DE2842692A1

DE2842692A1 - Peilverfahren fuer einkanal-peilsystem

Info

Publication number: DE2842692A1
Application number: DE19782842692
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Bodemann; Manfred Dipl Ing Esprester; Manfred Uhlmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1978-09-30
Filing date: 1978-09-30
Publication date: 1980-04-10
Also published as: DE2842692C2

Description

1?Peilverfahren für Einkanal-Peilsystem"
Die Erfindung betrifft ein Einkanal-Peilsystem und ein Verfahren für den Betrieb eines solchen Peilsystems.
Bei Adcock-Systemen (für Einkanal- und Zweikanal-Peilverfahren) in der bisher bekannten Form zeigt sich in vielen Fällen als schwerwiegender Nachteil, daß die Basis der Antennenanordnung nicht über ein bestimmtes Maß hinaus vergrößert werden darf, um unzulässig große Peilfehler zu vermeiden. Die maximale Basis bei Adcockanordnungen ist dabei von der Anzahl der Antennenelemente und von der höchsten Betriebsfrequenz abhängig. Es läßt sich nachweisen, daß z. B. bei einer Adcockanordnung mit N = 4 und N = 8 der Basis-Durchmesser angenähert 0.25 Ao bzw. 1.1 Ao (Ao = Wellenlänge bei der höchsten Betriebsfrequenz) nicht überschreiten sollte.
Bei größeren Basis-Durchmessern zeigt sich ein rasches Anwachsen des System-Peilfehlers.
Die Beschränkung der zulässigen Basis stellt nun ein erhebliches Problem dar, falls Adcock-Peilsysteme peripher an Türmen oder Masten mit größeren Schaft-Durchmessern untergebracht werden müssen. Dies ist stets dann der Fall, wenn die Spitze der betreffenden Konstruktion unzugänglich oder bereits durch andere Systeme belegt ist. Die Unterbringung eines Adcock-Peilers am Umfang eines Turmes hat dann als Konsequenz, daß einmal wegen der "Abschattung" des Turmschaftes nur ein begrenzter Sektor überwacht werden kann und daß zudem die hinter der Adcockanordnung liegenden Flächen des Turmes bzw. Mastes mit Absorber-Naterialen beschichtet bzw. verkleidet werden müssen. Dies ist erfoderl ich, um nachteilige Auswirkungen von Strahl ungs feld-Reflexionen zu vermeiden. Es versteht sich von selbst, daß diese Maßnahme nur bei Frequenzen oberhalb von ca. 100 1Hz zu realisieren ist und auch dort nur mit sehr hohem Kostenaufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einkanal-Peilsystem anzugeben, das bei möglichst geringem Aufwand keine oder zumindest nicht so stark einschränkende Bedingungen, wie vorstehend beschrieben, an die räumliche Anordnung der Antennenanlage stellt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 1 wird davon ausgegangen, daß für einen Einkanal-Peiler die bei einem Adcock-System üblicherweise über 360° verteilt angeordneten Antennenelemente auf einem beliebig großen Sektor - z. B.
900 - angeordnet werden. Zudem werden die in diesem Sektor untergebrachten Antennenelemente so dimensioniert, daß sie ein gebündeltes Strahlungsdiagramm aufweisen. Die Peilwinkelinformation ist dann ausschließlich in der Signalamplitude der von den einzelnen Antennenelementen gelieferten Spannungen, so daß der ermittelte Peilwert theoretisch von der Basis bzw. Größe der Antennenanordnung unabhängig wird.
Wegen der Bündelungseigenschafüen der Einzelelemente wird die Rückwärtsstrahlung so weit vermindert, daß auf die Anbringung von absorbierenden Materialien am Turmschaft verzichtet werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung hat zudem gegenüber einem Adcock-System noch den Vorteil, daß der Antennengewinn entsprechend der stärkeren Bündelung der Einzelelemente deutlich höher ist.
Die Erfindung ist; im folgenden anhand der Abbildungen näher erläutert. Die Abbildungen zeigen im einzelnen: Fig. 1 Aufbau eines erfindungsgemäßen Peilsystems; Beispiel mit drei Antennenelementen.
Fig. 2 Abhängigkeit der Diagrammfunktion Di der einzelnen Antennenelemente vom Azimutwinkel a; mit Punkten markiert sind die den jeweiligen Signalamplituden proportionalen Werte von Di für einen bestimmten Einfallswinkel ; Beispiel nach Fig. 1.
Fig. 3 Zyklische Signalfolge A(t) für Beispiel nach Fig. 1 und Fig. 2.
Das Schema der Antennenanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zusammenwirken mit einer Einkanal-Peilauswertung ist in Fig. 1 dargestellt. Es ist zu entnehmen, daß im gezeigten Beispiel mit drei Antennenelementen die Ausrichtung der einzelnen Strahlungskeulen Gi jeweils unterschiedlich ist und daß die Signalamplituden Ai() über einen Mehrwegeschalter S zum Empfänger E gebracht werden.
Die für das Beispiel gewählte Anordnung ist weder in Bezug auf die Anordnung auf einem Kreisbogen noch in Bezug auf die gleichmäßige Verteilung über den Winkelbereich für das Verfahren verbindlich.
Die Diagrammfunktionen Di der einzelnen Antennen in Abhängigkeit vom Azimutwinkel a sind in Fig. 2 skizziert.
Für einen bestimmten Einfallswinkel sind die den einzelnen Antennen zuzuordnenden Signalamplituden Ai aus Fig. 2 entnehmbar. Fig. 3 zeigt die sich aus einem Schaltzyklus mit drei gleichlangen Takten ergebende Signalfolge A(t). Diese Folge.wiederholt sich periodisch mit der durch den Schaltzyklus bedingten Frequenz . Die Grundwelle dieser periodischen Signalfolge, die die gleiche Frequenz wie der Schaltzyklus aufweist, steht dabei in einer festen Phasenbeziehung zum Schaltzyklus. Sie wird beschrieben durch A(t) = A cos (wt + wobei der Phasenwert ç vom Signal-Einfallswinkel abhängt.
Durch Phasenvergleich mit dem Schaltzyklus kann der Phasenwert 9 bestimmt und hieraus auf den Signal-Einfallswinkel zurückgeschlossen werden.
Eine Möglichkeit zur Festlegung der Beziehung zwischen ç und besteht darin, das fertig aufgebaute Peilsystem zu eichen und aus der Umkehrung der Eichbeziehung C) die Abhängigkeit (ç) zu gewinnen. Dies ist möglich und erlaubt aufgrund des eindeutigen Zusammenhangs zwischen 9 und im zu peilenden (und vom Peilsystem abgedeckten) Winkelbereich.
Bei einer weiteren Möglichkeit zur Ermittlung des Signal-Einfallswinkels aus der gemessenen Phase ç wird mit Kenntnis der Diagrammfunktionen der einzelnen Antennen in Abhängigkeit vom Azimutwinkel a eine rechnerische Beziehung zwischen dem Phasenwinkel cP und dem Einfallswinkel pl erstellt.
Es erweist sich dabei als vorteilhaft, die Diagrammfunktionen durch Fourier-Polynome zu approximieren.
Es ist nun wünschenswert, für den Zusammenhang zwischen ç und eine möglichst einfache Form vorliegen zu haben. Dies erfüllt z. B. ein linearer Zusammenhang. Durch entsprechende Wahl des Nullpunktes der Phasenbeziehung zwischen der Grundwelle der periodischen Signalfolge und dem Schalt zyklus ergibt sich ohne weitere Maßnahmen nach den obengenannten Möglichkeiten ein Zusammenhang zwischen ç und , bei dem über einen weiten Phasenwinkelbereich e direkt proportional zu ç ist und erst für relativ große Phasenwerte von ç Abweichungen von diesem linearen Zusammenhang auftreten. Die Beziehung Ctp) kann über den gesamten Bereich linear gehalten werden, indem man z. B. die Nichtlinearitäten durch eine Korrekturfunktion E(ç) ausgleicht, oder, als weiteres Beispiel, indem man für die Amplitudenbelegung der Antennenelemente des Peilsystems eine definierte Funktion wählt.
Wenn man die Zahl der Takte im Schaltzyklus deutlich größer wählt als die Anzahl der Antennenelemente und während der überzähligen Takte das Signal am Eingang des Empfängers auf Null setzt, kann die Beziehung zwischen ç und über einen größeren Winkelbereich PI linear gehalten werden. Dies hat jedoch auch nachteilige Auswirkungen auf die Empfindlichkeit des Peilsystems.
Die Anzahl und die Ausrichtung der Antennenelemente kann generell beliebig sein, so daß im Sonderfall auch ein Peilsektor über 3600 ausgedehnt werden kann. Da das vorstehend beschriebene Verfahren auch keine Anforderurigen an die Anordnung der einzelnen Antennen relativ zueinander oder zur Wellenlänge der zu peilenden Wellen stellt, ist ein solches Peilsystem weitgehend unabhängig von Bedingungen für eine Peilbasis oder für bestimmte Anordnungen (z. B. linear, kreisförmig), was als ein erheblicher Vorteil gegenüber bekannten Anordnungen zu werten ist.
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Claims

2at entansprüche 1. Einkanal-Peilsystem, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Antennen Richtwirkung haben und mit ihren Strah- -lurlgskeulen einen bestimmten Winkelsektor überdecken und in einem in mehrere Takte unterteilten Schaltzyklus zyklisch sequentiell an einen Empfänger angeschlossen werden.

t22 Peilverfahren für ein Einkanal-Peilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundwelle der vom Empfänger registrierten periodischen Signalfolge bestimmt wird und daß aus der Phasenlage dieser Grundwelle relativ zum Schaltzyklus auf den Azimutwinkel der einfallenden Welle geschlossen wird.

3. Peilverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer bestimmten funktionellen Abhängigkeit des Azimutwinkels von der genannten Phasenlage die Zahl der Schalterstellungen pro Schaltzyklus größer als die Zahl der Antenne ist, und daß für die überzähligen Schalterstellungen das Signal am Eingang des Empfängers gleich Null ist.

4. Peilverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer bestimmten funktionellen Abhängigkeit des Azimutwinkels von der genannten Phasenlage eine Korrekturfunktion eingeführt wird.

5. Peilverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer bestimmten funktionellen Abhängigkeit des Azimutwinkels von der genannten Phasenlage eine definierte Amplituden-Belegungsfunktion über den zu überwachenden Sektor gewählt wird.