DE2849331C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Koordinatenwandler zum Anschluß eines Adcock-Antennensystems mit acht Einzelantennen an einen Mehrkanal­ empfänger nach dem jeweiligen Oberbegriff der Ansprüche 1, 3 und 4.

Solche Koordinatenwandler sind z. B. bekannt aus der DE-OS 23 20 546. Für eine Antennenanordnung zu einem 8fach Adcock, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wird ein Koordinatenwandler in der in Fig. 2 gezeigten Art vorge­ schlagen. Dabei wird in Gabelschaltungen 9 bis 12 aus den Spannungen der Einzelantennen Summen- und Differenzspannung von jeweils gegenüberliegenden Antennen gebildet. Die Differenzspannungen werden den beiden Peilspannungsaus­ gängen NS und OW nach Maßgabe der jeweiligen Antennen­ koordinate zugeführt.

Zu diesem Zweck müssen einzelne Differenzspannungen mittels Leistungsteilern 13, 14 aufgeteilt werden. Die verschiedenen zu einer Peilspannung gehörenden Anteile werden dann in je einem Leistungssummierer 15 (16) zur jeweiligen Peilspannung zusammengefaßt und dem Peilspan­ nungsausgang NS (OW) zugeführt.

Aus der DE-OS 27 14 349 sind Adcock-Anordnungen zum An­ schluß von acht Einzelantennen, an einen Zweikanalempfänger bekannt. Dabei werden entweder gegenüberliegende Antennen an die Eingänge von Differenz­ gliedern angeschlossen und je zwei der so gebildeten vier Differenzspannungen in Summiergliedern in zwei Peilspan­ nungen zusammengefaßt, oder es werden die Antennenspan­ nungen jeweils zweier benachbarter Antennen in Summier­ gliedern zu Summenspannungen zusammengefaßt und paarweise zu Peilspannungen gegeneinandergeschaltet.

Während in der DE-OS 27 14 349 keine Angaben über die Gewinnung einer azimutunabhängigen Rundspannung zur Sei­ tenkennung gemacht sind, werden bei dem aus der DE-OS 23 20 546 bekannten Koordinatenwandler die von den Gabel­ schaltungen gebildeten Summenspannungen in einem 4fach- Leistungssummierer 17 (Fig. 2) zu einer Rundspannung zusammengefaßt und dem Rundspannungsausgang zugeführt.

Aus dem Prinzipschaltbild der Fig. 2 geht hervor, daß die beiden Peilspannungen auf elektrisch identischen Wegen zustande kommen, die Rundspannung jedoch kommt auf einem elektrisch davon abweichenden Weg zustande. Die Folge davon ist, daß die komplexen Innenwiderstände an den beiden Peilspannungsausgängen zwar gleich sind, der kom­ plexe Innenwiderstand am Rundspannungsausgang aber davon abweicht und somit auch keine konstante Phasenbeziehung zwischen Rundspannung und Peilspannungen besteht. Phasen­ beziehung und Unterschied an den komplexen Innenwider­ ständen zwischen Rundspannung und Peilspannungen sind stark frequenzabhängig. Bis heute mußte in den Peilgeräten zu solchen Peilsystemen ein beträchtlicher Aufwand betrie­ ben werden, um diese Frequenzabhängigkeiten zu kompen­ sieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Koordina­ tenwandler der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine Ableitung der Peilspannungen und der Rundspannung aus den Antennenspannungen der Einzelantennen unter Einhaltung einer konstanteren, frequenzunabhängigen Phasenbeziehung zwischen Peilspannungen und Rundspannung ermöglichen.

Erfindungsgemäße Koordinatenwandler sind in den Patent­ ansprüchen 1, 3 und 4 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Koordinatenwandler.

Den verschiedenen erfindungsgemäßen Koordinatenwandlern liegt der gemeinsame Gedanke zugrunde, die Signalwege zur Bildung der Peilspannungen einerseits und der Rundspannung andererseits bezüglich solcher Schaltglieder, die durch ihre Funktionswelle die komplexen Innenwiderstände des Signalwegs beeinflussen, gleich aufzubauen und - gemäß einer Ausführungsart - bezüglich solcher Schaltglieder, die die komplexen Innenwiderstände nur durch die bauartbedingte Signallaufzeit beeinflussen, mit gleichen oder die Signallaufzeit in gleicher Weise beeinflussenden Schaltgliedern auszustatten.

Schaltglieder, die den komplexen Innenwiderstand eines Signalwegs durch ihre Funktion beeinflussen, sind bei­ spielsweise Leistungsteiler oder Gabelschaltungen, da der komplexe Innenwiderstand an einem Ausgang eines Leistungs­ teilers nicht unabhängig von den am Eingang und am anderen Ausgang wirkenden komplexen Impedanzen ist.

Zu Schaltgliedern, die den komplexen Innenwiderstand nur durch die bauartbedingte Signallaufzeit beeinflussen, zählen z. B. Leistungssummierer, die an ihren Eingangs­ klemmen mit gleichen komplexen Innenwiderständen ange­ steuert werden, Leitungsübertrager oder Leitungen.

Bei den erfindungsgemäßen Koordinatenwandlern pflanzen sich die komplexen Innenwiderstände der Einzelantennen in völlig gleichwertiger Weise auf den Rundspannungsausgang fort, wie sie dies auf die beiden Peilspannungsausgänge tun. Daraus ergeben sich folgende zwei Hauptvorteile:

• 1. Gleicher komplexer Innenwiderstand am Ausgang der Rundspannung wie an den Ausgängen der Peilspannungen, also kein frequenzabhängiger Unterschied.
• 2. Konstante und damit frequenzunabhängige Phasenbeziehung zwischen der Rundspannung und den Peilspannungen.

Etwaige Unterschiede zwischen den Signallaufzeiten der Peilspannungen und der Rundspannung können durch laufzeit­ ausgleichende Schaltglieder in den Peilspannungsleitungen oder der Rundspannungsleitung auf einfache Weise ausge­ glichen werden.

Ausführungsbeispiele von Koordinatenwandlern gemäß der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnungen noch veranschaulicht.

Fig. 3 beschreibt in Anlehnung an die Einrichtung wie in Fig. 2 einen Koordinatenwandler für einen 8fachen Adcock mit einer Antennenanordnung wie in Fig. 1 dargestellt.

Mit Hilfe der HF-Gabelschaltungen 9-12 werden zuerst Summe und Differenz der Antennenspannungen jeweils gegenüber­ liegender Einzelantennen 1-8 gebildet. Die Differenzspan­ nungen werden in bekannter Weise nach Maßgabe der jeweili­ gen Antennenkoordinate auf die beiden Peilkanäle verteilt, wozu die ersten Leistungsteiler 13, 14 der Umpoler 18 und ein erster sowie ein zweiter Leistungssummierer 15, 16 vorgesehen sind. Die Umpolung kann besonders einfach bei symmetrischen Signalwegen durch­ geführt werden. Ihre Wirkung kann auch durch eine Umpolung an anderen Stellen der Schaltung erreicht werden. Soweit entspricht der Schaltungsaufbau noch der bekannten Einrich­ tung. Diese bekannte Schaltung weist jedoch bei der Bildung der Rundspannung aus den an den Ausgängen der Gabelschaltun­ gen liegenden Summenspannungen die beim Stand der Technik ge­ nannten und durch die Erfindung vermiedenen Nachteile auf.

Der Signalweg zur Gewinnung der Rundspannung wird ausgehend von dem Signalweg wie er für die Peilspannungen vorliegt, nach der im Patentanspruch 1 gegebenen Vorschrift aufge­ baut. Die aus den Antennenpaaren 2-6 und 4-8 abgeleiteten Summenspannungen werden in zwei weiteren Leistungsteilern 19 und 20, die untereinander gleich und genauso aufgebaut sind wie die Leistungsteiler 13 und 14, aufgeteilt und - hier na­ türlich ohne Umpolung einer Spannung - dem dritten sowie dem vierten Leistungs­ summierer 21 und 22 zugeführt, die mit den Leistungssummie­ rern 15 und 16 baugleich sind. Man hat dann an den beiden "Rundspannungsausgängen" den gleichen komplexen Innen­ widerstand wie auch an den beiden Peilspannungsausgängen. Diese beiden "Rundspannungen" werden durch einen letzten Leistungssummierer 23 entkoppelt zur endgültigen und ei­ gentlichen Rundspannung zusammengefaßt und dem Rundspannungs­ ausgang HA zugeführt. Da ein entkoppelt summierender Lei­ stungssummierer den gleichen komplexen Innenwiderstand an seinen Eingängen auch auf seinen Ausgang überträgt, hat die endgültige Rundspannung den gleichen komplexen Innen­ widerstand wie die Peilspannungen. Sollte dieser letzte Leistungssummierer aufgrund seiner Signallaufzeit die Phasenbeziehung zwischen Rundspannung und Peilspannungen stören, so wäre leicht ein Laufzeitausgleich durch z. B. HF-Leitungen LA in den Peilspannungsleitungen möglich und eine konstante und frequenzunabhängige Phasenbeziehung zwischen Rundspannung und Peilspannungen realisierbar. Die beiden gleichen Schaltungsteile 21, 22 zur Rundspannungs­ gewinnung und der letzte Leistungssummierer 23 können natürlich zu einer gemeinsamen Gesamtschaltung vereint werden, wenn diese die gleichen elektrischen Eigenschaften aufweist wie die Kombination der Einzelschaltungen.

Dieser Koordinatenwandler ist noch mit dem kleinen Nach­ teil behaftet, daß die verwendeten 3fach-Leistungssummierer nicht mit der gleichen technischen Vollkommenheit herge­ stellt werden können wie 2fach-, 4fach-, und 8fach-Lei­ stungssummierer. Fig. 4 zeigt daher die Möglichkeit diese 3fach-Leistungssummierer ohne Veränderung der übrigen Schaltungsteile durch 4fach-Leistungssummierer zu ersetzen. Der vierte Eingang ist über eine der Nennimpedanz des Leistungssummierers entsprechende ohmsche Impedanz R an Masse gelegt. Damit ergibt sich gegenüber der Verwendung von 3fach-Leistungssummierern theoretisch eine zusätzliche Dämpfung von 10 log ³/₄ = - 1,25 dB. Dieser kleine Nachteil wird aber durch den Vorteil, daß 4fach-Leistungssummierer technisch vollkommener realisiert werden können als 3fach- Leistungssummierer, ausgeglichen.

Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild eines Koordinatenwandlers für eine 8fach-Antennenanordnung, wie in Fig. 5 dargestellt. Dieser 8fach-Adcock kann als eine aus zwei einzelnen 4fach-Adcocks, die gegen die Nordrichtung um ±22,5° win­ kelmäßig versetzt sind, bestehende Anordnung betrachtet und deshalb auch als kompensierter 4fach-Adcock bezeichnet werden. Die achtelkreisigen Fehler der beiden 4fach-Adcocks kompensieren sich durch die entkoppelte Addition ihrer zu­ einander gehörigen Ausgangsspannungen.

Eine andere Koordinatenwandler-Schaltung für die gleiche Antennenanordnung zeigt Fig. 7. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Schaltungen werden hierbei je­ doch nicht gegenüberliegende Antennen mittels Gabelschal­ tungen, sondern benachbarte Antennen mittels ersten 2fach- Leistungssummierern 26, 27, 28, 29 zusammengefaßt. Diese verfälschen die komplexe Impedanz der Signalwege nicht. Die an den Ausgängen dieser Leistungssummierer liegenden Summenspannungen der Antennenpaare 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 werden den Eingängen einer ersten und einer zweiten Gabelschaltung 30, 31 zuge­ führt in der Art, daß an den beiden Eingängen der ersten Gabel­ schaltung 30 die Summenspannungen der Antennenpaare 1-2 und 5-6 an den Eingängen der zweiten Gabelschaltung 31 die Sum­ menspannungen der Antennenpaare 3-4 und 7-8 liegen. Diese Gabelschaltungen geben jeweils an einem ihrer beiden Aus­ gänge die Summe, am anderen die Differenz der Eingangs­ spannungen ab. Der Differenzspannungsausgang der Gabel­ schaltung 30 bildet den NS-Peilspannungsausgang, der Differenzspannungsausgang der Gabelschaltung 31 den OW- Peilspannungsausgang. Die Summenausgänge der beiden Gabel­ schaltungen bilden wieder die beiden "Rundspannungsaus­ gänge", die in einem letzten Leistungssummierer 23 zur endgültigen Rundspannung zusammengefaßt werden. Eine even­ tuelle zusätzliche Signallaufzeit in dem letzten Leistungs­ summierer kann wieder auf einfache Weise durch Laufzeit­ glieder 24-25 in den Peilspannungsleitungen ausgeglichen werden.

Fig. 8 beschreibt eine gegenüber der in Fig. 7 gezeigten Schaltung wesentlich vereinfachte Schaltung, bei der an­ stelle der gebräuchlichen Leistungssummierer, die einen aufwendigen Impedanztransformator enthalten, einfache lei­ stungssummierende Transformator-Grundglieder TR 1 , TR 2, TR 3, TR 4 mit Nachbildungswiderständen (100) verwendet werden. Die Gabelschaltungen in der in Fig. 7 beschriebe­ nen Ausführung sind ersetzt durch je eine Kombination aus einem leistungssummierenden Transformator-Grundglied TR 5 (TR 6) und einem Leitungsübertrager TR 9 (TR 10). Die notwen­ dige Widerstandsnachbildung wird dabei durch die am NS- bzw. OW-Ausgang angeschlossene Impedanz realisiert. Die Summenspannungen an den Ausgängen der Grundglieder TR 5 und TR 6 werden in einem letzten leistungssummierenden Grund­ glied TR 7 mit einem Nachbildungswiderstand (25) zusammen­ gefaßt und dem Rundspannungsausgang zugeführt. Der sich im gezeigten Fall bei jeder Leistungssummierung ergebende Impedanzsprung von 2 : 1 wird vor dem HA -Ausgang durch den Impedanztransformator TR 8 im Verhältnis 1 : 8 wieder ausge­ glichen. Die beiden Schaltglieder TR 7 und TR 8 können in einer baulichen Einheit auch als Leistungssummierer ange­ sehen werden. Eine eventuelle zusätzliche Signallaufzeit in den Schaltgliedern TR 7 und TR 8 können bei der Ausge­ staltung der Leitungstransformatoren TR 9 und TR 10 mitbe­ rücksichtigt werden. Sinnvollerweise werden die Ausgänge dieser Leitungstransformatoren wegen des Wunsches für einen un­ symmetrischen Ausgang an Masse gelegt. Die in Fig. 8 einge­ zeichneten Widerstandswerte ergeben sich, wenn die Schal­ tung für 50 Ohm an den Ein- und Ausgängen dimensioniert wird.

Der Vollständigkeit halber ist in Fig. 9 noch die Koordi­ natenwandler-Anordnung für einen 4fach-Adcock dargestellt. Sie entwickelt sich in trivialer Weise aus den Beispielen in Fig. 1 und 3, indem man die Antennen 2-4, 6-8 und die zugehörigen Glieder zur Zusammenfassung ihrer Spannungen entfernt. Vor dem Rundspannungsausgang ist wieder der zu­ lässige Leistungssummierer angeordnet.

Die vorstehend dargelegten Ausführungen zur Erzeugung einer phasen- und innenwiderstandstreuen Rundspannung sind selbstverständlich auch auf andere Antennenanordnungen, mit einer anderen Anzahl von Einzelantennen als in den Ausführungsbeispielen beschrieben, anwendbar. Dies gilt auch für Antennenanord­ nungen, bei denen im Zentrum z. B. eine zusätzliche Einzelantenne für Test- oder andere Hilfszwecke angeordnet ist.

Claims (8)

1. Koordinatenwandler zum Anschluß eines Adcock-Antennen­ systems mit acht Einzelautomaten (1 bis 8) an einem Mehrkanalempfänger, wobei

• a) Gabelschaltungen (9, 10, 11, 12) aus den Antennenspan­ nungen gegenüberliegender Antennen (1-5, 2-6, 3-7, 4-8) jeweils eine Summen-und eine Differenzspannung bilden,
• b) erste Leistungsteiler (13, 14) die Differenzspannungen der Antennen 2-6 und 4-8 jeweils in zwei gleiche An­ teile aufspalten,
• c) ein erster Leistungssummierer (15) die Differenzspannung der Antennen 1-5 mit je einem Anteil der aufgespaltenen Differenzspannungen zu einer ersten Peilspannung (NS), und ein zweiter Leistungssummierer (16) die Diffe­ renzspannung der Antennen 3-7 mit je einem Anteil der aufgespaltenen Differenzspannungen zu einer zweiten Peilspannung (OW) zusammenfassen,

dadurch gekennzeichnet, daß

• d) weitere Leistungsteiler (19, 20) die Summenspannungen der Antennen 2-6 und 4-8 jeweils in zwei gleiche An­ teile aufspalten,
• e) ein dritter Leistungssummierer (21) die Summenspannung der Antennen 1-5 mit je einem Anteil der aufgespalteten Summenspannungen zu einer ersten Rundspannung und ein vierter Leistungssummierer (22) die Summenspannung der Antennen 3-7 mit je einem Anteil der aufgespaltenen Summenspannungen zu einer zweiten Rundspannung zusam­ menfaßt,
• f) die beiden Rundspannungen an die beiden Eingänge eines letzten entkoppelt summierenden Leistungssummierers (23) ange­ schlossen sind, dessen Ausgang den endgültigen Rund­ spannungsausgang (HA) bildet.

2. Koordinatenwandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leistungssummierer jeweils als 4fach- Leistungssummierer ausgeführt sind, deren vierte Eingänge über eine ohmsche Impedanz, deren Wert dem der Nennimpe­ danz der 4fach-Leistungssummierer entspricht, an Masse liegen.

3. Koordinatenwandler zum Anschluß eines Adcock-Antennen­ systems mit acht Einzelantennen (1 bis 8) an einen Mehrkanalempfänger, bei welchem

• a) Gabelschaltungen (9, 10, 11, 12) aus den Anten­ nenspannungen gegenüberliegender Antennen oder Einzelantennen (1-5, 2-6, 3-7, 4-8) jeweils eine Summen- und eine Differenzspan­ nung bilden,

dadurch gekennzeichnet, daß

• b) das Antennensystem so justiert ist, daß die Nordrichtung im halben Winkel zwischen den Einzelantennen 1-2 liegt,
• c) die Differenzspannungen der Antennen 1-5 und 3-7 über einen ersten 2fach-Leistungssummierer zu einer ersten Peilspannung (NS),
• d) die Differenzspannungen der Antennen 2-6 und 4-8 über einen zweiten 2fach-Leistungssummierer zu einer zweiten Peilspannung (OW),
• e) die Summenspannungen der Antennen 1-5 und 2-6 über einen dritten 2fach-Leistungssummierer zu einer ersten Rund­ spannung,
• f) die Summenspannungen der Antennen 3-7 und 4-8 über einen vierten 2fach-Leistungssummierer zu einer zweiten Rundspannung und
• g) die erste und die zweite Rundspannung über einen letzten Leistungssummierer zu der end­ gültigen Rundspannung (HA) zusammengefaßt sind.

4. Koordinatenwandler zum Anschluß eines Adcock-Antennen­ systems mit acht Einzelantennen (1 bis 8) an einen Mehrkanalempfänger, bei welchem erste 2fach-Leistungssummierer (26-29) aus den Antennenspannungen jeweils zweier benachbarter Antennen oder Einzelantennen (1-2, 3-4, 5-6, 7-8) je eine Summenspannung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) eine erste Gabelschaltung (30) aus den Summen­ spannungen der Antennen 1-2 und 5-6 eine Summen- und eine Differenzspannung bildet,
• b) eine zweite Gabelschaltung (31) aus den Summen­ spannungen der Antennen 3-4 und 7-8 eine Summen- und eine Differenzspannung bildet,
• c) die beiden Differenzspannungen den Peilspannungs­ ausgängen (NS, OW) zugeführt sind,
• d) die beiden von den Gabelschaltungen (30, 31) gebildeten Summenspannungen über einen letzten Leistungssummierer (23) an den Rundspannungsausgang (HA) angeschlossen sind, und
• e) das Antennensystem so justiert ist, daß die Nordrichtung im halben Winkel zwischen den Antennen 1-2 liegt.

5. Koordinatenwandler nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der 2fach-Leistungssummierer leistungssummierende Transformator-Grundglieder (TR 1-TR 4) mit Nach­ bildungswiderständen (100) und als Gabelschal­ tungen je eine Kombination aus einem weiteren summierenden Transformator-Grundglied (TR 5, TR 6) und einem Leistungsübertrager (TR 9, TR 10) verwendet sind, wobei die Ausgänge der Leistungsübertrager (TR 9, TR 10) die Peilspannungsausgänge (NS und OW) und die Ausgänge der beiden weiteren Transformator-Grundglieder (TR 5, TR 6) die beiden Rundspannungsausgänge bilden.

6. Koordinatenwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Signalwege der beiden Peilspannungen (NS, OW) identische laufzeitausgleichende Schaltmittel (24, 26) eingefügt sind, die eine zusätz­ liche Signallaufzeit bewirken, die der durch das letzte leistungssummierende Schaltglied (23) im Signalweg der Rundspannung verursachten Laufzeit entspricht.