DE3215964A1

DE3215964A1 - Peilanordnung

Info

Publication number: DE3215964A1
Application number: DE19823215964
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. habil. 7910 Neu-Ulm Mönich
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1982-04-29
Filing date: 1982-04-29
Publication date: 1983-11-03

Description

Peilanordnung
Die Erfindung betrifft eine Peilanordnung mit mehreren Antennen und mehreren verschiedenen Richtdiagrammen.
Derartige Peilanordnungen sind in einer großen Zahl von Ausführungen bekannt, wobei die verschiedenen Richtdiagramme bereits in den Ausführungen der einzelnen Antennen als auch in der Kombination mehrerer Antennen begründet sein können.
In Peilsituationen, in denen neben der zu peilenden Welle auch noch gleichfrequente Störungen auftreten, stellt sich das Peilergebnis als eine Überlagerung der zu peilenden Welle und der Störung dar, und ist dementsprechend mit einem mehr oder weniger großen Fehler behaftet. Gleichfrequente Störungen großer Intensität treten beispielsweise durch in der Nähe der Peilantenne befindliche Maste oder andere Antennen als Rückstreuer auf. Derartige Peilsituationen ergeben sich vor allem auf Schiffen, wo die Lage der Peilantenne gegenüber derartigen Störern aus Platzgründen nicht wesentlich verändert werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Peilanordnung anzugeben, mit welcher in der Nähe von starken rückstreuenden Hindernissen eine verbesserte Peilung möglich ist.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erzeugung von Nullstellen in einem Richtdiagramm durch Wahl einer entsprechenden Richtantenne und/oder amplituden und phasenrichtige Kombination von zwei oder mehreren Antennen ist an sich bekannt. Dadurch, daß zumindest zwei der Richtdiagramme in einer vorgegebenen Richtung eine Nullstelle aufweisen, können die Antennen der Peilanordnung so ausgerichtet werden, daß der starke Störer, z. B.
ein rückstreuender Mast, in der Richtung der Diagramm-Nullstelle liegt und dadurch das rückgestreute Feld nicht aufgenommen bzw. bei Zusammenschaltung mehrer Antennen automatisch kompensiert wird. Die rückgestreute Welle geht damit nicht in die Peilspannungen, die dem Empfang über die beiden Richtdiagrmme entsprechen, ein. Da die Richtdiagramme eine gemeinsame Nullstelle aufweisen, ansonsten aber verschieden sein sollen, ist auch außerhalb der Null stellen das Verhältnis der Antennenempfindlichkeiten für den Empfang über die beiden Diagramme von Azimutwinkel zu Azimutwinkel verschieden. Durch Vergleich der Peilspannungen in einem Komparator läßt sich dieses Verhältnis nach Betrag und Vorzeichen bestimmen und daraus in einer Zuordnungseinrichtung ein Peilwinkel ermitteln.
Zur seiteneindeutigen Ermittlung des Peilwinkels, beispielsweise bei symmetrischen Diagrammen, ist darüber hinaus der an sich bekannte Vergleich mit einer Hilfsantennenspannung vorgesehen.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfinundung, welche zwei Rahmenantennen aufweist, die zu einem Doppelrahmen kombiniert sind. Diese Ausführung stellt eine besonders aufwandsarme Form der Erfindung dar, die zudem eine Reihe vorteilhafter Weiterbildungen ermöglicht. Die Erfindung ist nachfolgend anhand dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch veranschaulicht. Dabei zeigt FIG. 1 eine Störsituation auf einem Schiff FIG. 2 eine Doppelrahmenanordnung FIG. 3A und FIG. 3B die mit dieser Doppelrahmenanordnung erzielten Richtdiagramme FIG. 4 eine zweite Doppelrahmenanordnung FIG. SA und FIG. 5B die zugehörigen Richtdiagramme FIG. 6 die prinzipielle Anordnung für die Peilauswertung FIG. 7 eine Gegenüberstellung der zum Pegelvergleich verwendeten Richtdiagramme FIG. 8 die Ausführung eines Kreuzrahmenpeilers.
Die Längsachse des in FIG. 1 skizzierten Schiffskörpers sei nach Norden ausgerichtet. Die Peilantenne P ist annähernd in Schiffsmitte angeordnet. In der Längsachse des Schiffes befinden sich noch eine weitere Antenne A und ein Mast M sowie symmetrisch zur Schiffsachse im Heck zwei weitere Antennen A. Die Antennen und der Mast stellen starke Rückstreuer dar, die eine Peilung einer in einem Sektor von z. B. + 30° Abweichung von der Schiffslängsachse einfallenden Welle immer mit einem gewissen, tragbaren Fehler beaufschlagen. Mit herkömmlichen Schiffspeilern sind aber besonders Peilungen, die einen Azimutwinkel außerhalb dieses Bereichs ergeben, mit einem starken Fehler behaftet, da das rückgestreute Feld im allgemeinen zumindest eine der beiden für die Peilung herangezogenen Spannung OW oder NS stark verfälscht. In diesem Bereich bringt die vorliegende Erfindung eine erhebliche Verringerung des PeilEehlers.
In FIG. 2 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung mit einem Deppelrahmenpeiler skizziert. Die beiden Einzelrahmen I, II weisen bereits jeder für sich ein Diagramm mit einer Nullstelle in Nord/Süd-Richtung auf Eine Kombination der beiden Diagramme durch additive Überlagerung der Antennenspannungen der beiden Rahmen I und II zu einer Summenspannung SI, II ergibt damit wiederum ein Diagramm mit einer Nullstelle nach Norden und Süden. Die Form dieses Diagramms ist in FIG. 3B skizziert.
Damit liegt bereits eine Peilspannung vor, die dem Empfang über ein Richtdiagramm mit einer Nullstelle in Richtung der störenden Rückstreuer entspricht. Vorteilhafterweise wird gleichzeitig zu der Summenspannung SI, II aus den Antennenspannungen der beiden Rahmen I und II auch die Differenzspannung DI, II durch Subtraktion der beiden Antennenspannungen gebildet. Die Subtraktion der beiden Spannungen entspricht der Überlagerung der beiden Diagramme zu einem neuen Diagramm, wie es in FIG. 3A skizziert ist, das sowohl in Nord/Süd-Richtung, als auch in Ost/West-Richtung Nullstellen aufweist. Mit der Differenzspannung D1, II liegt eine zweite Peilspannung vor, die dem Empfang über ein Diagramm entspricht, das in Richtung der störenden Rückstreuer eine Nullstelle aufweist und im übrigen Bereich von dem Verlauf des Diagramms nach FIG. 3A abweicht. Somit ist bereits mit dieser äußerst einfachen Anordnung die Möglichkeit gegeben, unter Ausblendung der Störer über einen weiten Azimutwinkelbereich zu peilen.
Diese einfache Anordnung läßt sich günstigerweise durch einen zweiten Doppelrahmen mit Rahmenantennen III, IV zu einer Kreuzrahmen-Peilantenne erweitern. Durch Zusammenschaltung der beiden Doppelrahmen zu einer Kreuzrahmen-Peilantenne läßt sich in dem Winkelbereich in der Nähe der Schiffslängsachse, wo die Peilung mit der vorstehend beschriebenen Auswertung der Summen- und Differenzspannungen des ersten Rahmens aufgrund der geringen Empfindlichkeit in diesem Bereich schwierig ist, in üblicher Weise durchführen. Für die Peilung in diesem Winkelbereich funktioniert der Kreuzrahmenpeiler im Rahmen der durch die Störer bedingten physikalischen Grenzen erfahrungsgemäß recht gut.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden auch die Antennenspannungen der Rahmenantennen III, IV des zweiten Doppel rahmens voneinander subtrahiert-. Dies entspricht einer Überlagerung zweier Diagramme der in FIG. 5B gezeigten Art zu einem Diagramm, wie es in FIG. 5A skizziert ist, das wiederum eine Nullstelle in Nord/Süd-Richtung aufweist und im übrigen von dem Diagramm des ersten Doppelrahmens nach FIG. 3B verschieden ist. Alternativ zu dem Diagramm nach FIG. 3A kann daher auch das Diagramm nach FIG. 5A mit dem Diagramm nach FIG. 3B verglichen werden. Die eine der beiden Peilspannungen, die dem Komparator 1 zugeführt werden, ist also in beiden Fällen die Summenspannung SI, II des ersten Doppelrahmens, während die andere der beiden Peilspannungen entweder die Differenzspannung DI, II des ersten Doppelrahmens oder die Differenzspannung DIII, IV des zweiten Doppelrahmens ist.
Vorteilhafterweise ist über Schaltmittel 4 wahlweise eine der beiden Differenzspannungen an den einen Eingang des Komparators 1 anschließbar. Die Diagramme entsprechend den Differenzspannungen des ersten und des zweiten Doppelrahmens sind in der Realität nicht vollständig gleich, so daß in der jeweiligen Peilsituation der Empfang über das eine oder das andere dieser beiden Diagramme günstiger sein kann. Am anderen Eingang des Komparators liegt unverändert die Summenspannung SI, II des Doppelrahmens.
Die Bildung der Differenzspannung aus den Antennenspannungen der Rahmenantennen eines Doppelrahmens ist an sich bekannt und beispielsweise in der DE-PS 711 826 beschrieben. Besonders vorteilhaft für die Differenzbildung ist die Verwendung von Summe-Differenz-Gliedern, die in umgekehrter Signalrichtung als Leistungsteiler funktionieren, da hierbei Summen- und Differenzspannung auf einfache Weise gleichzeitig gebildet werden und die einzelnen Anschlußtore voneinander entkoppelt sind.
Eine günstige Ausführungsform sieht vor, die Rahmenantennen über Transformatoren an die Summe-Differenz-Glieder anzuschließen. Dadurch ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, durch Aufwärts-Transformieren der Antennenspannungen die Empfindlichkeit der Rahmenantennen bei tiefen Frequenzen zu verbessern und die starke Frequenzabhängigkeit der Rahmenantennen durch das gegenläufige Frequenz verhalten der Transformatoren in gewissem Umfang auszugleichen.
FIG. 6 zeigt die prinzipielle Anordnung zur Peilauswertung nach der vorliegenden Erfindung unter Zugrundelegung der besonders vorteilhaften Ausführungsformen mit zwei gekreuzten Doppelrahmen. Der Komparator 1 bildet aus der an seinem einen Eingang liegenden Differenzspannung D und der am anderen Eingang der Summenspannung S das Spannungsverhältnis D/S. Die Differenzspannung ist wahlweise die Spannung D1, II des ersten Doppelrahmens oder die Spannung DIII, IV des zweiten Doppelrahmens, die durch die Schaltmittel 4 alternativ angeschlossen werden können. Das Spannungsverhältnis D/S wird im Digital/Analog-Wandler 6 digitalisiert und der Zuordnungseinrichtung 2 zugeführt.
Die Zuordnungseinrichtung ruft aus einem Lesespeicher 3 die für die Verwendung der ersten und zweiten Differenzspannung getrennt abgelegte Winkelzuordnung gegebenenfalls in Abhängigkeit der Empfangsfrequenz ab und gibt den ermittelten Peilwinkel aus.
Insbesondere bei Abhängigkeit der Winkelzuordnung zu dem bestimmten Spannungsverhältnis von der Frequenz ist auch eine Ausführungsform vorteilhaft, bei der die Zuordnungseinrichtung 2 eine Rechenschaltung aufweist, die aus dem Spannungsverhältnis und der Frequenz information nach einer gespeicherten Rechenvorschrift den Peilwinkel ermittelt und ausgibt.
FIG. 7 zeigt den prinzipiellen Verlauf der Richtdiagramme nach FIG. 3A bzw. 5A (Kurve A) des Diagramms nach FIG. 3B (Kurve B) und den sich daraus ergebenden Verlauf des Spannungsverhältnisses D/S (Kurve C) über den Peilwinkel α von 0 - 180°. Die Kurve verläuft spiegelbildlich für den Bereich von 0 - -180°. Die sich daraus ergebende Doppeldeutigkeit kann, wie bereits angeführt, durch eine Hilfsantennenspannung beseitigt werden.
FIG. 8 zeigt die Antennenanordnung in der besonders vorteilhaften Ausführungsform mit vier Rahmenantennen um einen Mast, die auch vom Watson-Watt-Prinzip her schon bekannt ist. Die Erfindung ermöglicht es also, mit einer besonders einfachen Antennenanordnung, die zudem auch noch für die Peilung nach dem gebräuchlichen Watson-Watt-Prinzip erlaubt, eine wesentliche Verbesserung des Peilfehlers über einen weiten Winkelbereich zu erzielen.

Claims

Patentansprüche 1. Peilanordnung mit mehreren Antennen und mehreren verschiedenen Richtdiagrammen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei der Richtdiagramme in einer vorgegebenen Richtung eine Nullstelle aufweisen, daß die dem Empfang über die beiden Richtdiagramme entsprechenden Peilspannungen einem Komparator (1) zugeführt werden und daß eine Zuordnungseinrichtung (2) aus dem Verhältnis der beiden Spannungen einen zugeordneten Peilwinkel ermittelt und ausgibt.
2. Peilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur seiteneindeutigen Ermittlung des Peilwinkels eine Hilfsantennenspannung vorhanden ist.
3. Peilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zu einem ersten Doppelrahmen kombinierte Rahmenantennen (I, II) vorhanden sind.
4. Peilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rahmenantennenspannungen zu einer ersten Summenspannung (SI, II) addiert werden und diese erste Summenspannung die eine der beiden Peilspannungen ist.
5. Peilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rahmenspannungen gleichzeitig voneinander subtrahiert werden und die so gebildete erste Differenzspannung (DI, II) die andere der beiden Peilspannungen ist.
6. Peilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Doppelrahmen vorhanden ist, der senkrecht zum ersten Doppelrahmen ausgerichtet und zusammen mit diesem als Kreuzrahmen-Peilantenne betreibbar ist.
7. Peilanordnung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenspannungen der beiden Rahmenantennen (III, IV) des zweiten Doppelrahmens voneinander subtrahiert werden und die so gebildete zweite Differenzspannung (D111, IV) die andere der beiden Peilspannungen ist.
8. Peilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Summen- und der Differenzspannung aus den beiden Rahmenantennenspannungen eines Doppelrahmens die beiden Rahmenantennen an die Eingänge eines Summe-Differenz-Glieds angeschlossen sind.
9. Peilanordnung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß über Schaltmittel (4) wahlweise eine der beiden Differenzspannungen (DI, , DIII, IV) an den einen Eingang des Komparators (1) angeschlossen werden kann.
10. Peilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenantennen über Transformatoren mit den Eingängen der Summe-Differenz-Glieder verbunden sind.
11. Peilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnungseinrichtung eine Rechenschaltung enthält mit einer gespeicherten Rechenvorschrift, die, gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Empfangsfrequenz, für ein bestimmtes Spannungsverhältnis einen Peilwinkel festlegt.
12. Peilanordnung nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Peilspannungen digitalisiert wird.
13. Peilanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnungseinrichtung einen Lesespeicher (3) enthält, in dem die Zuordnung von Spannungsverhältnis zu Peilwinkel, gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Empfangsfrequenz, gespeichert ist.