DE3010957A1

DE3010957A1 - Radio-funkpeiler

Info

Publication number: DE3010957A1
Application number: DE19803010957
Authority: DE
Inventors: Masaru Koshi; Kenzo Mori; Hyo Yasuda
Original assignee: Taiyo Musen Co Ltd
Current assignee: Taiyo Musen Co Ltd
Priority date: 1979-08-08
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1981-02-12
Also published as: FR2463419B1; DE3010957C2; GB2056812B; FR2463419A1; GB2056812A

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Radio-Funkpeiler nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1, wie er insbesondere bei Schiffen, Landfahrzeugen und Flugzeugen Verwendung findet.

Bei bekannten Radio-Funkpeilern wird eine Richtantenne selbst oder ein Goniometer, an welches das Ausgangssignal der Richtantenne angeschlossen ist, rotiert, und das erhaltene Ausgangssignal wird mit dem Ausgangssignal einer nichtgerichteten Antenne kombiniert, um die Ankunftsrichtung einer Radiowelle darzustellen, wobei dies mittels eines Zeigers auf einer Peilungsanzeige oder durch das Bild einer Kathodenstrahlröhre geschieht.

Ein Verfahren zum Drehen der Antenne bzw. des Goniometers durch eine elektrische Einrichtung kann beispielsweise der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 42 674/52 entnommen werden, die am 26.10.1977 veröffentlicht wurde.

Die Fig. 1 dieser japanischen Veröffentlichung zeigt gerichtete Antennen 1 und 2, einen Antennenkoppler 3, einen elektronischen Schalter 4, eine nichtgerichtete Antenne 5, einen Phasenschieber 6 und einen Koppler 7. In diesem System bilden Primärspulen L . bis L q und Sekundärspulen L^ bis L_Q des Kopplers 3 eine allgemein als elektronisches Goniometer bezeichnete Einrichtung, die dem elektronischen Schalter 4 zugeordnet ist, welcher seinerseits die Ausgangssignale dieser Spulen umschaltet. Mit dieser Anordnung wird im praktischen Anwendungsfall ein Ausgangssignal gewonnen, das demjenigen eines drehbaren Goniometers entspricht.

Wenn Antennen in einer Umgebung installiert werden, die von vielen in der Nähe befindlichen Aufbauten, wie bei Schiffen, Landfahrzeugen und Flugzeugen -"ungeben ist, oder wenn Adcock-Antennen als gerichtete Antennen benutzt werden, so wird ein

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ausgeprägter Fehler aufgrund des Aufbaus und des Installationszustandes der Antennen infolge der Antennenspannweite erzeugt. Gewöhnlich wird der Fehler mechanisch oder durch Einfügung eines Dämpfungsgliedes in dem Schaltkreis der gerichteten Antenne korrigiert.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radio-Funkpeiler, bei welchem ein Oszillator für die Erzeugung mehrerer Wechselspannungssignale vorgesehen ist, wobei jedes Signal einen Phasenwinkel entsprechend der Ausgestaltung jeder der gerichteten Antennen besitzt. Die Ausgangssignale der gerichteten Antennen werden mit den entsprechenden Wechselspannungssignalen moduliert. Die somit erhaltenen modulierten Ausgangssignale werden zu dem Ausgangssignal einer nieingerichteten Antenne addiert, wobei dieses Ausgangssignal eine geeignete Phase besitzt, und wobei ein resultierendes Ausgangssignal erzeugt wird, das auf einen Empfänger gegeben wird. Die Phase des Ausgangssignals des Empfängers uniferliegt einem automatischen Nachlauf und wird auf einer Darstellungseinheit dargestellt, so dass die Ankunftsrichtung der aufgefangenen Welle in einer numerischen Abbildung dargestellt wird.

Weitere Merkmale des erfindungsgemässen Radio-Funkpeilers sind folgende: ⁴'

a) Es kann eine ungerade Anzahl von Richtantennen verwendet werden,

b) Mehrere Richtantennen können in Bezug aufeinander unter gewünschten Winkeln angeordnet werden, und es ist möglich, die Phase des Ausgangssignals eines Oszillators auf der Basis der Anordnung mehrerer Richtantennen einfach einzustellen,

c) Ein beschleunigter automatischer Phasen-Nachlauf kann erzielt werden,

d) Das automatische Phasen-Nachlaufverfahren kann angehalten werden, wenn eine Störwelle mit einer schwachen

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relevanten Welle kombiniert ist, oder wenn atmosphärische Störungen angetroffen v/erden, und das Verfahren kann unmitterbar nach dem Verschwinden einer solchen Störung wiederaufgenommen werden.

c) ein durch den Installationszustand der Antennen festgelegter, ausgeprägter Fehler kann automatisch korrigiert v/erden.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Radio-Funkpeiler vorzusehen, bei dem ein Peilungssignal auf rein elektrische Weise erhalten wird, und bei dem es möglich ist, eine automatische Korrektur des Peilungsfehlers ohne die Verwendung irgend eines drehbaren Mechanismus, einer Schaltvorrichtung oder eines Dämpfungsgliedes zu erhalten.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Radio-Funkpeiler vorzusehen, bei dem eine ungerade Anzahl von Richtantennen verwendet werden kann.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Radio-Funkpeiler vorzusehen, bei dem mehrere Richtantennen in ungleichem Abstand und mit gewünschten Winkeln in Bezug auf ainander angeordnet werden können, wobei es möglich ist, die Phase des Ausgangssignals eines Oszillators auf der Basis der Anordnung mehrerer Richtantennen einfach einzustellen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Radio-Funkpeiler vorzusehen, der mit einem beschleunigten automatischen Phasen-Nachlauf ausgestattet ist.

E_s ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Radio-Funkpeiler vorzusehen, bei dem das automatische Phasen-Nachlauf verfahren angehalten werden kann, wenn eine Störwelle angetroffen wird, und bei dem das automatische Phasen-Nachlaufverfahren sofort nach dem Verschwinden einer solchen Störung wieder aufgenommen werden kann.

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- 1ο -

Schliesslich ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Radio-Funkpeiler vorzusehen, "bei dem ein 'durch den Installationszustand der Antennen vorgegebener, ausgeprägter Fehler automatisch korrigiert werden kann.

Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sei im folgenden die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Radio-Funkpeilers;

Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles gemäss Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung, wobei Richtantennen unter einem ungleichen Winkel angeordnet sind, und wobei die Antennen-Aus gangs signale weiter mit dem Ausgangssignal eines zweiten Oszillators moduliert sind;

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführühgsbeispieles der Erfindung, wobei ein automatischer Phasen-Nachlauf in einer höheren Geschwindigkeit gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 erzielt wird;

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines weiteren konkreten Ausführungsbeispieles für den Phasen-Nachlauf und die Darstellung in den Fig. 1 bzw. 4;

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung, wobei der automatische Phasennachlauf angehalten wird, wenn Störungswellen höherer Intensität vorliegen, oder wenn eine starke atmosphärische Störung vorliegt, und wobei der automatische Phasen-Nachlauf wieder aufgenommen wird, wenn nur die relevanten Wellen mit niedrigem Pegel empfangen werden;

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Fig. 7 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung, bei -welchem ein ausgeprägter Fehler aufgrund des Installationszustandes der gerichteten Antennen automatisch korrigiert wird, und

Fig. 8 ein Signaldiagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles gemäss Fig. 7.

Gemäss Fig. 1, die ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles der Erfindung zeigt, sind ein P.aar Rahmenantennen A_n und A_n aenkrecht zueinander angeordnet, und ihre Ausgangssignale sind an entsprechende abgeglichene Modulatoren M_n und M_n angeschlossen. Ein Referenzähler ν zählt wiederholt die Ausgangssignale eines Taktimpulsgenerators O. Der Zähler N_m besitzt eine Zählkapazität von 36o Zählimpulsen, und die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltkreise F_ß und F_c, die durch Signale gesteuert werden, die ihnen von dem Referenzzähler N_m zugeführt werden, wenn der Zählstand 0 und 18o und 9o und 27o beträgt, sind entsprechend an die Modulatoren M_n und M^ angeschlossen. Die Ausgangssignale dieser Modulatoren und ein phasenverschobenes Ausgangssignal einer Seitenbestimmungsantenne A_, das durch einen Phasenschieber P geliefert wird, werden in einem Additionsschaltkreis S kombiniert, dessen Ausgang einem Empfänger R zugeführt ist. Die Winkelfrequenz entsprechend der umgekehrten Zählperiode des Zählers N das heisst, die für die Zählung von 36o Taktimpulsen erforderliche Zeitperiode, ist mit f bezeichnet. Die Flip-Flop-Schaltkreise F₀ und F_ übertragen Rechteck-Impulse, deren Grundwellen durch sin _ft und cos _ft entsprechend definiert sind. Unter der Annahme, dass eine Radiowelle mit einer Intensität E_Q unter einer ¥inkelrichtung von G im Hinblick auf die Achse der Antenne A_n auftritt, weisen die Ausgangssignale und E_n- der Modulatoren M_n und M folgende Werte auf:

O3ooe?/oeoe

= E₀ cos θ sin J>t (1)

= E_Q sin 6 cos Jt (2)

Das sich ergebende Ausgangssignal E stellt sich folgendermassen dar:

E = E_n + E_w = E₀ sind (J t + Q) (3).

Dieses Ausgangssignal wird mit dem Ausgangssignal der nichtgerichteten Antenne k_Q kombiniert, und das sich ergebende Signal wird auf den Empfänger R aufgeschaltet. Das in dem Empfänger R erhaltene Ausgangssignal e stellt sich daher folgendermassen dar:

e = K sin (/1 + © ) (4).

In dieser Gleichung stellt K einen Wert dar, der durch die Empfindlichkeit des Empfängers R festgelegt ist. Mit anderen Worten erzeugt der Empfänger R ein Signal mit einem Phasenwinkel © in Übereinstimmung mit der Ankunftsrichtung der Welle und mit einer Winkelfrequenz entsprechend der umgekehrten Periode der rein elektrischen Drehung der Richtung der Antennen gemäss der Gleichung (4). Dieses Ausgangssignal wird auf einen Impulsformungsschaltkreis W zwecks Umwandlung in eine Rechteck-Welle gegeben, die in Fig. 2 unter b dargestellt ist. Das Referenzsignal E_Q sin J*t ist in Fig. 2 unter a dargestellt.

Die Taktimpulse des Taktimpulsgenerators 0 werden benutzt, um das Phasen-Nachlaufsystem P zu betreiben. Insbesondere v/erden die Taktimpulse über eine Steuerung K einem automatischen Phasen-Nachlaufzähler N aufgeschaltet, der eine Zählkapazität von 360 Impulsen besitzt, und die von dem Zähler N bei einem Zählstand von 1o und 35o abgegebenen Signale werden benutzt, um einen Flip-Flop-Schaltkreis F_& anzusteuern. Der Schaltkreis F_& erzeugt somit ein Ausgangssignal, wie es in Fig. 2 unter d^ dargestellt ist an einem seiner Ausgangsanschlüsse, und dieses Ausgangssignal und das Ausgangssignal b des Impulsformungsschaltkreises W werden einem Phasenverglei-

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eher C zugeführt. Der Vergleicher C umfasst einen Sxklusiv-ODER-Schaltkreis und erzeugt ein Ausgangssignal, wie es in Fig. 2 unter e,, dargestellt ist für die Ansteuerung der Steuerung K . Durch diese Steuerung IC wird das Ausgangssignal des Taktimpulsgenerators O einem reversiblen Zähler N zugeführt, der ein Übertrag- bzw. Borgsjgial für die Steuerung der Steuerung K erzeugt. Die Steuerung K^ schaltet einen Impuls auf einen Additionseingang des reversiblen Zählers N , wenn der Ausgang _e des Vergleichers C einen hohen Pegel besitzt, und sie schaltet einen Impuls auf einen Subtraktionseingang des Zählers N, wenn der Ausgang e einen niedrigen Pegel besitzt. Wenn die Steuerung K ein Übertragsignal von dem Zähler N empfängt, so fügt sie einen zusätzlichen Impuls in die Lücke zwischen benachbarten Eingangsimpulsen, während sie beim Empfang eines Borgsignales den Zähler N zur Blockierung des nächsten Eingangsimpulses veranlasst. Wenn die Teile mit hohem und niedrigem Pegel des Ausgangssignales des Vergleichers C eine gleiche zeitliche Dauer aufweisen, wie dies in Fig. 2 unter e^ dargestellt ist, so erzeugt der Zähler N kein Übertrag- bzw. Borgsignal, so dass der Zähler N in einem ausgeglichenen Zustand gehalten wird. Wenn jedoch das Ausgangssignal des Flip-Flop-Schaltkreises F_Q in Bezug auf das Ausgangssignal b des Im-

et ■""

pulsformungsschaltkreises W verzögert ist, wie dies in Fig. 2 unter d₂ gezeigt ist, so besitzt der Teil mit hohem Pegel des Aus gangssignales des Vergleichers C eine grössere Zeitdauer als der Teil mit niedrigem Pegel, wie dies unter e₂ dargestellt ist. Wenn sich dieser Zustand für eine beträchtliche Zeitdauer fortsetzt, so erzeugt der Zähler Np ein Übertragssignal, so dass ein zusätzlicher Impuls auf den Zähler N geschaltet wird, um temporär die Zählfrequenz zu erhöhen. Infolgedessen wird das Ausgangssignal d₂ des Flip-Flop-Schaltkreises F_& in der Phase nach vorn verschoben, und der Zähler N wird in dem zuvor erwähnten ausgeglichenen Zustand stabilisiert. Es sei darauf verwiesen, dass bei der vorstehenden Betriebsweise das Ausgangssignal des Empfängers R immer durch die Zählwirkung des Zählers

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N nachgeführt wird. Während die Nachlauffunktion dauernd durch die integrierende Wirkung des reversiblen Zählers N ausgeführt wird, wird eine beträchtliche Verzögerung in der Antwort erzeugt.

Berücksichtigt man vorstehenden Sachverhalt, so umfasst das System gemäss Fig. 1 einen monostaMlen Multivibrator B, der durch das Ausgangssignal b des Impulsformungsschaltkreises W angesteuert wird, um Impulse zu erzeugen, die zeitlich sehr schmal sind, wie dies in Fig. 2 unter c dargestellt ist. Diese Impulse werden über einen Gatterschaltkreis G, der durch das Ausgangssignal des anderen Ausgangsanschlusses des Flip-Flop-Schaltkreises F_ gesteuert wird, einem Zähler I\L zugeführt, v/o-

ei X

durch dieser ein Übertragssignal für die Rückstellung des automatischen Phasen-Nachlaufzählers N erzeugt. Wenn eine Welle empfangen wird, nachdem sie für eine beträchtliche Zeitperiode unterbrochen worden war, so ist die Phasenbeziehung zwischen dem Ausgangssignal b des Impulsformungsschaltkreises W und somit des Impulssignales c und dem Ausgangssignal d des Flip-Flop-Schaltkreises F_ absolut unbestimmt. Dies bedeutet, dass das

CL

Ausgangssignal d gewöhnlich wie d₂ in Fig. 2 verläuft und nicht mit dem Impulssignal c zusammenfällt. Durch Öffnung des Gatterschaltkreises G mit dem Ausgangssignal des anderen Ausgangsanschlusses des Flip-Flop-Schaltkreises F_ werden somit Eingangsimpulse dem Zähler N so lange zugeführt, wie das Impulssignal _c und das Ausgangssignal d nicht miteinander übereinstimmen, wie dies zuvor erwähnt wurde. Der Zähler N zählt diese ;Eingangsimpulse f, und beim Erreichen einer konstanten Zahl erzeugt der Zähler Ν_ρ ein Übertragssignal gleichzeitig mit dem letzten Impuls r, um den Nachlauf zähler N zurückzustellen. Demzufolge wird das folgende Ausgangssignal d mit dem Impuls c übereinstimmen, wie dies bei s in dem Impulszug d-* in Fig. 2 dargestellt ist, wodurch erneut der zuvor erwähnte automatische Phasen-Nachlaufzustand hervorgebracht wird.

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Da der automatische Phasen-Nachlauf zähler N vorgesehen ist, um das Zählen der Taktimpulse synchron mit dem Aus gangs signal des Empfängers R zu wiederholen, wird der Zählstand des Referenzzählers N_m durch Ansteuerung eines Speichers, wie beispielsweise des Verriegelungsschaltkreises L, gespeichert, wobei dies zusammen mit einem Übertragssignal von dem Zähler N geschieht, während ferner eine Darstellung auf der Darstellungseinheit D gegeben wird. Der dargestellte Wert zeigt den Phasenwinkel des Ausgangssignales b an, das heisst, die Richtung der ankommenden Welle.

Im Falle von Adcock-Antennen oder ähnlichen Antennen, bei denen eine entgegengesetzte Beziehung zwischen Fehler und Empfindlichkeit und zwischen der empfangenen Frequenz und der Richtcharakteristik vorliegt, können vier Antennenpaare unter einem Winkel von 45° in Beziehung zueinander angeordnet werden, um den Fehler zu vermindern. Auch in einem solchen Fall führt die Modulation der Ausgangssignale der vier Antennenpasre mit ModulationswellenS»nj>t, cos ft, sin ( J> t + SF /4) und cos (ft +*/Γ /4) entsprechenden Ausgangssignalen E_n, EL₁₇, E (n -^tT /4) und E (n -N/ /4). Diese Signale stellen sich folgendermassen dar:

= E₀ cos Θ sin ft ~ ^Eo ^sin £ ^cos

E (η -ίΓ/4) = E₀ cos (Θ -ΠΓ/h) sin (ft +ΪΓ/k) und E (w StT fa) = E₀ sin (© S\f"/4) cos (/1 +$~/4).

Somit ergibt sich das resultierende Aus gangs signal E aus diesen Signalen folgendermassen:

^{E =} En ^{+ 33}W ^{+ E}(n -ψ/ι*) ^{+ E} (w W/k) ⁼ 2E₀ sin (j>t + Θ).

Es ist somit erkennbar, dass die Ankunftsrichtung der Welle ermittelt werden kann, indem der Phasenwinkel @ des gleichen demodulierten Ausgangssignales erhalten wird.

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Fig. 3 zeigt eine Modifikation des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispieles. Ein zweiter Taktimpulsgenerator 0-j mit einer höheren Frequenz als diejenige des Taktimpulsgenerators 0 ist vorgesehen. Der Ausgang des Oszillators O^ wird durch eine abgeglichene Modulation in den Modulatoren M_1n ¹ und M_n' mit Modulationswellen moduliert, die aus der Anordnung bestehend aus Oszillator O, Referenzzähler N_m und den Flip-Flops F„ und F„ erhalten werden, die bereits zuvor benutzt wurden, um die Aus gangs signale der Richtantennen A. und A durch eine abgeglichene Modulation »zu modulieren. Die resultierenden Ausgangssignale der Modulatoren M* und L¹ werden dem Additionsschaltkreis S zugeführt, in welchem sie mit dem Ausgang des Phasenschiebers P wie in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 kombiniert werden, und das Ausgangssignal des Additionsschaltkreises S wird dem Empfänger R (Fig. 1) zugeführt. Da ein Signal als Demodulations-Ausgangssignal des Empfängers R erhalten wird, das durch Modulation des Ausgangssignales des zweiten Oszillators O^ mit dem Ausgangssignal des Oszillators 0 erzeugt wird, wird das Ausgangssignal des zweiten Oszillators diesem Signal in einer geeigneten Phasenbeziehung überlagert, um ein Signal ähnlich demjenigen gemäss Gleichung 4 zu erzeugen. In diesem System ist die Frequenz des Oszillators 0 auf eine niedrige Frequenz in der Grössenordnung von 1oo Hz eingestellt, und die Frequenz des zweiten Oszillators 0-, ist auf einen solchen Wert eingestellt, dass die Verstärkung und die Modulation mit einem gewöhnlichen Nachrichtenempfänger bewerkstelligt werden kann.

Während die Beschreibung bis hierhin die Verwendung eines Paares oder mehrerer Paare von Richtantennen behandelt, wobei die Antennen in jedem Paar senkrecht zueinander gerichtet sind, ist es offensichtlich möglich, eine ungerade Anzahl von Antennen in jeder Gruppe zu verwenden und die Antennen in jeder Gruppe unter einem anderen als einem rechten Winkel zueinander anzuordnen und eine rein elektrische Korrektur des Fehlers aufgrund

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des Installationszustandes der Antennen durchzuführen.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, in welchem der zuvor erwähnte automatische Phasennachlauf näher ausgestaltet ist. Eine einstellbare Steuerung G^ wird mit dem positiven oder negativen Ausgangssignal eines Phasenvergleichers C (entsprechend dem Vergleicher C in Fig. 1) betrieben, um einen Auf-/Abwärts zähl er N-, zu veranlassen, in positiver oder negativer Richtung für die Übertragung eines Zählstands-Ausgangssignales zu zählen.

Eines der Aus gangs signale des Auf-/Abwärtszählers N-j wird direkt einem Steuergatter G₂ zugeführt, während das andere Ausgangssignal einem Flip-Flop F.- aufgeschaltet wird. Der andere Eingang des Flip-Flops F^ ist an den Ausgang eines Zählers N₂ angeschlossen, der einen Überlaufimpuls durch Zählen einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen, die bei jedem Zyklus des Referenzzählers N_m übertragen v/erden, erzeugt. Die beiden Ausgangssignale des Flip-Flops F^ werden einem Steuergatter G₂ zugeführt.

Das Ausgangssignal des Steuergatters G₂ wiridfcauf einen Schaltkreis ein, der die Steuerung K₃ und den reversiblen Zähler N enthält, so dass bei einer grossen, durch den Phasenvergleicher C festgestellten Phasendifferenz das Zählstands-Ausgangssignal des Zählers N zu der Steuerung K übertragen wird, um den zuvor erwähnten automatischen Phasen-Nachlaufzähler N so lange zu beaufschlagen, bis er beispielsweise ein Zehntel seines Zählstandes erreicht, zu welchem Zeitpunkt die Phasendifferenz gering ist. Da somit bei grosser Phasendifferenz der Referenzpunkt der Steuerung des automatischen Phasen-Nachlaufzählers IT fortgeschaltet wird, ist es möglich, den automatischen Phasen-Nachlauf rascher zu vervollständigen.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Phasen-Nachlauf und die Darstellung in den Fig. 1 bzw. 4, und Fig. 5

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zeigt weiter ein System, in welchem die Peilung der ankommen den Radiowellen festgestellt wird und sodann die Peilung genau verfolgt wird.

Die Zählkapazitäten der Referenzzähler N . , N₂ u¹¹^· N 3 sind "beispielsweise mit 5, 1o und 36 gewählt, so dass sich eine Gesamt-Zählkapazität von I800 ergibt. Dies stellt ein Beispiel dar, um die Peilung der ankommenden Radiowellen mit einer Genauigkeit von 36o°/i8oo, das heisst, mit o,2° darzustellen.

Ferner sind Phasen-Nachlauf N ^ und IJ ρ vorgesehen,¹ deren Zählkapazitäten 1o und I80 und somit gesamthaft I800 betragen, wobei die Phasen ihrer Ausgangssignale und das Ausgangssignal eines Impuls-formungsschaltkreises ¥ mittels eines Phaserivergleichers C verglichen werden, um einen Signalgenerator Q zu steuern. Der Signalgenerator Q erzeugt einen oder mehrere Additions impulse, wenn das Ausgangssignal des zuvor erwähnten Impulsformungsschaltkreises ¥ eine vorauseilende Phase aufweist, die dem Übertragssignal des Zählers N₂ vorauseilt, und der Generator Q erzeugt /Unterbrechungssignale einer vorbestimmten zeitlichen Breite, wenn das Ausgangssignal des Schaltkreises ¥ nacheilt. Diese Signale werden der Steuerung K^ bzw. K₂ über einen S.chalter H hinzuaddiert.

Die Steuerung IL, und K₂ veranlasst die Zähler N^ bzw. N₂ zum Zählen der Additionsimpulse beim Eintreffen solcher Additionsimpulse und zur Unterbrechung der Ausgangsimpulse des Oszillators 0 bzw. des Zählers N^, wenn Unterbrechungssignale ankommen. ¥ie zuvor, ist der Betrieb des Zählers mit dem Ausgangssignal eines Empfängers R synchronisiert.

Ferner nehmen Decodierer B₁ und B₂ die Signale der Referenzzähler N ,j und N₂ ^auf u¹¹^ geben Signale an den Ausgangsanschlüssen e, f i und j, k .... η aufgrund von 1, 2 5

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und 1 oder 2, 3, oder 4 9 oder 1o Signalen ab. Diese

Signale und die Signale des zuvor erwähnten Nachlaufzählers N_₉ v/erden in UND-Gattern G. bis G. und G. bis G„ addiert, und deren Ausgangssignale werden Zeitzählern T_e bis T. und T · bis T zugeführt, die aus Zählschaltkreisen mit einer Zähl-, kapazität von beispielsweise 1o bestehen.

Das Übertragssignal des Zeitzählers wird einem ODER-Gatter G₁ bzw. G₂ zugeführt. Mit dem Ausgangssignal des ODER-Gatters G₁ wird ein Verriegelungsschaltkreis L angesteuert, und es werden die Zeitzähler T_ bis T₁ zurückgestellt. Mit dem Ausgangssignal des ODER-Gatters G₂ wird ein Flip-Fl op-Schal tkreisl F angesteuert, und die Zeitzähler T. bis T_n werden zurückgestellt.

Mit einem Pegel-Detektor E wird der Flip-Flop-Schaltkreis F gesetzt, wenn der Ausgangspegel des Empfängers R unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt oder wenn beispielsweise die empfangenen Radiowellen verschwinden, und es wird der Schalter H auf die Steuerung K₂ umgeschaltet, wodurch das Ausgangssignal des Signalgenerators Q der Steuerung K₂ hinzuaddiert wird.

Andererseits v/erden in dem Verriegelungsschaltkreis L, wenn das Ausgangssignal des ODER-Gatters G₁ zugeführt wird, die digitalen Ausgangssignale der Referenzzähler N₁, N_m2 und N_m7 gespeichert und einer Digitalanzeige D^ und einer Analoganzeige

D₀ zugeführt. In der Anzeigeeinheit D_Q sind 36 lichtemittiea a

rende Dioden ringförmig in Abständen angeordnet, beispielsweise in einem Abstand von 1o°, um aufgrund der vorstehend erwähnten Digitalsignale zum Aufleuchten gebracht zu werden.

Bei einem solchen Aufbau gemäss diesem Ausführungsbeispiel wird daher beim Start der Messung, wenn die empfangenen Radiowellen selektiv geschaltet v/erden oder wenn die elektrischen Wellen intermittierend sind, die Peilung der ankommenden Radiowellen anfänglich gemessen und mit einer hohen Geschwindigkeit darge-

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stellt, und sodann wird die Genauigkeit der Synchronisation erhöht, um schnell eine genaue Messung durchführen zu können.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Radio-Funk- ■ peilers. In diesem Ausführungsbeispiel wird der zuvor erwähnte automatische Phasen-Nachlauf angehalten, wenn eine Störwelle mit höherer Intensität als die relevante Welle für die Peilungsmessung empfangen wird, oder wenn atmosphärische Störungen angetroffen -werden. Das Messverfahren wird wieder aufgenommen, um die Peilung der relevanten Welle zu bestimmen, wenn die intensive Welle oder atmosphärische Störung verschwindet.

In Fig. 6 ist das Ausgangssignal eines Empfängers R an einen Pegeldetektor H^ angeschlossen, der eine Gleichspannung entsprechend dem Ausgangspegel des Empfänger erzeugt. Diese Gleichspannung und die Ausgangsspannung einer veränderlichen Referenzspannungsquelle E werden in einem Vergleicher C, verglichen. Wenn die Ausgangsspannung des Pegeldetektors H^ höher ist als die Referenzspannung, so erzeugt der Vergleicher C^ ein Signal, das über ein ODER-Gatter G_Q auf das zuvor erwähnte Phasen-Nachlaufsystem P (das heisst, den Referenzzähler N_m) gekoppelt wird, um den Betrieb des Systems anzuhalten. Zu diesem Zeitpunkt ist es ebenfalls möglich, direkt eine automatische Verstärkungssteuerung (AGC) oder eine automatische Volumensteuerung (AVC), wie man sie in herkömmlichen Empfängern antrifft, an den Vergleicher Ci anzuschliessen, wie dies durch die gestrichelte Linie von dem Empfänger R zu dem Vergleicher C^ angedeutet ist.

Das Ausgangssignal des Empfängers wird ferner über entsprechende 2oo Hz- und 5oo Hz-Filter F^ und F₂ auf Pegeldetektoren H₂ und Kr geschaltet. Wenn somit das Empfänger-Ausgangssignal höher ist als die veränderliche Referenzspannung V, so v/erden die Aus gangs signale der Vergleicher C₂ und C^ über ein UND-Gatter G_& und ein ODER-Gatter G_Q dem Phasen-Nachlaufsystem P zugeführt, um den Phasen-Nachlauf in einer der zuvor erwähnten Weise ähnlichen Weise anzuhalten. Dieser Schaltkreis ist für

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den Fall vorgesehen, dass eine atmoqiiärische Störung angetroffen wird. Die atmosphärische Störung wird von Rauschen begleitet, das einen breiten Frequenzbereich überdeckt, und dieser Schaltkreis hat die Aufgabe, ein Frequenzsignal herzuleiten, das in einer nichtharmonisehen Beziehung zu dem relevanten Frequenzsignal steht. Beim Vorliegen einer intensiven Störwelle oder einer atmosphärischen Störung wird somit der Phasen-Nachlauf und die Darstellung der Peilung unterbrochen, und unmittelbar nach dem Verschwinden der Störung wird der Phasen-Nachlauf wieder aufgenommen, um die Anliunftsrichtung der schwa·. chen ¥elle festzustellen und anzuzeigen.

Fig. 7 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem ein Quadrantenfehler automatisch korrigiert wird, und Fig. 8 ist ein Signaldiagramm zur Veranschaulichung der Betriebsweise des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 7.

Während der zuvor erwähnte Referenzzähler N in Fig. 1 ein Zählstand-Ausgangssignal gemäss der Ankunftsrichtung der Welle erzeugt, wie dies in Fig. 8 durch die gestrichelte Linie g dargestellt ist, wird durch das vorliegende Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 ein Zählstands-Ausgangssignal erzeugt, das durch die ausgezogene Kurve dargestellt ist. Wenn der Zählstand des Referenzzählers N den Wert 0 und 18o aufweist, so liefert das ODER-Gatter OR^ ein Eingangssignal an einen der Eingangsanschlüsse eines Flip-Flops F₂. Wenn der Zählstand 9o und 27o beträgt, so liefert ein weiteres ODER-Gatter OR₂ ein Eingangssignal an den anderen Eingangsanschluss des Flip-Flops F₂. Das Flip-Flop F₂ erzeugt ein Ausgangssignal gemäss dem Impulszug h in Fig. 8, welches Ausgangssignal durch einen Filter W geführt wird, um eine Sinuswelle j. zu erhalten. Die Sinuswelle i wird ihrerseits über einen variablen Phasenschieber P, der die Phase um 9o°vaBohiebeii kam,einer Steuerung K zugeführt. Die Steuerung K erzeugt ein Aus gangs signal zur Steuerung eines spannungsgesteuerten Oszillators, um das Ausmass der Fdtiler-

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korrektur in Abhängigkeit von dem Grad des zuvor erwähnten Quadrantenfehlers zu bestimmen.

Wenn somit das Ausgangssignal des Empfängers R gemäss dem Kurvenzug j in Fig. 8 verläuft, so überträgt ein Flip-Plop F-* jedesmal einen Impuls, wenn 18o Taktimpulse gezählt worden sind, und erzeugt somit ein Ausgangssignal k zum Betrieb eines monostabilen Multivibrators Bp, dessen Ausgang £ wiederum den Speicherschaltkreis M ansteuert. Der Speicherschaltkreis M kann beispielsweise der zuvor erwähnten Verriegelung L und der Anzeigeeinheit D in Fig. 1 entsprechen. Mit dem Speicherschaltkreis M erfolgt die Anzeige des Zählstandswertes des Referenzzählers W_m, das heisst, eines Wertes auf der ausgezogenen Kurve h in Fig. 8.

Während das vorliegende Ausführungsbeispiel die Korrektur des Quadrantenfehlers betrifft, können andere Fehler aufgrund von vorgegebenen Installationszuständen der Antenne, z.B. Halbkreis-, Sechstelkreis- und Achtelkreis-Fehler, ebenfalls automatisch durch geeignete Auswahl des Ausganges und des Zählstandswertes des zuvor erwähnten Referenzzählers W korrigiert werden, wobei das Ausmass der Phasenverschiebung durch den Phasenschieber P entsprechend ausgewählt werden muss und das richtige Ausmass der Korrektur durch die Steuerung K eingestellt werden muss. Ferner ist es möglich, derartige Fehler auf einer zusammengesetzten Basis zu korrigieren.

Wie zuvor beschrieben, ist es mit dem erfindungsgemässen Radio-Funkpeiler möglich, ein auf die Peilung bezogenes Ausgangssignal ohne rotierende Richtantennen oder ein mit den Antennen verbundenes Goniometer zu erhalten. Auch ist es nicht erforderlich, eine Anzahl von Spulen bzw. von Hochfrequenz-Transformatoren, die zwischen den Richtantennen vorgesehen sind, umzuschalten, sondern es kann die Peilung mit einem einfachen Aufbau bestimmt werden. Zusätzlich muss die Anzahl der Richtan-

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tennen nicht notwendigerweise einer geraden Anzahl entsprechen. Ferner ist es möglich, die Antennen unter gewünschten Winkeln anzuordnen und eine einfache Korrektur im Hinblick auf den sich ergebenden ¥inkel durch ein rein elektrisches Verfahren auszuführen. Ferner kann eine automatische Bestimmung der Peilung von sogar schwachen Wellen durch eine Beschleunigung des automatischen Phasen-Nachlaufs erzielt werden. Darüber hinaus ist es möglich, ausgeprägte Fehler aufgrund des Aufbaues und des Installationszustandes der Antennen automatisch zu korrigieren. Auch im Falle der Anwendung von Adcock-Antennen, bei denen die Richtcharakteristik die Grosse des Achtelkreis-Fehlers im Verhältnis zur Wellenlänge beeinflusst, kann die Korrektur einfach durchgeführt werden, wodurch der Empfang-Frequenzbereich erweitert werden kann.

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■Μ.

Leerseite

Claims

Dipl.-Ing. Helmut Görtz

Dr.-Ing. Jürgen H. Fuchs _

Patentanwälte O U I U $7 O /

Schneckenhofstraße 27

Frankfurt am Main 70 20. März I98O

GzH/Os. Taiyo Musen Co., Ltd., Tokio (Japan)

Radio-Funkpeiler

Patentansprüche

Radio-Funkpeiler zur Feststellung der Peilung einer empfangenen Radiowelle, gekennzeichnet durch:

eine ein Ausgangssignal liefernde, nichtgerichtete Antenne;

mehrere entsprechende Ausgangssignale liefernde, gerichtete Antennen mit einer Richtcharakteristik; einen Oszillator zur Erzeugung von Yfechselspannungssignalen mit jeweils einem Phasenwinkel entsprechend der Anordnung jeder der gerichteten Antennen; einen Modulator zur Modulation der entsprechenden Ausgangssignale der gerichteten Antennen mit den Wechselspannungs signal en, um entsprechende modulierte Ausgangssignale herzuleiten;

einen Phasenschieber zur Phasenverschiebung des Ausgangssignals der nieingerichteten Antenne, um ein phasenverschobenes Ausgangssignal zu erzeugen; eine Additionseinrichtung für die Überlagerung der entsprechenden modulierten Ausgangssignale des Modulators mit dem phasenverschobenen Ausgangssignal der nichtgerichteten Antenne, um ein zusammengesetztes Ausgangssignal zu bilden;

einen Empfangsschaltkreis für die Demodulation des zusammengesetzten Ausgangssignals und zur Wiederauffindung der

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Yfechselspannungssignale sowie zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit einer Phase;

einen Nachlaufschaltkreis für den automatischen Phasennachlauf des Ausgangssignals der Empfangseinrichtung, um die Peilung der empfangenen Radiowelle zu "bilden, und eine Darstelleinrichtung für die Darstellung der Peilung der empfangenen Radiowelle.
2. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gerichteten Antennen ein Paar mit einem vorgegebenen Winkel bilden.
3. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Wechselspannungssignale erzeugende Oszillator einen Referenz-Oszillator für die Erzeugung von Ausgangsimpulsen, einen Referenzzähler für die Zählung dieser Ausgangsimpulse des Referenz-Oszillators und zur Erzeugung von Zählständen und ein Flip-Flop für den Empfang der Zählstände des Referenzzählers aufweist, wobei das Flip-Flop auf diese Zählstände des Modulators anspricht, um den Modulator zur Modulation der entsprechenden Ausgangssignale der gerichteten Antennen zu veranlassen,
4. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachlaufschaltkreis für den automatischen Phasennachlauf des Ausgangssignals der Empfangseinrichtung einen ein Ausgangssignal liefernden automatischen Phasen-Nachlaufzähler umfasst, dass der Radio-Funkpeiler ferner einen Phasenvergleicher zum Empfang des Ausgangssignals des Empfangsschaltkreises und des Ausgangssignals der automatischen Phasen-Nachlaufzählers umfasst, um in Übereinstimmung mit dem Phasenvergleich alternative Ausgangssignale zu bilden, dass er eine auf die alternativen Ausgangssignale des Phasenvergleichers ansprechende Steuereinrichtung für die Ausgabe von Steuersignalen aufweist, dass er einen Auf-/

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Abwärtszähler für die Zählung des Ausgangssignals des Oszillators unterder.Steuerung durch die Steuersignale der Steuereinrichtung besitzt, um ein gesteuertes Zählerausgangsignal zu bilden, dass der automatische Phasen-Nachlaufzähler durch das gesteuerte Zählerausgangssignal des reversiblen Zählers gesteuert wird, und dass ein Verriegelungsschaltkreis angeordnet ist, um den Zählstand des Referenz-Ringzählers unter der Steuerung durch das Ausgangssignal des automatischen Phasen-NachlaufZählers zu speichern.
5. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis für den automatischen Phasennachlauf des Ausgangssignals des Empfangsschaltkreises einen ein Ausgangssignal liefernden automatischen Phasen-Nachlaufzähler aufweist, dass der Radio-Funkpeiler ferner einen Rückstellschaltkreis mit einer Detektoreinrichtung für die Peststellung einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Zählperiode des automatischen Phasen-Nachlaufzählers und dem Ausgangssignal des EmpfangsSchaltkreises aufweist, um ein Detektorsignal zu erzeugen, und dass er eine Zähleinrichtung umfasst, die auf das Detektorsignal der Detektoreinrichtung anspricht, um eine vorbestimmte Zahl so lange zu zählen, wie das Detektorsignal erzeugt wird, um ein Rückstell-Ausgangssignal zu erzeugen, und dass der automatischen Phasen-Nachlaufzähler auf dieses Rückstell-Ausgangssignal der Zähleinrichtung anspricht, um mit dem Zählen zu beginnen.
6. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis für den automatischen Phasen-Nachlauf des Ausgangs des EmpfangsSchaltkreises einen ein Ausgangssignal liefernden automatischen Phasen-Nachlaufzähler aufweist, dass der Radio-Funkpeiler ferner einen Phasenvergleicher für den Empfang und Phasenvergleich des Ausgangs-

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signals des Empfangsschaltkreises und des Ausgangssignals des automatischen Phasen-NachlaufZählers zur Bildung alternativer Ausgangssignale aufgrund des Phasenvergleichs aufweist, dass er einen Zähler für die Zählung des von dem Referenzzähler zu jedem Zyklus erzeugten Ausgangssignals aufweist, dass er einen durch die alternativen Ausgangssignale des Phasenvergleichers gesteuerten Auf-/Abwärtszähler umfasst, dass er ein durch die Ausgangssignale des Zählers und des Auf-/AbwärtsZählers betätigtes Flip-Flop aufweist, und dass er einen Quantitäts-Steuerschalter für die Steuerung des Ausgangssignals des Auf-/AbwärtsZählers mit dem Ausgangssignal des Flip-Flop aufweist, wodurch eine Mehrgeschwindigkeits-Phasensteuerung bewirkt wird.
7. Radio-Funkpeiler nach Aispruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen Pegel-Detektor für die Erzeugung eines Signals aufgrund des Ausgangssignals des Empfangsschaltkreises, . einen Vergleicher für den Empfang und Vergleich des Ausgangssignals des Pegel-Detektors und eine Bezugsspannung, um ein Vergleichs-Ausgangssignal zu bilden, und einen Steuerschaltkreis für die selektive Betätigung bzw. das selektive Anhalten des Folgeschaltkreises aufgrund des Vergleichs-Ausgangssignals des Vergleichers.
8. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, welche aufgrund der Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal der Empfangseinrichtung und der Zeit, zu der der Phasen-Nachlaufzähler einen vorbestimmten Zählstandswert erreicht, die Eingangsimpulse des Zählers erhöht oder erniedrigt, um diesen Zähler synchron mit dem zuvor erwähnten Ausgangssignal zu betreiben; einen Detektor-Schaltkreis, der bei dem gezählten Wert einer oberen Zahl des Referenzzählers und zur der Zeit, wo der Phasen-Nachlaufzähler einen vorbestimmten Zähl-

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stand erreicht, ein Ausgangssignal abgibt; eine Einrichtung zur Umschaltung der Steuereinrichtung, so dass bis zu dem Zeitpunkt, wo der Detektorschaltkreis ein Ausgangssignal abgibt, der Betrag der Erhöhung oder der Verminderung der Eingangsimpulse des Phasen-Nachlaufzählers gross gemacht wird und zu dem Zeitpunkt, wo das Ausgangssignal abgegeben wird, der Betrag der Erhöhung bzw. der Abnahme klein gemacht wird; und eine Einrichtung zur Darstellung der Differenz der gezählten Werte zwischen dem Referenzzähler und dem Phasen-Nachlaufzähler zu jeder Zeit.
9. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Pegel-Detektor, wobei bei einem Ausgangspegel der Empfangseinrichtung unterhalb eines bestimmten Wertes der Detektorschaltkreis betrieben wird.
10. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Darstellungseinrichtung aus einer Digitalanzeige und einer Analoganzeige besteht, die eine Peilung entsprechend dem auf der Darstellungseinheit dargestellten Wert

anzeigt.
11. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsimpulse einer oberen oder unteren Zahl in dem Phasen-Nachlaufzähler erhöht oder erniedrigt werden, um den Betrag des Zuwachses bzw. der Abnahme zu verändern.
12. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Darstellungs-Stabilisierschaltkreis angeordnet ist, der aufgrund des gezählten Wertes des Referenzzählers zu dem Zeitpunkt, wo der Phasen-Nachlauf zähler einen vorbestimmten Zählstandwert erreicht, Eingangssignale zu den entsprechenden getrennten Zeitzählern hinzuaddiert, und der, wenn einer der Zeitzähler einen vorbestimmten inte-

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grierten Wert erreicht, den Zählstandwert des Referenzzählers zu der Darstellungseinrichtung hinzuaddiert und gleichzeitig alle Zeitzähler zurückstellt.
13. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Fehlerkorrektur-Einrichtung mit einem Flip-Flop, dem mehrere Zählstände des Referenzzählers entsprechend den Phasenwinkeln zugeführt werden, und dessen Ausgang benutzt wird, um "die Anzahl der durch den Referenzzähler gezählten Impulse zu steuern.
14. Radio-Funkpeiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator mit einer vorgegebenen Frequenz betrieben wird, dass ferner ein Additions-Oszillator zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen mit einer gegenüber "der durch den Oszillator gegebenen Frequenz höheren Frequenz vorgesehen ist, dass eine zusätzliche Modulationseinrichtung für die Modulation der Ausgangsimpulse des zusätzlichen Oszillators mit den Modulations-Ausgangssignalen der Modulationseinrichtung angeordnet ist, um resultierende modulierte Ausgangssignale zu erzeugen, und dass eine Einrichtung zur Zuführung der resultierenden modulierten Ausgangssignale zu einer Überlagerungseinrichtung zwecks Überlagerung zu dem phasenverschobenen Ausgangssignal der nichtgerichteten Antenne vorgesehen ist.

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