derartigen Peiler kann durch elektronische Abtastung eines Dipolkreises ein auf dem Antennenkreis rotierender Dipol simuliert werden, wodurch das von einer einfallenden elektromagnetischen Welle erzeugte Empfangssignal am Empfängereingang in der Phase moduliert erscheint und aus dem zeitlichen Verlauf dieser Modulation auf den Einfallswinkel der Welle geschlossen werden kann. Zwischen jeder Einzelantenne und dem Empfänger liegt jeweils ein Verbindungskabel, das durch seine Anwesenheit die Gestaltung der Schaltungsanordnung wesentlich mitbestimmt.

Wenn passive Einzelantennen verwendet werden, dann müssen die Schalter sehr gut durchlässig sein, weil die am Empfängereingang ankommende Empfangsleistung dann das Signal-Rauschverhältnis des Empfangs bestimmt. Daher verwendet man im Fall passiver Einzelantennen vorzugsweise gut durchlässige Diodenschalter. Hierbei muß das Schalten durch zwei Diodenschalter erfolgen, wobei an beiden Enden jedes Kabels je ein Diodenschalter liegt. Der zwischen dem Verzweigungspunkt und dem einen Kabelende liegende Schalter schaltet nur das zu der jeweils abgetasteten Einzelantenne führende Kabel an den Verzweigungspunkt an, um den Verzweigungspunkt impedanzmäßig nicht mit den jeweils unbenutzten Kabeln zu belasten. Der zwischen der Einzelantenne und dem anderen Kabelende liegende Schalter ist so gestaltet, daß der Ausgang der jeweils unbenutzten Einzelantennen nicht mit der Kabelimpedanz belastet ist, so daß diese Einzelantennen im Leerlauf arbeiten und in ihnen nur die sehr geringen Leerlaufströme fließen. Es ist also nur die jeweils abgetastete Einzelantenne stromführend, und die als Fehlerquelle in Peilanordnungen bekannte Strahlungskopplung zwischen den Einzelantennen entfällt.

Zwei Schalter pro Einzelantenne sind ein gewisser Aufwand, auch hinsichtlich der extremen Anforderungen an die Gleichzeitigkeit der beiden Schaltvorgänge an den beiden Enden des gleichen Kabels, die auch noch mit zeitlichen Vorgängen in der Auswertevorrichtung synchronisiert werden müssen. Mangelnde Gleichzeitigkeit führt zu störenden Einschwingvorgängen und falscher Bewertung der Kurzzeitsignale.

Ferner enthält die zwischen der Phasenmodulation am Empfängerausgang und dem zu messenden Einfallswinkel der empfangenen, ebenen Welle bestehende Gesetzmäßigkeit die Phasenlaufzeit der Zuleitung von der Einzelantenne zum Empfänger und die Phasenlaufzeit des Empfängers und der Auswerteeinrichtung, und die Meßgenauigkeit des Einfallswinkels der Welle hängt daher von der Genauigkeit ab, mit der die Phasenlaufzeit auf dem Weg von der Einzelantenne zum Auswertegerät in jedem Moment bekannt ist. Peilanordnungen sollen meist für verschiedene

Empfangsfrequenzen brauchbar sein, und bei Wechsel der Empfangsfrequenz ist es wünschenswert, daß nur der Empfänger auf die jeweilige Empfangsfrequenz abgestimmt werden muß, während die übrigen Bestandteile der Peilanordnung. Einzelantennen, Schaltanordnungen und Verzweigungspunkt bei Frequenzwechsel nicht verändert werden. Die Phasenlaufzeit zwischen der Einzelantenne und dem Empfängereingang kann daher unter Umständen in sehr komplizierter Weise frequenzabhängig sein. Diese Frequenzabhängigkeit entsteht durch einen frequenzabhängigew Zusammenhang der Phasen zwischen der Feldstärke der empfangenen Welle und der Ausgangsspannung der Einzelantenne, der Frequenzabhängigkeit der Ausgangsimpedanz der Einzelantenne und ihres Zusammenwirkens mit der Eingangsimpedanz des nachfolgenden Kabels, des frequenzabhängigen Stehwellenverhältnisses auf dem Kabel und der Frequenzabhängigkeit der Schalter. Ferner ist auch die Eingangsimpedanz des Empfängers, die durch die frequenzselektiven Resonanzschaltungen des Empfängereingangs bestimmt wird, wegen dieser schmalbandigen Resonanzen oftmals in ihrem Phasenverhalten sehr kritisch und dadurch etwas Undefiniert und bei verschiedenen Betriebsfrequenzen durchweg verschieden. Das Zusammenwirken aller dieser Frequenzabhängigkeiten kann die Meßsicherheit der Phasen beeinflussen und zwingt bei hohen Anforderungen an die Meßgenauigkeit zu einer sehr genauen Eichung bei jeder Betriebsfrequenz und zu sehr definierter Dimensionierung der Eingangsschaltung des Empfängers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Peiler der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß durch geeignete Gestaltung der antennenseitigen elektronischen Schaltungen die Einschwingvorgänge beim Umschalten zwischen den Einzelantennen vermindert, die Phasenlaufzeiten auf den Verbindungen zwischen den Einzelantennen und dem Empfänger von den genannten frequenzabhängigen Einflüssen weitgehend befreit und die Genauigkeitsanforderungen an den Empfänger vermindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Peiler der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Vorteil der Erfindung beruht darin, daß die am antennenseitigen Ende des Kabels befindliche elektronische Schaltung durch ihre hohe Eingangsimpedanz praktisch einen Leerlaufbetrieb der passiven Einzelantennen bewirkt, so daß die Strahlungskopplung der Einzelantennen auch in diesem Fall dauernd in hinreichendem Maße entfällt und die elektronische Schaltung nicht mehr geschaltet werden muß, weil das an ihrem Ausgang befindliche Kabel die Vorgänge an ihrem Eingang nicht beeinflußt. In gleichem Sinne wirkt die hohe Verstärkung dieser Schaltung.

Man vermeidet dann auch weitgehend jene frequenzabhängigen Phasendrehungen des Peilsystems, die in vorbekannten Anordnungen dann entstehen, wenn die frequenzabhängige Impedanz der passiven Einzelantenne über Diodenschalter direkt an das Kabel angeschlossen ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen und mehrerer Ausführungsbeispiele eingehend veranschaulicht.

Es zeigt:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Peilers,

Fig. 2 eine vorteilhafte Ausführungsform der am antennenseitigen Kabelende befindlichen elektronischen Schaltung,

Fig. 3 eine Anordnung mit mehreren gleichzeitig betreibbaren Empfängern.

Dabei bedeuten

A_x ... A₁, die passiven Einzelamennen,

K₁ ... K_b die Verbindungskabel zwischen den Einzelantennen und dem Empfänger,

V₁ ... Vf₁ die an den antennenseitigen Kabelenden befindlichen elektronischen Schaltungen.

Ferner bedeutet

E_x ... E₆ weitere, an den empfängerseitigen Kabelenden befindliche elektronische Schaltungen,

P den Verzweigungspunkt, in dem die Signale der Einzelantennen zusammentreffen,

U den Empfänger,

W das Auswertegerät,

B die Abtaststeuerung.

Fig. 1 zeigt das Prinzip einer erfindungsgemäßen Peilanordnung. A_n sind die passiven Einzelantennen, V_n die verstärkenden, elektronischen Schaltungen, K_n die Verbindungskabel, E_n weitere schaltbare, elektronische Schaltungen, die von der Steuereinrichtung B gesteuert werden. P ist der Verzweigungspunkt, in dem die Signale der Einzelantennen zusammentreffen. LJ ist der Empfänger und W das Auswertegerät. C ist die Kurve, auf der die Einzelantennen liegen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die elektronische Schaltung am antennenseitigen Kabelende mit der passiven Einzelantenne integriert, wodurch eine aktive Einzelantenne entsteht. Die Vorzüge aktiver Antennen sind bekannt und ausführlich dargelegt, z. B. in der DE-OS 2115657.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Anordnung mit aktiver Einzelantenne, bestehend aus einem passiven Antennenteil A_n und einer an sie angeschlossenen elektronischen Verstärkerschaltung V_n, einem Kabel K_n, das zu der weiteren elektronischen Schaltung E_n führt. Die elektronische Verstärkerschaltung V_n hat einen hochohmigen Eingang. V_n enthält als Eingangstransistor einen Feldeffekttransistor T_x, der aber auch jede andere bekannte Transistorkombination mit hochohmigem Eingang sein kann.

Bei Anordnungen nach der Erfindung, die eine ausreichende Entkopplung zwischen dem Eingang und dem Ausgang der elektronischen Verstärkerschaltung V_n besitzen, kann man die Ausgangsimpedanz der Verstärkerschaltung V_n weitgehend frei und für das Peilverfahren günstig gestalten, beispielsweise in einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung diese Ausgangsimpedanz derart schaffen, daß sie im gesamten Betriebsfrequenzbereich hinreichend genau gleich dem Wellenwiderstand des nachfolgenden Kabels ist. Hierzu kann am Ausgang des Ausgangstransistors der elektronischen Schaltung V_n jeder bekannte Dreipol aus Wirkwiderständen dienen, der unter Berücksichtigung des Innenwiderstandes dieses Ausgangstransistors die gewünschte Ausgangsimpedanz erzeugt. Dei Ausgang des V_n, der die das Kabel K_n speisende Quelle darstellt, speist dann das Kabel mit einem Quellwiderstand, der im ganzen Betriebsfrequenzbereich nahezu gleich dem Wellenwiderstand des Kabels ist, und mindert dadurch in an sich bekann-

ter Weise die durch den Quellwiderstand bei Fehlanpassung entstehenden, frequenzabhängigen Einflüsse auf die Phasenlaufzeit der Anordnung.

Im Beispiel nach Fig. 2 kann dann am Ausgang des Γ, eine aus Widerständen bestehende Impedanzschaltung liegen, schematisch dargestellt durch den Widerstand R₁, die so gestaltet ist, daß die Ausgangsimpedanz der Verstärkerschaltung V_n im ganzen Betriebsfrequenzbereich nahezu gleich dem Wellenwiderstand des angeschlossenen Kabels ist.

Bei manchen Peilverfahren mit einer Gruppe von abgetasteten Einzelstrahlern sind die Schalteinrichtungen der Einzelantennen und die Steuereinrichtung so gestaltet, daß die Abtastung der Einzelantennen gleichzeitig nach mindestens zwei verschiedenen Zeitabläufen erfolgt und mindestens einer der Abtastvorgänge im Mitte! einen vollständigen Umlauf um die Antennengruppe herum in dem einen Umlaufsinn und mindestens ein weiterer Abtastvorgang im Mittel einen vollständigen Umlauf um die Antennengruppe herum in dem entgegengesetzten Umlaufsinn bewirkt. Dann werden zur gleichen Zeit mehrere Einzelantennen abgetastet. Dann ist die Verwendung von nahezu stromlosen, aktiven Einzelantennen und von entkoppelnden Verstärkerschaltungen besonders vorteilhaft, weil bei der vorbekannten Verwendung passiver Einzelantennen mit durchlässigen Diodenschaltcrn dann einerseits eine Strahlungskopplung zwischen den jeweils gleichzeitig eingeschalteten und daher gleichzeitig stromführenden Einzelantennen stattfindet, andererseits auch über die durchlässigen Diodenschalter am Verzweigungspunkt /^gleichzeitig jeweils mehrere Kabel angeschaltet sind, die sich gegenseitig durch ihre Impedanzen und ihre im Verzweigungspunkt direkt miteinander gekoppelten Signale frequenzabhängig stören können.

Bei einer besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung kann jede Schaltung V_n mehrere voneinander entkoppelte Ausgänge besitzen, wobei an jeden dieser Ausgänge ein gesondertes Ausgangskabe! angeschlossen ist (Fig. 3). Die gesonderten Ausgangskabel können über weitere Schaltungen E_1n und E_n2 getrennten Verzweigungspunkten oder getrennten Empfängern U_x und U₂ zugeführt werden, so daß die gleiche Gruppe von Einzelstrahlern gleichzeitig für mehrere Empfangszwecke dienen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

j.; Yh Patentansprüche:

1. Peiler zur Messung der Einfallsrichtung einer elektromagnetischen Welle,

bei dem eine Gruppe passiver Einzelantennen, die an räumlich verschiedenen Orten aufgestellt sind, vorgesehen ist,

bei dem die Einzelantennen über Kabel an mindestens einen Empfänger angeschlossen sind,

bei dem zwischen jede Einzel antenne und das jeweilige antennenseitige Kabelende und zwischen jedes empfängerseitige Kabelende und den Empfänger je eine elektronische Schaltung zwischengeschaltet ist,

und bei dem eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die die elektronsichen Schaltungen an den empfängerseitigen Kabelenden so steuert, daß diese kabelenden in bestimmter zeitlicher Reihenfolge auf den Empfänger durchgeschaltet werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schaltungen an den jeweiligen antennenseitigen Kabelenden derart ausgebildet sind, daß sie zeitlich konstante Eigenschaften haben (d. h. durch die Steuereinrichtungen nicht geschaltet werden), daß sie ferner im ganzen Betriebsfrequenzbereich eine derart hohe Verstärkung besitzen, daß das Signal/Rauschverhältnis des Empfängers im wesentlichen durch diese elektronischen Schaltungen am antennenseitigen Kabelende gegeben und nur unwesentlich durch den Empfänger bestimmt wird, und daß sie im ganzen Betriebsfrequenzbereich eine hohe Eingangsimpedanz derart besitzen, daß diese Eingangsimpedanz wesentlich größer als die Eingangsimpedanz der zugehörigen passiven Einzelantenne ist und die passive Einzelantenne nahezu im Leerlauf arbeitet.

2. Peiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die passive Einzelantenne und die an ihrem Ausgang angeschlossene elektronische Schaltung so gestaltet und miteinander integriert sind, daß sie zusammen eine aktive Antenne bilden.

3. Peiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige elektronische Schaltung am antennenseitigen Kabelende derart ausgebildet ist, daß an ihrem Eingang ein Feldeffekttransistor (T₁) oder eine ihm gleichwertige Transistorkombination liegt und die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors an den einen Anschluß der passiven Einzelantenne angeschlossen ist.

4. Peiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige elektronische Schaltung am antennenseitigen Kabelende an ihrem Ausgang mit Hilfe eines Dreipols aus einem oder mehreren Wirkwiderständen (R₁) derart ausgebildet ist, daß ihre Ausgangsimpedanz im ganzen Betriebsfrequenzbereich hinreichend genau . gleich dem Wellenwiderstand des anschließenden Kabels ist.

5. Peiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektronische Schaltung mehrere, durch zwischengeschaltete , Transistoren voneinander entkoppelte Ausgänge hat und die verschiedenen Ausgänge über verschiedene Verbindungskabel verschiedenen Empfangseinrichtungen
(Fig. 3).

U₂) zugeführt sind