DE3144256A1

DE3144256A1 - "automatischer ortssucher"

Info

Publication number: DE3144256A1
Application number: DE19813144256
Authority: DE
Inventors: Kenzo Minato Mori; Mikio Yokohama Kanagawa Ozawa
Original assignee: Taiyo Musen Co Ltd
Current assignee: Taiyo Musen Co Ltd
Priority date: 1981-08-18
Filing date: 1981-11-07
Publication date: 1983-03-10
Also published as: FR2511770A1; KR880001287B1; US4507663A; FR2511770B1; GB2105136B; DE3144256C2; GB2105136A; JPS6012589B2; KR830008180A; JPS5830680A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ortssucher und insbesondere einen automatischen Ortssucher zum automatischen Aufsuchen der Ankunftsrichtung (Empfangsrichtung) von elektrischen Wellen durch Drehung eines Goniometers oder dergleichen unter Verwendung eines Schrittmotors.

In dem Fall, in dem der Ausgang einer Richtantenne einem Goniometer zugeführt wird, wird die Richtantenne gedreht_p tun automatisch die Einlaufrichtung der elektrischen Welle aufzufinden. In einem solchen Fall wird nach dem Stand der Technik die Antenne oder der Goniometer mittels eines Stellmotors (servometer) angetrieben. Da der Stellmotor durch ein Analogsignal gesteuert wird, entsteht dort dadurch ein Fehler₉ daß eine Pendelschwingung (hunting phenomenon) durch Fluktuationen in der Phase verursacht werden, wodurch eine stabile Anzeige verhindert wird, im Falle, daß der minimale Anpassungspunkt

(minimal matching point) des Goniometers noch unter einem Winkel steht, der die Einlaufrichtung der elektrischen Welle anzeigt.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen automatischen Ortssucher (automatic direction finder) zu schaffen, der eine stabile Anzeige ohne Fehler gemäß dem Stand der Technik gewährleistet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein automatischer Ortssucher (Peilgerät) von der Art geschaffen, in dem ein Schrittmotor zum Antrieb eines Goniometers oder dergleichen verwendet wird und der durch Teile einer digitalen Schaltanordnung, die einen Zweirichtungszähler (reversible counter) verwendet₈ gesteuert wird und in dem die Polaritäten der Phase des Ausganges, die durch eine Empfangsschaltung demoduliert werden ₉

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in Termen (Gliedern) der Schwingungsbäuche (antinodes) davon erfaßt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den entsprechenden Zeichnungen deutlich. In der Zeichnung zeigt:

Figur i ein Blockschaltbild des Aufbaues eines Ausführungsbeispieles eines automatischen Ortssuchers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 2a bis 2b Wellenform-Diagramme, die den Betrieb eines in Figur 1 gezeigten Phasen-Komparators aufzeigen,

Figur 3e, 3f und 3v - 3y Wellenform-Diagramme, die Impulse zum Steuern eines Schrittmotores, wie in Figur i dargestellt, zeigen und

Figur 4 ein Schaltungsdiagramm des Schrittmotors nach Figur

Figur i zeigt den Aufbau einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Ausgang eines Antennensystems Al, in dem zwei Rahmenantennen, die Richtwirkungen haben, so angeordnet sind, daß sich ihre Richtwirkungen unter einem rechten Winkel schneiden, einem Goniometer G zugeführt ist, dessen Ausgang einem Gegentaktmodulator M (balianced modulator)zugeführt ist. Weiterhin ist der Ausgang eines Oszillators 0 mit einem Frequenzteiler D verbunden, um auf diese Weise einen Niederfrequenzausgang abzurufen, z.B. einen Ausgang von i35 Hz, der dem vorstehend erwähnten Modulator M zugeführt wird, um auf diese Weise den Ausgang des Goniometers G zu modulieren. Außerdem ist der Ausgang einer ungerichteten Seitenbestimmungsantenne As (sense antenna) einem 90° - Phasenschieber Pl zu-

geführt, so daß der Ausgang dieses Phasenschiebers Pl und der Ausgang des vorstehend erwähnten Gegentaktmodulator M mittels eines Komposers B zusammengeführt und einem Empfänger R zugeführt werden. Da dieser Empfänger R seinen zusammengesetzten Eingang einem Detektor (Demodulator) K„ zuführt, nachdem er seinen Eingang verstärkt und umgeformt hat, wird das Niederfrequenz—Signal demoduliert und einem Filter Fl von 135 Hz zugeführt. Dadurch wird das 135 Hz-Signal ausgeblendet und über einen Phasenschieber P2 einem Verstärker Al zugeführt,

in dem es verstärkt wird. Da dieser Phasenschieber P2 die Phasenverschiebung des Niederfrequenz-Signals von 135 Hz an dem erwähnten Empfänger R oder dergleichen kompensiert;, ist der Ausgang des Verstärkers A 1 entweder in Phase oder in entgegengesetzter Phase zu dem modulierten Eingang,um dem Modulator M zugeführt zu werden, falls der letztere eine solche Wellen·= form aufweist, wie sie in Figur 2 (a) dargestellt ist. Der Ausgang (Ausgangssignal) dieses Verstärkers Ai ist in Figur (b) gezeigt, in dem Fall, in dem er in Phase ist.

Weiterhin sind in dem System D flip-flops FFi und FF2 vorgesehen, deren D Eingänge dem Ausgang des erwähnten Verstärkers A 1, z.B. entweder das Signal, das in Figur 2 ^bJi_- dargestellt ist, oder das Signal in entgegengesetzter Phase dazu und das Referenz-Signal, das in Figur 2 (^) dargestellt ist, in dieser Reihenfolge zugeführt werden und wobei das Signal die doppelte Frequenz von 270 Hz hat, das von dem Frequenz—Teiler D- gewonnen wird und das mit dem Referenz-Signal der Figur 2 ■(&) als ihr Takteingang synchronisiert wird. Folglich geben, falls der Ausgang des Verstärkers Al mit dem Referenz-Signal, "wie es in Figur 2 (b_^ gezeigt ist, in Phase ist, beide D flipflops FFl und FF2 solche Ausgänge ab, wie sie in Figur 2 (cL)

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ODER-Gatter GO mit Gattern G3 und Gk verbunden sind. Folglich führt der reversible Zähler Ni, falls der Komparator C kontinuierlich nur eines der Signale "i" und "0" ausgibt, nur die subtrahierten Impulse aus, so daß das Gatter Gl geschlossen, das Gatter G2 aber durch das flip-flop FF3 geöffnet wird, wodurch high-speed Pulse von 2,8 Hz den Gattern G3 und Gh zugeführt werden. Andererseits wird, falls der rationale Winkel des Goniometers G nahe an den minimalen Anpassungspunkt heranreicht, der Ausgangspegel des Goniometers G gesenkt und die Umcodierungen zwischen den Ausgangssignalen "i" und ¹O" des Komparators C werden regelmäßig ausgeführt. Falls diese Umcodierungs-(Umschalt-)Frequenz größer als die weiter oben erwähnte Frequenz von J>h Hz wird, gibt der Zähler Ni die aufaddierten Pulse ab, so daß das flip-flop FF3 umgekehrt wird, um das Gatter Gl zu öffnen und das Gatter G2 zu schließen, wodurch die Niederfrequenz—Pulse von 100 Hz den Gattern G 3 und Gh zugeführt werden.

Zusätzlich werden beide, sowohl das Ausgangssignal des Phasen-Komparators G und das Signal, das durch den Zustand des Schablonen—Signals (former signal) unter Verwendung einer NOT— Schaltung vorbereitet wird, als Kontroll-Signal den vorstehend erwähnten GatternG3 und Gh zugeführt. Als Ergebnis davon haben, falls das Signal von 135 Hz, das durch eine Empfangsschaltung, die den Empfänger R aufweist, demoduliert worden ist, der Detektor K , der Filter Fi und der Phasenschieber Pl eine positive Phase und das Gatter G3 wird geöffnet; dagegen wird das Gatter G4 geöffnet, falls das gleiche Signal die entgegengesetzte Phase hat, so daß die Ausgangs-Pulse der Gatter G3 und Gh als Additions- und Subtraktions-Eingänge jeweils einem Zweirichtungszähler (reversible counter) N2 zugeführt werden.

Beide, die addierten und subtrahierten Pulse dieses Zweirichtungszählers N2, wie sie in den Figuren 3 (e) und 3 (f.) dargestellt sind, werden jeweils einem Impulsgenerator S zugeführt« Falls diesem Generator S die addierten Pulse (_e) zugeführt werden, führen dessen vier mit (v), (w), (x) und (y_) gekennzeichnetenAusgangsklemmen Ausgangspulse in dieser Reihenfolge aus. Im anderen Fall, falls dem Generator S subtrahierte Pulse (fj zugeführt werden, geben die jweiligen Klemmen Ausgangspulse in der umgekehrten Reihenfolge ab. Da diese Ausgangspulse über eine Steuerschaltung Q den jeweiligen Antriebswicklungs-Klemmen V, ¥, X und Y eines Schrittmotores S^ zugeführt werden,, wie es in Figur k dargestellt ist, wird der Motor S_ in einem vorbestimmten Winkel im Uhrzeigersinn gedreht, falls der Zähler N2 die addierten Pulse {έ) abgibt und im Gegenuhrzeigersinn gedreht, falls der Zähler N2 die subtrahierten Pulse abgibt. Durch diese Drehungen wird der Goniometer G angetrieben»

Folglich wird unter den Bedingungen, wo der Goniometer 6 nicht ausreicht, um die Ankunfts- bzw. Einlaufrichtung der elektrischen Wellen anzuzeigen, entweder, das Signal "1" oder'das Signal "0" beständig von dem Phasen-Komparator C abgegeben, wie es bereits beschrieben wurde, so daß die high-speed Pulse als addierter oder subtrahierter Eingang dem Zweirichtungszähler N2 zugeführt werden. Folglich werden entweder die addierten oder subtrahierten Pulse dieses Zählers N2 abgegeben, so daß der Motor S im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn mit jeweils hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wodurch der Goniometer G_ffl unmittelbar eng an den minimalen Ausgangspunkt herankommt, um dadurch den demodulierten Ausgang der Empfangsschaltung zu reduzieren. Zur gleichen Zeit wird, falls der

minimale Anpassungspunkt überschritten ist, das Ausgangssignal des Phasen-Komparators C invertiert. Folglich gibt dieser Komparator C abwechselnd die Signale ^ci" und "O" ab, so daß die Eingangspulse des Zählers N2 so geschaltet werden, daß sie die geringe Geschwindigkeit haben. Wie hiervor beschrieben wurde, kann der Phasen-Komparator C selbst konstant arbeiten, ohne durch Rauscheffekte beeinflußt zu werden, da er die Polaritäten der Wellenbäuche an dem demodulierten Ausgang der Empfangsschaltung mit dem Referenz-Signal vergleicht, um auf diese Weise die Polaritäten der Phase auszufiltern. Folglich stimmt der addierte und subtrahierte Eingang des Zählers N2 genau mit den erwähnten Polaritäten der Phase überein, so daß der Goniometer G beständig und verlässlich in eine vorbestimmte Richtung gedreht wird. Weiterhin kann die Drehgeschwindigkeit des Goniometers G auf einen zweckmäßigen Wert durch geeignete Auswahl der Frequenzen der low— und high-speed Pulse gesetzt werden, um den Gattern Gi und G2 zugeführt zu werden. Weiterhin werden, wenn der Phasen-Komparator C damit beginnt, abwechselnd die Signale "1" und "0" über eine im wesentlichen konstante Periode abzugeben, die addierten und subtrahierten Eingänge abwechselnd dem Zähler N2 zugeführt, so daß weder die addierten Pulse noch die subtrahierten Pulse kontinuierlich von diesem Zähler ausgeführt werden. Folglich befindet sich der Goniometer G noch in einer vorbestimmten Stellung, um dadurch unveränderlich die Ankunftsrichtung der elektrischen Welle, z.B. die Richtung des minimalen Anpassungspunktes, anzuzeigen.

In der Ausfuhrungsform, die soweit beschreiben wurde, werden die Wellenbäuche des Azimut-Signals durch die Verwendung des Signals erfaßt, das eine Frequenz doppelt so hoch wie die mo-

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dulierte Frequenz aufweist. Nichtsdestoweniger können die Wellenbäuche des Ausgangssignals des Verstärkers Al auch unter Verwendung des Anstieges und des Abfalles des Signals, das die modulierte Frequenz hat, aufgefunden werden. In dieser Abwandlung wird das D flip-flop FF2 weggelassen und das Signal mit der modulierten Frequenz dem Komparator C zugeführt.

Wie bereits vorher beschrieben wurde, diskriminiert der automatische Ortssucher gemäß der vorliegenden Erfindung die Phase des demodulierten Ausganges seiner Empfangsschaltung in Übereinstimmung mit den Polaritäten der Wellenbäuche davon«, Gerade in dem Fall, in dem die Ankunftsrichtung der elektrischen Wellen angezeigt wird, so daß der demodulierte Ausgang seine Amplitude merklich reduziert hat, kann folglich die erwähnte Unterscheidung der Polaritäten ständig durchgeführt werden«, Weiterhin können die Beeinflussungen der Frequenz und der periodischen Umformung der Polaritäten durch den Zweirichtungszähler N2 beseitigt werden. Folglich erscheinen alle Schwingungsdefekte, die mit der Ankunft der elektrischen Wellen auftreten₉ in einem Hinweis oder in der Digitalen-Anzeige des Azimuth, wobei noch eine beständige Anzeige erreicht wird.

Wie für den Fachmann offensichtlich ist, können im Rahmen der vorstehenden Beschreibungen Modifizierungen durchgeführt werden« Derartige Modifizierungen liegen im Bereich des Könnens des Fachmannes auf diesem Gebiet und sind Teil der vorliegenden Erfindung und sind mit den Patentansprüchen erfaßt.

Es wurde ein automatischer Ortssucher zum automatischen Auffinden der Ankunftsrichtung elektrischer Wellen durch Drehung eines Goniometers oder dergleichen unter der Verwendung eines Schrittmotors beschrieben. Der Schrittmotor wird durch Teile

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einer digitalen Schaltanordnung gesteuert, die einen Zweirichtungszähler verwendet. Die Polaritäten der Phase des demodulierten Ausganges werden durch die Empfangs-Schaltanordnung in Tennen ihrer Schwingungsbäuche bestimmt.

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Claims

PaisntanwSJte

Postfach 700345

Schnecken hofskaSe 27

D-800O Frankfurt am WaIn 70

Telefon (0611) 617079

6, November 1981 Gz 6/G

TAIYO MUSEN CO. LTD., SHIBUYAKU, TOKYO/JAPAN

Automatischer Ortssucher

Patentansprüche

Ein automatischer Ortssucher gekennzeichnet durch

- ein gerichtetes Antennensystem,

- ein nicht-gerichtetes Antennensystem,

- einen Schrittmotor zur Drehung der Richtwirkung des gerichteten Antennensystems,

- eine Empfangsschaltung zum Empfang eines Signals₉ das durch Abgleich und Modulation eines der Ausgänge des gerichteten Antennensystems und eines nicht-gerichteten Antennensystems mittels eines Niederfrequenz-Signales und durch Zusammensetzung des abgeglichenen und modulierten Ausganges und des anderen Ausganges vorbereitet wurde, um das Niederfrequenz-Signal zu demodulierenj,

- eine Phasenbestimmungs-Schaltanordnung zum Vergleich der Polaritäten der Schwingungsbäuche des Ausgangssignals der Empfangsschaltung, um die Polaritäten der Phase des Äusgangssignals zu bestimmen,

- ein Zweirichtungszähler zur Addierung und Substrahierung von Taktschritten gemäß dem Ausgangssignal der Phasenbestimmung s-Schaltanordnung und

- eine Motorantriebs-Schaltanordnung zum Drehen des Schrittmotors um einen vorbestimmten Winkel in Uhrzeigersinn

- oder gegen den Uhrzeigersinn gemäß den addierten oder substrahierten Impulsen des Zweirichtungszählers.

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_ 2 —
2. Automatischer Ortssucher nach Anspruch i, worin die Periode der Taktschritte,um dem Zweirichtungszähler zugeführt zu werden,gemäß der wechselnden Frequenz des Ausgangssignals der Phasenbestimmungs—Schaltanordnung geändert wird.