DE3144256C2 - Automatischer Ortssucher - Google Patents

Abstract

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

Description

ein von dem Frequenz-Teiler D gewonnenes Signal r i g. 2(c), das mit dem Referenz-Signal der F i g. 2(a) als ihr Takteingang synchronisiert wird, und dH doppelte Frequenz von 270 Hz hat Folglich geben, falls das Ausgangssignal des Verstärkers A 1 mit dem Referenz-Signal, wie es in F i g. 2(b) gezeigt ist, in 'fnase ist, beide F-F!.'p-Flops FFi und FF2 solche Ausgangssignale ab, wie sie in Fig.2(d) dargestellt sind. Andererseits gelangt in dem Fall, in dem das Ausgangssignal des Verstärkers A 1 in entgegengesetzter Phase zu dem in F i g. 2(b) gezeigten Signal ist, nur das Ausgangssignal des D-Flip-Flops FFl in entgegengesetzter Phase zu dem in Fig.2(d) dargestellten Signal. Diese zwei Ausgangssignale werden einem Phasen-Komparator C zugeführt, der ein Signal »1« im Falle, daß sie in Phase sind und ein Signal »0« im Falle, daß sie in entgegengesetzter Phare sind, abgibt. Da der Anstiegs- und der Abfallbereich des Ausgangssignals des Verstärkers Λ 1 derart unstabil ist. wie in F i g. 2(b) zu sehen ist, wird die aufgefundene Ausgangsgröße der Polarität der Phase der erwähnten Ausgangsgröße ebenso instabil, wenn diese Auffindung in Abhängigkeit davon geführt wird, ob oder ob nicht das Ansteigen oder Fallen mit dem Referenz-Signal zusammenfällt, so daß der Betrieb des Ortssuchers nicht in einer stabilen Weise durchgeführt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Gegenteil dazu die Polaritäten der Schwingungsbäuche dieses Ausgangssignals mit dem Referenzsignal, wie in F i g. 2(b) dargestellt ist, verglichen, so daß der Phasenkomparator C ein stabiles, demoduliertes Signal ausführen kann.

Das Ausgangssignal des erwähnten Phasen-Komparators C wird einem reversiblen Zähler N1 als Additions-Eingang zugeführt und ein Signal, das eine geeignete Frequenz wie beispielsweise 34 Hz hat, wird von dem erwähnten Frequenzteiler D extrahiert und dem reversiblen Zähler N1 als ein Subtraktions-Eingang zugeführt. Ein Flip-F'op FF3 wird durch die addierten und subtrahierten Impulse dieses reversiblen Zählers Ni angesprochen, um auf diese Weise die Gatter G 1 und C 2 durch sein Ausgangssignal zu steuern und die durch den Frequenz-Teiler D ausgeblendeten Signale von 100 Hz und 2,8 kHz den vorstehend erwähnten Gattern G I und G 2 zuzuführen, deren Ausgänge über ein ODER-Gatter CO mit Gattern G 3 und G 4 verbunden sind. Folglich führt der reversible Zähler N1, falls der Komparator C kontinuierlich nur eines der Signale »1« und »0« ausgibt, nur die subtrahierten Impulse aus, so daß das Gatter Gi geschlossen, das Gatter G 2 aber durch das Flip-Flop FF3 geöffnet wird, wodurch hochfrequente Impulse von 2,8 kHz den Gattern G 3 und G"4 zugeführt werden. Andererseits wird, falls der rationale Winke! des Goniometers G nahe an den minimalen Anpassungspunkt heranreicht, der Ausgangspegel des Goniometers G gesenkt und die Umcodierungen zwischen den Ausgangssignalen »1« und »0« des !Comparators C werden regelmäßig ausgeführt. Falls diese Umschaltfrequenz größer als die weiter oben erwähnte Frequenz von 34 Hz wird, gibt der Zähler /Vl die aufaddierten Impulse ab, so daß das Flip-Flop FF3 umgekehrt wird, um das Gatter G 1 zu öffnen und das Gatter G2 zu schließen, wodurch die Niederfrequenz-Impulse von 100 Hz den Gattern G 3 und G 4 zugeführt werden.

Zusätzlich wird das Ausgangssignal des Phasen-Komparators C und ein Signal, das durch Verändern des früheren Signals unter Verwendung einer invertierenden Schallung vorbereitet wird, als Kontroll-Signal den vorstehend erwähnten Gattern G 3 bzw. G4 zugeführt.

Als Ergebnis davon haben, wenn das Signal von 135 Hz, das durch eine Empfangsschaltung, die den Empfänger R aufweist, demoduliert worden ist, der Detektor Kr, der Filter Fl und der Phasenschieber P i eine positive Phase und das Gatter G 3 wird geöffnet; dagegen wird das Gatter G 4 geöffnet, falls das gleich'.- Signal die entgegengesetzte Phase hat. so daß die Ausgangs-Impulse der Gstter G3 und G4 als Additions- und Subiraktions-Eingangssignale jeweils einem Zweirichtungszähler N 2

ίο zugeführt werden. Beide, die addierten und subtrahierten Impulse dieses Zweirichtungszählers N 2, wie sie in den Fig.3(e) und 3(0 dargestellt sind, werden jeweils einem Impulsgenerator S_r zugeführt Wenn diesem Generator Sr die addierten Impulse (e) zugeführt werden, führen dessen vier mit (v), (wj, (x) und (y) gekennzeichneten Ausgangsklemmen Ausgangsimpulse in dieser Reihenfolge aus. Im anderen Fall, falls dem Generator S_r subtrahierte Impulse (f) zugeführt werden, geben die jeweiligen Klemmen Ausgangsimpulse in der umgekehrten Reihenfolge ab. Da diese Ausgangsimpulse über eine Steuerschaltung Q den jeweiligen Antriebswicklungsklemmen V, W, X und Y eines Schrittmotors S_n, zugeführt werden, wie es in F i g. 4 dargestellt ist, wird der Motor S_n, in einem vorbestimmten Winkel im Uhrzeigersinn gedreht, falls der Zähler Λ/2 die addierten Impulse (e) abgibt und im Gegenuhrzeigersinn gedreht, falls der Zähler Λ/2 die subtrahierten Impulse abgibt. Durch diese Drehungen wird der Goniometer G_n, angetrieben.

Folglich wird unter den Bedingungen, wo das Goniometer G_n, 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 hochfrequenten Impulse als addierter oder subtrahierter Eingang dem Zweirichtungszähler N 2 zugeführt werden. Folglich werden entweder die addierten oder subtrahierten Impulse dieses Zählers N 2 abgegeben, so daß der Motor S,„ im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn mit jeweils hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wodurch das Goniometer G_n, unmittelbar eng an den minimalen Ausgangspunkt herankommt, um dadurch das demodulierte Ausgangssignal der Empfangsschaltung zu reduzieren. Zur gleichen Zeit wird, falls der minimale Anpassungspunkt überschritten ist, das Ausgangssignal des Phasen- Komparators Cinvertiert. Folglich gibt dieser Komparator C abwechselnd die Signale »1« und »0« ab. so daß die Eingangsimpulse des Zählers N 2 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 Ausgangssignal der Empfangsschaltung mit dem Referenz-Signal vergleicht, um auf diese Weise die Polaritäten der Phase auszufiltern. Folglich stimmt das addierte und subtrahierte Eingangssignal des Zählers N 2 genau mit den erwähnten Polaritäten der Phase überein, so daß das Goniometer G_n, beständig und verläßlich in eine vorbestimmte Richtung gedreht wird. Weiterhin kann die Drehgeschwindigkeit des Goniometers G_n, auf einen zweckmäßigen Wert durch geeignete Auswahl der Frequenzen der niedrig- und hochfrequenten Impulse gesetzt werden, um den Gattern Gl und G 2 zugeführt zu werden. Weiterhin werden, wenn der Phasen-Komparator Cdamit beginnt, abwechselnd die Signale »1« und »0« über eine im wesentlichen konstante Periode abzugeben, die addierten

und subtrahierten Eingangssignale abwechselnd dem Zähler N 2 zugeführt, so daß weder die addierten Impulse noch die subtrahierten Impulse kontinuierlich von diesem Zähler ausgeführt werden. Folglich befindet sich das Goniometer G_m noch in einer vorbestimmten Stellung, um dadurch unveränderlich die Ankunftsrichtung der elektrischen Welle, z. B. die Richtung des minimalen Anpassungspunktes, anzuzeigen.

In der Ausführungsform, die soweit beschrieben wurde, werden die Wellenbäuche des Azimut-Signals durch die Verwendung des Signals erfaßt, das eine Frequenz doppelt so hoch wie die modulierte Frequenz aufweist. Nichtsdestoweniger können die Wellenbäuche des Ausgangssignals des Verstärkers A 1 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 !Comparator Czugeführt.

Wie bereits vorher beschrieben wurde, diskriminiert der automatische Ortssucher gemäß der vorliegenden Erfindung die Phase des demodulierten Ausgangssignales seiner Empfangsschaltung in Übereinstimmung mit den Polaritäten der Wellenbäuche. Gerade in dem Fall, in dem die Ankunftsrichtung der elektrischen Wellen angezeigt wird, so daß das demodulierte Ausgangssignal 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 auftreten, in einem Hinweis oder in der Digitalen-Anzeige des Azimut, wobei noch eine beständige Anzeige erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. ADF-Radiokompaß mit einem gerichteten Antennensystem und einem Goniometer, einem nichtgerichteten Antennensystem, einer Empfangsschaltung, die das Ausgangssignal des Goniometers abgleicht und mittels eines Niederfrequenz-Signales moduliert, mit dem Ausgangssignal des nicht-gerichteten Antennensystems zusammensetzt und anschließend demoduliert, einem Motor zur Drehung der Suchspule im Goniometer und einer Motorantriebs-Schaltanordnung zum Drehen des Motors um einen vorbestimmten Winkel in Abhängigkeit vom demodulierten Signal, dadurch gekennzeichnet, daß

— der Radiokompaß eine digitale Phasenbestimmungs-Schaltanordnung zum Vergleich der Polaritäten der Sckwingungsbäuche des Ausgangssignales der Empfangsschaltung, um die Polaritäten der Phase des Ausgangssignales zu bestimmen, auFweist.

— daß er einen Zwcirichtungszähler zur Addierung und Subtrahierung von Taktschritten gemäß dem Ausgangssignal der Phasenbestimmungs-Schaltanordnung aufweist, und

— daß er einen Schrittmotor mit einer Motorantriebs-Schaltanordnung zum Drehen des Schrittmotors um einen vorbestimmten Winkel in oder gegen den Uhrzeigersinn aufweist, wobei die Motorantriebs-Schaltanordnung gemäß den addierten oder subtrahierten Impulsen des Zweirichtungszählers die Drehung des Schrittmotors veranlaßt.

2. ADF-Radiokompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode der dem Zweirichtungszähler zugeführten Taktschritte gemäß der wechselnden Frequenz des Ausgangssignals der Phasenbestimmungs-Schaltanordnung geändert wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen ADF-Radiokompaß mit einem gerichteten Antennensystem und einem Goniometer, einem nicht-gerichteten Antennensystem, einer Empfangsschaltung, die das Ausgangssignal des Goniometers abgleicht und mittels eines Niederfrequenz-Signales moduliert, mit dem Ausgangssignal des nicht-gerichteten Antennensystems zusammensetzt und anschließend demoduliert, einem Motor zur Drehung der Suchspule im Goniometer und einer Motorantriebs-Schaltanordnung zum Drehen des Motors um einen vorbestimmten Winke' in Abhängigkeit vom demodulierten Signal.

In der DE-AS 11 89 163 ist das Grundprinzip des vorliegenden ADF-Radiokompasses bezüglich der Behandlung der Signale der gerichteten und nicht-gerichteten Antennensysteme offenbart. Gemäß dieser Veröffentlichung wird das Goniometer mittels eines Stellmotors angetrieben. Da der Stellmotor durch ein Analog-Signal gesteuert wird, entsteht dort dadurch ein Fehler, daß eine Pendelschwingung durch Fluktuationen in der Phase verursacht wird, wodurch eine stabile Anzeige verhindert wird für den Fall, daß der minimale Anpassungspunkt des Goniometers noch unter einem Winkel steht. der die Einlaufrichtung der elektischen Welle anzeigt.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen ADF-Radiokompaß zu schaffen, der eine stabile Anzeige ohne Fehler gemäß dem Stand der Technik gewährleistet.

Die Aufgabe für einen ADF-Radiokompaß der eingangs charakterisierten Art wird gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelost Eine weitere voneilhafte Ausgestaltung ist in dem Unteranspruch offenbart. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbin dung mit den entsprechenden Zeichnungen deutlich. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aufbaues eines Ausführungsbeispieles eines ADF-Radiokompasses gemäß der vorliegenden E-findung,

F i g. 2a bis 2b Wellerform-Diagramme, die den Betrieb eines in Fig. 1 gezeigten Phasen-Komparators aufzeigen,

Fig.3e, 3f und 3v—3y Wellenform-Diagramme, die Impulse ium Steuern eines Schrittmotors, wie in F i g. 1 dargestellt, zeigen und
Fig.4 ein Schaltungsdiagramm des Schrittmotor!, nach Fig. 1.

F i g. 1 ⁷.eigt den Aufbau einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Ausgangssignal 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_n, zugeführt wird, dessen Ausgang mit einem Gegentaktmodulator M verbunden ist. Weiterhin ist der Ausgang eines Oszillators O mit einem Freouenzteiler D verbunden, um auf diese Weise ein Niederfrequenzausgangssignal abzurufen. z.B. ein Ausgangssignal von 135 Hz. das dem vorstehend erwähnten Modulator M zugeführt wird, um auf diese Weise das Ausgangssignal des Goniometers C„ iu modulieren. Außerdem ist der Ausgang einer ungerichteten Seitenbestimmungsantenne As einem 9(T- Phasenschieber Pl zugeführt, so daß das Ausgangssignal dieses Phasenschiebers P\ und das Ausgangssignal des vorstehend erwähnten Gegentaktmodulator M miaels eines !Composers B zusammengeführt und einem Enipfänger R zugeführt werden. Da dieser Empfänger R sein zusammengesetztes Eingangssignal einem Demodulator K/zuführt, nachdem er sein Eingangssignal verstärkt und umgeformt hat, wird das Niederfrequenz-Signal demoduliert und einem Filter Fl von 135Hz zugeführt.

so Dadurch wird das 135 Hz-Signal ausgeblendet und über einen Phasenschieber P2 einem Verstärker a I 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 das Ausgangssignal des Verstärkers A 1 entweder in Phase oder in entgegengesetzter Phase zu dem zu modulierenden Eingangssignal, das dem Modulator Mzugeführt wird, sofern der letztere eine solche Wellenform aufweist, wie sie in F i g. 2(a) dargestellt ist. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers A 1 ist in Fig. 2(b) gezeigt, für den Fall, in dem er in Phase ist.

Weiterhin sind in dem System D-Flip-Flops FFl und FF2 vorgesehen, deren D Eingänge das Ausgangssignal des erwähnten Verstärkers A 1, der entweder das Si gnal, das in Fig. 2(b) dargestellt ist, oder das Signal in entgegengesetzter Phase dazu abgibt, bzw. das ReIc renz-Signal, das in F i g. 2(a) dargestellt ist. erhalten und