DE2730213C3

DE2730213C3 - Funknavigationssystem für die Luftfahrt

Info

Publication number: DE2730213C3
Application number: DE2730213A
Authority: DE
Inventors: Jacques Combs-La-Ville Dorey
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1976-07-09
Filing date: 1977-07-04
Publication date: 1984-04-19
Also published as: FR2357911A1; SU725577A3; US4151529A; SU725577A1; CA1119703A; FR2357911B1; GB1536114A; DE2730213B2; DE2730213A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Funknavigationssystem für die Luftfahrt mit einer aus einer in einer linearen Konfiguration angeordneten Vielzahl von Sendeantennen bestehenden Funkbake und mit Mitteln ?ur aufeinanderfolgenden Kopplung je eines Antennenpaares an einen Sender unter gleichzeitiger Erregung beider Antennen des Antennenpaares derart, daß die wechselnde Bewegung einer ortsveränderlichen Sendeantenne simuliert wird. Solche Funknavigationssysteme arbeiten mit dem Dopplet effekt.

Bei allen das Dopplerprinzip verwendenden Funkbaken oder Funknavigationssystemen liegt das Problem in der Erzielung eines ausreichenden Frequenzhubes, der dem Durchmesser des Kreises der Antennenanordnung proportional ist. Dasselbe erreicht man durch Erhöhung der Umlauffrequenz des jeweils aktiven Strahlers.

Bei einem bekannten Funknavigationssystem der eingangs angegebenen Art nach DE-AS 19 61 715 wird in Verbindung mit einer linearen Antennenanordnung eine Antennenzeile mit äquidistant angeordneten Dipolen zum Einsatz gebracht. Dabei bewegt sich nur eine einzige Momentanstrahlungsquelle über eine Anzahl äquidistanter Elemente hin und her oder nur in einer Richtung. Das im Fernfeld empfangene Signalspektrum variiert in Abhängigkeit von der Lage des Empfangsortes zur Antennenzeile. Bei der Umkehr der

Abtast- oder Speisungsfolge der Antennenzeile entstehen bei aufeinanderfolgenden Abtastperioden Phasensprünge, die ein breites Spektrum von Signalkomponenten mit Abständen gleich der Abtastfrequenz verursachen. Damit die Breite des Signalspektrums auf ein Minimum herabgesetzt wird, erfolgt die Speisung der Elemente der Antennenzeile an den Enden der Anordnung mit minimaler und in der Mitte der Anordnung mit maximaler Amplitude. Di<i Amplitudenabstufung kann durch den Elementen einzeln zugeordnete Dämpfungsglieder bei Einspeisung mit konstanter Amplitude, oder - ohne Dämpfungsglieder — bei Einspeisung mit einer mit der Abtastfrequenz synchron modulierten Amplitude erfolgen. Die Bewegung der Momentanstrahlungsquelle findet einmal nur in einer Richtung statt, dann, nach einer anderen Ausführungsform hin- und hergehend; im letzteren Fall verdoppelt sich allerdings die Breite des Dopplerfrequenzspektrums infolge der positiven und der negativen Dopplerverschiebung der abgestrahlten Hochfrequenz. Ein Funknavigationssystem der einleitend angegebenen Art nach der DE-PS 11 80 806 besitzt Antennenpaare, deren beide gleichzeitig erregte Antennen durch Geraden miteinander verbunden sind, die sich fortschreitend ändernde Winkel zueinander einnehmen. Dabei können die beiden Antennen auf parallelen Linien gegensinnig zueinander bewegt werden, oder mehrere Antennen in einer Reihe nebeneinander werden durch einen schwenkenden Schalthebel in bezug zu einer fest angeordneten Antenne ausgewählt Einbezogen ist auch, aus einer Antennenanordnung in zwei parallelen Reihen Antennen an verschiedenen Enden tier Reihen beginnend zu Paaren zusammenzuschalten, so daß auch hierbei die jeweilig verbindenden Geraden in einem

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Symmetriezentrum der Antenneneinric' tuug zusammenlaufen. Dabei ergibt sich ein verhältnismäßig geringes Auflösungsvermögen.

Aus Funktechnik 1965. Nr. 3, Seite 86 bis 88, ist es bekannt, zur Erzielung eines genügend hohen Frequenzhubes bei hinreichend geringem Peilfehler ein »Pilgerschrittverfahren« für die Speisungsfolge der Antennen der Kreisgruppe anzuwenden, bei welchem jeweils drei Elemente nacheinander hinlaufend und zwei Elemente nacheinander rücklaufend in aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten gespeist werden. Unter den angegebenen Bedingungen wird erreich'., daß sich die Funkbake effektiv um 1Π0 der Umdrehung bei fünf Speisungsschritten weiterdreht, dabei schwingt die Momentanstrahlungsquelle an einem über drei Ar'ennenelemente gehenden Kreistagen zur Erzielung eines hohen Frequenzhubs hm und her. Dabei ergibt sich, weil ein Fortschreiten in den Zeitabschnitten um ein Element erfolgt, eine niedrige effektive Umlauffrequenz. Beide Frequenzen stehen zueinander im Verhältnis 30 :1.
^ Fe.ner sind bei der bekannten Ausführung mit dem i.Doppler-VOR-System zur Erzielung der Kompatibilität /mit dem für das herkömmliche VOR-System vorgesehenen Bordempfänger eine Strahlungsquelle auf der ' 'Frequenz / + 9960 Hz und ferner, zur Beseitigung des ädurch die Phasenmodulation dann entstehenden Azi-' mutfehlers und zur Beseitigung von Einflüssen durch Reflexionen eine zweite Strahlungsquelle vorgesehen, die auf der Frequenz /-9960 Hz (7als Trägerfrequenz) ¹ diametral zur erstgenannten Strahlungsquelle und in demselben Sinn wie diese umlaufen. Dabei verschwinden auch unerwünschte Umlauffrequenz-Amplituden-Smodulationsanteile. Dabei ergibt sich ein erheblicher !Aufwand schon aufgrund von aus mehreren Quelled ^stammenden Signalen. Im übrigen fehlt bei dieser -'bekannten Ausführung eine lineare Antennenanoranung, bei welcher sich eine zeitlich sinusförmige Änderung des Abstandes zwischen den zwei Momentanstrahlungsquellen ergibt, die ein Antennenpaar bilden, >so daß die Abstrahlung im Fernfeld derjenigen einer als Antennen-Kreisgruppe angelegten Funkbake entspricht, bei welcher diametral gegenüberliegende Antennenelemente umlaufend gespeist würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Funknavigationssystem zu schaffen, bei dem die herkömmliche Aiitennengruppe durch eine Antennen-Zeile mit besonders vorteilhafter Anordnung und Abtastung der einzelnen Elemente ersetzt ist, derart, daß sich eine erhöhte Meßgenauigkeit für die Ortungsfaktoren (Höhenwinkel bzw. Azimutwinkel), bei Ausschaltung von Störsignalen durch Reflexionen ergibt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die die Antennen eines jeden Antennenpaares verbindenden Geraden zueinander parallel angeordnet sind und daß die Reihenfolge der aufeinanderfolgenden Erregung der Antennenpaare und die Abstände zwischen den Antennen jedes Paares so gewählt sind, daß die Abstände der nacheinander erregten Paare eine Sinusfunktion der Zeit sind. Dabei sind die Dipoie, wenn sie auch eine allgemeine lineare Anordnung aufweisen, nicht notwendigerweise entlang ein- und derselben Geraden ausgerichtet und außerdem nicht äquidistant angeordnet. Ferner sind die Antennenelemente nach der Anmeldung in Paaren gruppiert und gespeist, die aufeinanderfolgend derart erregt oder gespeist werden, daß der die Antennen eines Paares trennende Abstand über der Zeit sinusförmig verteilte Werte annimmt
Die Mittelpunkte der einzelnen strahlenden Dipolpaare können sein, in einem anderen Fall sind sie gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt

Durch die Erfindung ergibt sich eine Meßgenauigkeit, die etwa doppelt so hoch wie bei Antennenzeilen mit ^r> äquidistanter. Elementen zur Erzeugung einer sich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegenden Strahlungsquelle ist.

Durch die Erfindung werden von einer Funkbake mit linearer Aniennenauhieilung Signale erhalten, di; den in Signalen einer Funkbake mit kreisförmiger Antcnnenaufsiellung entsprechen, derer, einander diametral gegenüberliegende Antennen paarweise und aufeinanderfolgend (umlaufend) erregt ■„ erden.

Es wurde bereits in der DE-OS 25 07 401 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung der Signale mit Phasenmodulation vorgeschlagen, bei welchen die Behandlung des Signals durch Herstellung einer Beziehung zwischen einer örtlich erzeugten Antwort, welche durch .lie Gesamtheit der Signale gebildet wird, welche .'Ii von einer Bake empfangen werden können, und den Signalen, welche von Vorrichtungen mit drehbaren Sendeantennen empfangen werden, welche z. B. einen an jedem Ende eines um eine Achse drehbaren Armes angeordneten Dipol aufweisen, erfolgt. Dabei wird dem Piloten eine gleichzeitige sichtbare Anzeige des Höhenwinkels und des Azimuts der Stellung des Flugzeugs in bezug auf die Bake geliefert, wobei die Wirkung der von den Hindernissen reflektierten Störsignale ausgeschieden wird.

jo Die Erfindung betrifft eine Funkbake für die Luftfahrt, weiche z. B. die einer derartigen Anlage angehörenden drehbaren Antennen ersetzen kann.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer Bake,

F i g. 2 eine schematische Konstruktion zur Definierung einer Bake,

F i g. j eine schematische Ansicht eines mit einem Empfänger versehenen Flugzeugs,

F ι g. 4 ein Schaubild,

F i g. 5 ein anderes Schaubild,

F i g. 6 ein Schaltbild einer Bake einer anderen Ausführungsform,
F i g. 7 ein Schaubild,

F i g. 8 ein Schaubild,

F i g. 9 ein Schaubild.

Ein Sender 101 für kohärente Strahlungsenergie (F i g. 1) mit einer Frequenz von größenordnungsmäßig einem Gigahertz speist an seinem Ausgang 102 über einen schematisch durch ein drehbares Organ 104 angedeuteten elektronischen Umschalter 103 eine Vielzahl 105 von Dipolpaaren.

Die Vielzahl 105 von Dipolpaaren ist folgendermaßen definiert:

Man geht von einem Kreisumfang 106 (F i g. 2) aus und markiert auf diesem Punkte mit gleichmäßig um den Mittelpunkt 107 herum verteilten Winkelabständen, wobei die Zahl dieser Punkte eine gerade Zahl ist. Bei dem dargestellten Beispiel sind vierzehn Punkte markiert. Zwei diametral gegenüberliegende Punkte bilden ein Paar. Auf der Zeichnung tragen die Punkte eines jeden Paares das gleiche Bezugszeichen, von denen jedoch einer mit dem Inde% »'« behaftet ist. Man definiert so sieben Paare a 1, a Γ; a 2, a 2'; a 3, a 3', a 4, a 4';... a 7, a T. In dem rechten Teil der F i g. 2 sind die Projektionen der verschiedenen Punkte a 2, a 2'; a 3, a 3' usw. auf eine Bezugsgerade dargestellt, z. B. einen

bestimmten Durchmesser al, a V des Kreises 106, wobei die die Projektionen der Punkte mit dem gleichen Bezugszeichen verbindenden Geraden der Klarheit wegen voneinander entfernt dargestellt sind.

Man definiert so:

ein Paar von Punkten 1-1' mit dem Abstand

27?.

worin R der Halbmesser des Kreises 106 ist; zwei Paare von Punkten 2-2' und 7-7', wobei die Punkte eines jeden dieser Paare einen Abstand von

2R cos Φ₂ 2RcosΦt

haben,

worin Φ2 und Φη die Winkel sind, welchen die Durchmesser a 2, a 2' und a 7, a T mit dem Durchmesser al, a V bilden, und welche bei dem betrachteten

-^36O.sind;

2..

Beispiel gleich

zwei Paare von Punkten 3-3' und 6-6', wobei die Punkte dieser Paare einen Abstand von

IR cos Φζ 2R cos Φι,

haben;

zwei Paare von Punkten 4-4' und 5-5', wobei die Paare dieser Punkte einen Abstand von

2R cos Φα 2R cos Φ5

15

20

25

30

35

haben.

In Fig. 2 sind bei i", 2"... 7" die von den Punkten 1, 1'; 2, 2'...7, T auf den Geraden X-V, 2-2'...7-7' gleichweit entfernten Punkte dargestellt.

Bei einer Ausführungsform sind die Mittelpunkte der Paare längs einer Linie zufallsmäßig verteilt, anstatt der Definition der F i g. 2 zu entsprechen.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Verteilung der Mittelpunkte der Paare ungleichmäßig oder gleichmäßig; ohne zufaltsmäßig zu sein.

Die Dipole der Antennenvorrichtung 105 sind in der für die mit den gleichen Ziffern bezeichneten Punktpaare definierten Weise angeordnet.

Die Dipole Di, DV sind durch eine Schaltung 111.1 (Fig. 1) mit einem Kontakt 112.1.1' des elektronischen Umschalters 103 verbunden. Das gleiche ist bei den durch eine Schaltung 111.2 mit dem Kontakt 112.2.2' des Umschalters 103 verbundenen Dipolen D2, D2' der Fall, und so fort.

Die Schaltung 111.1 enthält einen Leistungsteiler 113.1, v/elcher durch jeden der beiden Kanäle 114.1 und 114-1' die Hälfte der an seinen Eingang angelegten Leistung leitet An dem Kanal 114.1 ist ein Phasenschieber ί 15.1 und an dem Kanal 114.Γ ein Phasenschieber 115.1' vorgesehen. Die durch die Phasenschieber 115.1 und 115.1' eingeführten Phasenverschiebungen sind so bemessen, daß die Amplitude des von dem Dipol D V ausgestrahlten Funksignals um λ/4 gegenüber der Amplitude des von dem Dipol D1 ausgestrahlten Signals phasenverschoben ist

Die anderen Schaltungen 111.2... 111.7 sind in der gleichen Weise wie die Schaltung 111.1 ausgebildet In allen Fällen ist die Amplitude des von einem Dipol eines Paares ausgestrahlten Signals π/Λ gegenüber der von dem anderen Dipol des Paares ausgestrahlten Amplitude phasenverschoben.

Das Flugzeug 121 (F i g. 3), dessen Stellung in Bezug auf die Bake 105 bestimmt werden soll, ist mit einer Antenne 122 versehen, welche die von der Bake 105 ausgesandten Signale auffängt und diese an einen linearen Empfänger 123 anlegt, welcher an seinem Ausgang in geeigneter Weise verstärkte Videofrcquenzsignale liefert Die Ausgangsschaltung 124 enthält ein nichtlineares Element, z. B. ein quadratisches Element, z. B. eine Diode 125, welche an ihrem Ausgang das Produkt der Komponenten der Signale erscheinen läßt, weiche an es angelegt werden.

Das nichtlineare Element 125 läßt so zu einem gegebenen Zeitpunkt das Produkt der beiden Sinusfunktionen erscheinen, welche z. B. die gleiche Kreisfrequenz haben und dem einen bzw. dem anderen Dipol eines Paares entsprechen, dessen ausgesandte Signale zu diesem Zeitpunkt empfangen werden. Die eine und die andere dieser Funktionen enthält die Information der Dopplerverschiebung, welche einerseits von der Bewegung des Flugzeugs und andererseits von der durch die Umschaltung der Dipole simulierten Bewegung der beweglichen Funkquelle herrührt. Die Summe dieser beiden Sinusfunktionen ist gleichwertig mit einer Summensinusfunktion, deren Kreisfrequenz z. B. gleich dem doppelten dieser Kreisfrequenz ist, und mit einer Sinusfunktion, deren Kreisfrequenz gleich der Differenz dieser Kreisfrequenzen ist. Der Summenausdruck ist eine Sinusfunktion der Kreisfrequenz 2ω der von der Bewegung des Flugzeugs herrührenden Dopplerverschiebung und der durch die Umschaltung der Dipole simulierten Bewegung der Strahlenquelle herrührenden Dopplei verschiebung. Ein Tiefpaß 126, weicher den Durchtritt der Energie mit einer Kreisfrequenz 2ω verhindert, scheidet diesen Ausdruck aus, so daß am Ausgang 127 des Filters die Differenzfunktion verbleibt, in welcher die von der Bewegung des Flugzeugs herrührende Dopplerverschiebung ausgeschieden ist, eben weil es sich um die Differenzfunktion handelt. Die an dem Ausgang 127 vorhandene Information besteht also aus der alleinigen, von der Bewegung der Strahlenquelle herrührenden Dopplerverschiebung unter Ausschluß der Bewegung des Flugzeugs. Die vom Filter 126 durchgelassenen Signale werden an eine Schaltung 128 angelegt

Die Schaltung 128 ist zweckmäß^:g die in der DE-OS 25 07 401 der gleichen Anmelderin beschriebene.

Der Ausgang 127 ist dann mit einem beliebigen Eingang 22, 23 oder 24 der in dieser Offenlegungsschrift beschriebenen Schaltung verbunden.

Wenn die Schaltung 128 die in der genannten Offenlegungsschrift beschriebene ist, ist eine Bake, weiche durch eine Vielzahl von gleichzeitig gespeisten Dipolpaaren gebildet wird, wobei die Dipole eines Paares gleichzeitig erregt werden, und die Abstände der Dipole der nacheinander erregten Paare sich zeitlich sinusförmig ändern, mit einer Bake gleichwertig, welche durch zwei an den Enden eines sich um seinen Mittelpunkt drehenden Arms befestigte Antennen gebildet wird.

Mit einer Bake der schematisch in dem linken Teil der F i g. 2 dargestellten Art, mit welcher die in dem rechten Teil der Figur schematisch dargestellte Bake gleichwertig ist, gestatten, falls der Kreis 106 in einer lotrechten Ebene liegt, die durch die Bewegung der beiden virtuellen diametral entgegengesetzten beweglichen Strahlungsquellen, von denen die eine sich von dem Flugzeug entfernt und die andere sich dem Flugzeug

nähert, eingeführten Phasenverschiebungen die Bestimmung des Höhenwinkels des Flugzeugs in Bezug auf die Bake. Die die Dipole eines Paares verbindenden Linien sind dann lotrecht

Eine Bake mit waagerechten parallelen Dipolpaaren ermöglicht die Messung des Azimuts.

Zu dem Zeitpunkt tu in welchem das Flugzeug die von den Dipolen Di und DV kommenden Signale empfängt, wird die Phasendifferenz Δφι,, welche die in den an den Eingang der Schaltung 128 angelegten Signalen enthaltene Information ist, durch folgenden Ausdruck ausgedrückt:

4.7/i

In dieser Gleichung ist:

λ die der Frequenz des Senders 101 entsprechende

Wellenlänge und
Φ der Höhenwinkel des Flugzeugs 121 (F i g. 4).

Zu dem Zeitpunkt // des Empfangs der von dem Dipolpaar mit dem Index /ausgesandten Signale ist die Phasendifferenz der von dem Dipol Di bzw. dem Dipol Di' empfangenen Signale durch folgende Formel gegeben:

_ .7 4.-ΤΛ

In dieser Formel ist:

Φ, der Wert des gerichteten Winkels, weichen der die Punkte a_u a\ verbindende Durchmesser mit dem die Punkte ai, ai' verbindenden Durchmesser bildet (in Fig.2 ist dieser Winkel für die Punkte a3, a3' gezeigt).

In den obigen Formeln (1) und (2) rührt TtIA von der durch die Phasenschieber 115.1, 115.1' und 115./, 115/ eingeführten Phasenverschiebung her.

Die Schaltung empfängt so an ihrem Eingang ein gemäß der obigen Gleichung (2) sinusförmig phasenmoduliertes Signal. Da die Amplitude der größten Modulation zu dem Produkt aus dem der Bake entsprechenden Wert 4 π R/λ und dem zu bestimmenden unbekannten Wert sin Φ proportional ist, gestattet die Schaltung 128die Messung des Höhenwinkels Φ.

Die Meßgenauigkeit Φ des Winkels Φ ist durch den Ausdruck gegeben:

daß die Phasenmodulation der am Eingang 127 vorhandenen und von den Dipolen Di bzw. Di' herrührenden Signale dem Zeichen nach einander entgegengesetzt sind, so daß die Bindung der Differenz ihre Wirkungen sich zueinander addieren.

Am Ausgang des nichtlinearen Elements 125 sind die quadratischen Teile der den Dipolen Di und D! entsprechenden Phasenmodulationen gleich und haben das gleiche Zeichen. Da die Differenz der Phasen, weiche die Schaltung {28 bewirkt, diese quadratische Modulation aufhebt, weiche zur Begrenzung des Abstands zwischen zwei gleichzeitig erregten Dipolen führte, ist es möglich, einen großen Abstand zwischen den Dipolen der Paare entsprechend der gewünschten

is Genauigkeit vorzusehen, wobei die Wirkung der Sphärizität der Wellen ausgeschieden wird, so daß das

' System selbst für verhältnismäßig kleine Entfernungen zwischen dem Flugzeug und der Bake arbeitsfähig ist.
Bei einer Bake mit der größten Abmessung von 10 m macht eine übliche Ausbildung die Messung der Winkel für eine Entfernung zwischen dem Flugzeug und der Bake unmöglich, welche kleiner als 7 km ist (für λ = 5 cm). Bei der beschriebenen Anlage erfolgt die Messung des Winkels in befriedigender Weise für erheblich kleinere Entfernungen zwischen dem Flugzeug und der Bake, und zwar praktisch bis zu 70 Meter.

In F i g. 5 ist schematisch ein Flugzeug 121 dargestellt, dessen Antenne 122 gleichzeitig das von der Bake B kommende Funksignal auf einem direkten Weg Tsowie auf einem von der Reflexion an einem Hindernis Q herrührenden Weg R empfängt.

Für das Flugzeug 121 sind die von dem reflektierten Signal transportierten Informationen gleichwertig mit denen, welche von einer Bake Bj geliefert würden, welche ein Bild der Bake B in dem durch das reflektierende Hindernis Q gebildeten »Spiegel« ist. Für das Bild Bj haben die der Reihenfolge der Erregungen der Dipolpaare Di. Di' einer beliebigen Bakenausbildung entsprechenden Pfeile die gleiche Richtung, wenn

sie zum Beispiel zu dem Spiegel parallel sind, aber entgegengesetzte Richtungen, wenn sie zu dem Spiegel senkrecht liegen.

Bei Empfang der Sendungen der Dipole eines Dipolpaares Di. Di' und der einer Reflexion an einem Hindernis Q entsprechenden Sendungen, weiche nachstehend Objektsignale und Spiegelbildsignale genannt sind, bildet das nichtlineare Element 125 das Produkt der Signale in der nachstehenden Weise:

(3)

in welchem (4Φ)-μβ den Wert der Ansprechkurve des Prozessors bei — 3dB darstellt.

Für kleine Höhenwinkel, wie dies bei der Landung der Fall ist, wird dieser Ausdruck angenähert zu:

(4)

Die Meßgenauigkeit beträgt etwa das Doppelte der Genauigkeit der Systeme mit einer Bake mit ejner Länge von 2R, welche in einer Flucht liegende und zpr Nachbildung einer sich rnit gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegenden Strahlungsquelle umgeschaltete Pipo-Ie aufweist.

Diese Steigerung der Genauigkeit rührt cjavpn her.

1 (Objekt χ Objekt')

2 (Abbild χ Abbild')

3 (Objekt χ Abbild')
(Abbild χ Objekt')

(5)

60 pie den »elektronischen Echos« entsprechenden Signale sind:

Objekt χ Abbild'
Abbild χ Objekt'

Djese Signale haben beide eine zufallsmäßige zusätzliche Phasendifferenz, was einen Beziehungsfehler ergibt, welcher ihre Wirkung in dem von der Sqh^llung 128, we|che insbesondere eine Beziehung jiersfelit, gelieferten Ergebnis unterdrückt

Pie Bafce gestattet mit der unregelmäßigen, z. B. zujlüßi Verteilung der Mittelpunkte der Paare

auch die Benutzung von angepaßten üblichen Filtern, welche auf den Flugzeugen vorhanden sind und zum Zusammenwirken mit üblichen Baken mit in einer Flucht liegenden Dipolen vorgesehen sind, welche so erregt werden, daß sie eine sich mit einer linearen gleichförmigen Bewegung bewegende bewegliche Strahlenquelle nachbilden.

In Fig.6 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Sender 101 die Strahlungsenergie nacheinander an eine Vielzahl von Dipolpaaren D1, D V... Di, Di'... Dn, Dn' anlegt. Die Dipole befinden sich an dem Ende von von Leistungsteilern 113 kommenden r Kanälen 114, wobei die Kanäle 114' einen eine Phasenverschiebung von w/4 gegenüber dem entsprechenden Kanal 114 einführenden Phasenschieber 131 enthalten. In die den Kontakt 112.1.1' des elektronischen Umschalters 104 mit dem Leistungsteiler 113.1 verbindende Schaltung 132.1 ist eine Verbindung 133.1 eingeschaltet, welche die Amplitude des Von den Dipolen Di und DV ausgestrahlten Funksignals bewertet, wobei der Bewegungsfaktor gleich

a cos Φι

In dieser Formel ist a eine Konstante, und Φ\ hat die Bedeutung, welche ihm oben unter Bezugnahme auf F i g. 2 gegeben wurde.

Eine derartige Vorrichtung ist in jedem der Kanäle zur Speisung der Dipole vorgesehen.

Die Vorrichtung 133/bewertet z. B. die Amplitude der von den Dipolen Di, Di' ausgestrahlten Sendung wobei der Bewertungsfaktor gleich

a cos Φ\

In dem Fall einer Benutzung einer großen Zahl von Dipolpaaren haben gewisse der Vorrichtungen 133/ einen sehr kleinen Bewertungsfaktor a cos Φ,. Sie sind Paaren von sehr nahe beieinanderliegenden Dipolen Di, Di' zugeordnet Diese Dipole senden nur eine vernachlässigbare Leistung aus, so daß sie bei einer Ausführungsform ebenso wie die entsprechenden Vorrichtungen 133/ fortfallen können, was eine Vereinfachung darstellt. Außerdem werden auf diese Weise die Dipolpaare ausgeschieden, bei welchem infolge ihrer Annäherung eine gegenseitige Strahlungskopplung zu befürchten wäre.

Fig.7 zeigt die geometrische Bedeutung des Modulationsfaktors für jedes Dipolpaar. In diesem Schaubild sind als Ordinaten der Abstand zwischen zwei Dipolen eines Paares und als Abszissen die von einem Dipolpaar ausgesandte Amplitude aufgetragen.

F i g. 8 ist eine bei Fehlen einer Amplitudenmodulation erhaltene Beziehungskurve. Sie ist eine Besselsche Funktion der Ordnung Null oder J₀. Bei dem betrachteten Beispiel entspricht der Abstand zwischen dem Maximu'n der Besselschen Kurve und der diesem am nächsten liegenden seitlichen Schulter -9dB.

Fig.9 zeigt die Bezugskurve, v/enn die von den Dipolen ausgesandte Energie in Funktion des Abstands der Dipole eines Dipolpaares in der obigen Weise moduliert wird. Sie ist dann die Summe der Besselschen Funktion Jo und einer Funktion /;, welche eine Besselsche Funktion erster Art zweiter Ordnung ist. Die Herabsetzung der Schulter ist durch die Verringerung der Ordinate der ersten seitlichen Schulter dargestellt, weiche durch den - 23dB entsprechenden Abstand von dem Maximum der Kurve dargestellt ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche!

1. Funknavigationssystem für die Luftfahrt mit einer aus einer in einer linearen Konfiguration angeordneten Vielzahl von Sendeantennen bestehenden Funkbake und mit Mitteln zur aufeinanderfolgenden Kopplung je eines Antennenpaares an einen Sender unter gleichzeitiger Erregung beider Antennen des Antennenpaares derart, daß die wechselnde Bewegung einer ortsveränderlichen Sendeantenne simuliert wird, da lurch gekennzeichnet, daß die die Antennen (Dj, D',) eines jeden Amennenpaares verbindenden Geraden zueinander parallel angeordnet sind und daß die Reihenfolge der aufeinanderfolgenden Erregung der Antennenpaare und die Abstände zwischen den Antennen jed»s Paares so gewählt sind, daß die Abstände der nacheinander erregten Paare eine Sinusfunktion der Zeit sind.

2. Funknavigationssystem nach Anspruch 1, ^dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenpaare Ji(Du Di'...D₁, D!) in an sich bekannter Weise auf

einer einzigen Geraden angeordnet sind.

3. Funknavigationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen (D₁, D,') derart angeordnet sind, daß die Projektionen der Mittelpunkte der Antennenpaare (Di, Di'... D„ Di') auf eine zur durch die Antennen (D₁, D₁')^ vorgegebenen Richtung parallele Gerade eine unregelmäßige Verteilung aufweisen.

4. Funknavigationssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Antennenpaar (D,, D₁'... D₁, D₁') und dem Sender (JOl) eine Schaltung (133) zur Gewichtung der Amplitude des von dem entsprechenden Antennenpaar ausgehenden Signals derart angeordnet ist, daß diese Amplitude dem Abstand (R cos Φ,) der Antennen (D₁, D₁') des Antennenpaares proportional ist.

5. Funknavigationssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen (D₁, D,') eines jeden Antennenpaares mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von π/4 zueinander gespeist werden.

6. Funknavigationssystem nach Anspruch 5, zur Bestimmung des Höhenwinkels eines Flugzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die die Antennen eines jeden Antennenpaarts (Di, D\,...D₁, £>,') miteinander verbindenden Geraden senkrecht verlaufen, und daß das Flugzeug (121) eine Empfangseinrichtung (122—128) zum Empfang der Aussendungen der Funkbake (105) mit einer Schaltung (128) umfaßt, die die empfangenen Signale mit einer lokal erzeugten Nachbildung korreliert und die Gesamtheit der von der Funkbake (105) empfangenen Informationen über den Höhenwinkel und den Azimutwinkel beinhaltet

7. Funknavigationssystem nach Anspruch 5, zur Bestimmung des Azimutwinkels eines Flugzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die die Antennen eines jeden Antennenpaares (Di, Di ...D,, D,') miteinander verbindenden Geraden waagerecht verlaufen, und daß das Flugzeug (121) eine Empfangseinrichtung (122—128) zum Empfang der Aussendungen der Funkbake (105) mit einer Schaltung (128) umfaßt, die die empfangenen Signale mit einer lokal erzeugten Nachbildung korreliert und die Gesamtheit der von der Funkbake her empfangenen

Informationen über den Höhenwinkel und den Azimutwinkel beinhaltet.