DE3526810A1 - Doppler-drehfunkfeuer - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Doppler-Drehfunkfeuer wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Ein solches Doppler-Drehfunkfeuer ist aus der DE-OS 31 08 980 bekannt.

Aus dieser Offenlegungsschrift ist bekannt, welche Maß­ nahmen ergriffen werden müssen, damit eine korrekte Über­ wachung der abgestrahlten Signale möglich ist.

Von einem Doppler-Drehfunkfeuer werden Träger- und Seiten­ bandsignale abgestrahlt. Die Frequenzen der Seitenband­ signale unterscheiden sich von der Frequenz des Träger­ signals um ±9960 Hz. Für eine korrekte Signalabstrahlung ist besonders wichtig, daß die Phase des Trägersignals symmetrisch zu den Phasen der Seitenbandsignale ist. Weiterhin ist es wichtig, entsprechend der einzuhaltenden Spezifikation die Kontinuierlichkeit der Abstrahlung der 9960-Hz-Seitenbandsignale zu überwachen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zur Überwachung der Frequenzmodulation der Seitenbandsignale anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei dem neuen Doppler-Drehfunkfeuer kann die Frequenzmodu­ lation der Seitenbandsignale auch dann überwacht werden, wenn der Überwachungsdipol sehr nah bei den Sendeantennen für die Seitenbandsignale angeordnet ist. Mit den Weiter­ bildungen können weitere Signalparameter überwacht werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des neuen Doppler-Drehfunk­ feuers, und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Teil des Doppler-Drehfunkfeuers nach Fig. 1.

Ein in einer Trägersignalquelle 11 erzeugtes "Träger­ signal" (CSB), welches Träger- und Seitenbandsignale ent­ hält (nachfolgend als Trägersignal bezeichnet), wird von einer Trägerantenne 2 und die in Seitenbandsignalquellen 8, 9 erzeugten Seitenbandsignale (USB, LSB) werden von Seitenbandantennen 1 abgestrahlt. Die Seitenbandantennen sind kreisförmig angeordnet und die Trägerantenne befindet sich im Kreismittelpunkt.

Bei einem Zweiseitenband-DVOR werden die Seitenbandsignale (oberes Seitenband: USB; unteres Seitenband: LSB) den Seitenbandantennen so zugeführt, daß die Bewegungen von zwei Strahlungsquellen, die sich auf dem Kreis gegenüber­ liegen, simuliert werden. Die eine Seitenbandantenne strahlt das obere und die andere das untere Seitenband ab.

Um zu gewährleisten, daß eine möglichst kontinuierliche Strahlungsquellenbewegung simuliert wird, erfolgt von einer Seitenbandantenne zu ihrer benachbarten Seitenband­ antenne keine harte Umschaltung, wobei unter harter Um­ schaltung verstanden wird, daß zunächst die eine und an­ schließend die andere Antenne wirksam geschaltet ist.

Eine weiche Umschaltung erreicht man dadurch, daß die Seitenbandsignale jeweils zwei benachbarten Antennen zuge­ führt und die Seitenbandsignale geeignet amplitudenmodu­ liert werden. Zur Amplitudenmodulation der beiden Seiten­ bandsignale sind jeweils zwei Amplitudenmodulatoren 4, 41 und 5, 51 vorgesehen.

Das Weiterschalten der Seitenbandsignale von Antenne zu Antenne wird durch ein Antennenschaltgerät 3 bewirkt.

Bei Navigationssendeeinrichtungen ist es besonders wichtig, daß die abgestrahlten Signale ihre vorgeschrie­ benen Werte einhalten und daß die Signalabstrahlung kon­ tinuierlich erfolgt. Deshalb sind Überwachungseinrich­ tungen vorgesehen, die dies kontinuierlich überwachen.

Bei dem von einem DVOR abgestrahlten Navigationssignal muß die Phase der Trägerschwingung des von der Trägerantenne 2 abgestrahlten Signals symmetrisch zwischen den Phasen der Trägerschwingungen der von auf dem Kreis einander gegen­ überliegend angeordneten Seitenbandantennen abgestrahlten Signale liegen. Um dies zu überwachen, wird wie nach­ folgend beschrieben vorgegangen.

Koppler koppeln jeweils einen geringen Teil USB′, LSB′ der von den Seitenbandsignalquellen erzeugten Seitenband­ signale aus und führen diese Teile Mischern 14 und 15 zu.

Die Seitenbandantennen 1 strahlen nicht nur die Seiten­ bandsignale ab, sondern empfangen auch das von der Träger­ antenne 2 abgestrahlte Trägersignal. Dieses Trägersignal durchläuft die Speiseleitungen 100, 200 der Seitenband­ signale von den Signalquellen zu den Antennen in umge­ kehrter Richtung. Entsteht auf dem Weg eines Seitenband­ signals von Signalquelle zur Antenne eine Phasenverschie­ bung der Trägerschwingung des Seitenbandsignals, dann wird auch das von der Seitenbandantenne empfangene und weiter­ geleitete Signal um den gleichen Betrag phasenverschoben.

Weitere Koppler koppeln aus den Speiseleitungen 100, 200 jeweils einen Teil T′ des Trägersignals, das von den Seitenbandantennen empfangen wurde, aus und führen diese Teile als jeweils zweites Eingangssignal den Mischern 14 und 15 zu.

Anstelle zur Auskopplung von Träger- und Seitenbandan­ teilen jeweils zwei Koppler zu verwenden können auch bi­ direktionale Koppler 600 und 700 verwendet werden. Die Ausgänge des Kopplers 600 sind mit 6 (Auskopplung eines Teils T′ des Trägersignals) und 61 (Auskopplung eines Teiles USB′ des Seitenbandsingals) bezeichnet; die Aus­ gänge des Koppler 700 mit 7 und 71.

Zur elektrischen Anpassung der Bauelement an die Seiten­ bandsignalquellen 8, 9 sind in den Speiseleitungen 100 und 200 Zirkulatoren 302 und 303 vorgesehen.

Die Ausgangssignale der Mischer 14, 15 sind Signale, deren Frequenz gleich der Frequenzdifferenz von Trägersignal und Seitenbandsignal ist; bei einem DVOR ist diese Frequenz 9960 Hz. Die jeweilige Phasendifferenz zwischen Träger­ signal und einem Seitenbandsignal wird (wie sich aus einem Zeigerdiagramm ergibt) auf das Ausgangssignal des betrof­ fenen Mischers abgebildet. Die abgebildete Phasendifferenz ist die Phasendifferenz im Strahlungsfeld, weil das zum Mischen verwendete Trägersignal das von der Trägerantenne abgestrahlte Signal und nicht ein direkt vom Trägersender ausgekoppeltes Signal ist und weil das von den Seitenband­ antennen empfangene Trägersignal auf dem Weg von der Antenne zum Koppler denselben Weg durchläuft wie das Seitenbandsignal.

Die Ausgangssignale der Mischer 14, 15 werden über Filter 141, 151 einer Phasenmeßeinrichtung 16 zugeführt. Haben die Trägerschwingungen zueinander die vorgeschriebenen Phasenbeziehungen, dann wird in der Phasenmeßeinrichtung 16 die Phasendifferenz null oder 180° gemessen (oder, falls die Kabellängen nicht alle gleich sind, bekannte Ab­ weichungen hiervon). Das Ausgangssignal der Phasenmeßein­ richtung wird in einem Mikroprozessor der Auswerteschal­ tung 301 ausgewertet. Hierzu wird das Meßergebnis der Phasenmeßeinrichtung mit dem Sollwert, der der Phasendif­ ferenz null oder 180° entspricht, verglichen. Weicht das Meßergebnis so weit vom Sollwert ab, daß es nicht mehr innerhalb der zugelassenen Grenzen liegt, dann erfolgt eine Alarmmeldung in einer nicht dargestellten Anzeigeein­ richtung.

Der Mikroprozessor der Auswerteschaltung ist weiterhin mit einer nicht dargestellten Bedieneinrichtung verbunden.

Bei der Inbetriebnahme der Anlage kann die Anzeige, daß die Phasendifferenz vom Sollwert abweicht, zur Einstellung der oben erwähnten vorgeschriebenen Phasenbeziehungen aus­ genutzt werden.

Weiterhin werden die ausgekoppelten Seitenbandsignale USB′ und LSB′ weiteren Mischern 14′ und 15′ zugeführt. Diese Mischer erhalten als jeweils zweites Eingangssignal von einem Richtkoppler 10, der in die Speiseleitung 500 zwischen die Signalquelle 11 für das CSB-Signal und die Mittelantenne 2 eingefügt ist, einen Teil T′′ des Träger­ signals T.

Die Mischerausgangssignale werden über Bandpässe 141′ und 151′, deren Durchlaßbereiche bei 9960 Hz liegen, der Phasenmeßeinrichtung 16 zugeführt. Der Mikroprozessor 301 steuert die Phasenmessung in der Phasenmeßeinrichtung 16 so, daß im Zeitmultiplex die Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der Mischer 14 und 15 oder zwischen den Ausgangssignalen der weiteren Mischer 14′ und 15′ gemessen wird.

Die Phasendifferenzmessung zwischen den Ausgangssignalen der Mischer 14 und 15 erfolgt ungefähr 10 mal so häufig wie die Messung der anderen Phasendifferenz. Abhängig von der Abweichung der gemessenen Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der weiteren Mischer 14′ und 15′ von ihrem Sollwert erfolgt in den Seitenbandsignalquellen 8 und 9 eine Phasenregelung. Damit wird gewährleistet, daß die Sendesignale die vorgeschriebene Phasenrelation auf­ weisen.

Die Ausgangssignale der Mischer 14 und 15 werden über die Filter 141 und 151 einer Summierstufe 300 zugeführt, deren Ausgangssignal zu einer Multiplexeinrichtung 306 geleitet wird.

Die Multiplexeinrichtung 306 wird von dem Mikroprozessor 301 gesteuert. Das Ausgangssignal der Multiplexeinrichtung 306 wird dem Mikroprozessor 301 über einen A/D-Wandler 307 zugeführt. Dessen Abtastrate beträgt z. B. 960 Hz.

Zur überwachung der abgestrahlten Signale ist weiterhin ein Überwachungsdipol 102 vorgesehen, dem eine Baugruppe 400′, die nachfolgend näher erläutert wird, nachgeschaltet ist. Die Ausgangssignale der Baugruppe 400′ werden der Multiplexeinrichtung 306 zugeführt.

In der Baugruppe 400′ wird das von dem Überwachungsdipol 102 empfangene Signal einem 3dB-Hybrid 401 zugeführt. Dem 3dB-Hybrid wird außerdem ein Teil des von dem Richtkoppler 10 ausgekoppelten Trägersignals T′′ über weitere Lei­ stungsteiler 411 und 412 zugeführt. Der Leistungsteiler 411 ist zwischen den Richtkoppler 10 und die weiteren Mischer 14′, 15′ eingefügt. Die Leistungsteiler 411 und 412 können jeweils ein 3dB-Hybrid sein. Das Ausgangssignal des 3dB-Hybrids 401 wird in einem Leistungsteiler 403, der ebenfalls als 3dB-Hybrid realisiert werden kann, auf zwei Mischer 402 und 404 aufgeteilt. Den beiden Mischern wird jeweils ein Teil des oberen und ein Teil des unteren Seitenbandsignals zugeführt. Diese Anteile werden mittels Leistungsteiler 409, 410 aus den Ausgangssignalen der Richtkoppler 600 und 700 abgezweigt. Diese Leistungsteiler können ebenfalls als 3dB-Hybride realisiert sein. Die Mischerausgangssignale werden über jeweils einen Bandpaß 405, 406 Frequenzdiskriminatoren 407, 408 zugeführt. Die Mittenfrequenzen der Bandpässe sind jeweils ungefähr gleich dem Doppelten des Betrags, um den sich die Frequenzen der Seitenbandsignale von der Frequenz des Trägersignals unterscheiden, d. h. ungefähr gleich 20 kHz.

Die Überlagerung im ersten 3dB-Hybrid 401 erfolgt vorzugs­ weise so, daß das Trägersignal kompensiert wird und somit enthält das Ausgangssignal nur noch Seitenbandsignale. Die Ausgangssignale der FM-Diskriminatoren sind Abbilder des oberen und unteren Seitenbands und daher geeignet, die Frequenzmodulation des oberen und des unteren Seitenbands zu überwachen. Die Überwachung erfolgt in dem Mikroprozes­ sor der Auswerteschaltung 301.

Wie bereits erwähnt ist der Richtkoppler 10 ein Bidirek­ tionaler Richtkoppler. Über seinen einen Ausgang 501 wird der ebenfalls bereits erwähnte Teil T′′ des Trägersignals ausgekoppelt. Über seinen anderen Ausgang 502 werden die von der Trägerantenne 2 empfangenen Seitenbandsignale aus­ gekoppelt.

Zur Überwachung der 30-Hz-Amplitudenmodulation wird ein Teil des von dem Richtkoppler 10 ausgekoppelten Träger­ signals T′′ über die Leistungsteiler 411 und 412 einem Gleichrichter 13′ und einem Tiefpaß 304 zugeführt. Das Ausgangssignal des Tiefpasses gelangt über den Multiplexer 306 zu dem Mikroprozessor 301. Der Leistungsteiler 412, der Gleichrichter 13′ und der Tiefpaß 304 gehören zu der Baugruppe 400′.

Die von dem Richtkoppler 10 über den Ausgang 502 ausgekop­ pelten Seitenbandsignale werden über einen Gleichrichter 503, einen Bandpaß 504 (Mittenfrequenz 9960 Hz) und einen weiteren Gleichrichter 505 ebenfalls über die Multiplex­ einrichtung 306 der Auswerteschaltung 301 zugeführt. Dieses Signal dient zur Überwachung der Pegel der Seiten­ bandsignale.

Der Mikroprozessor in der Auswerteschaltung 301 führt für alle drei ihm im Zeitmultiplex zugeführten Signale eine diskrete Fourieranalyse (DFT) durch. Für jedes Signal werden die Ausgänge des DFT-Algorithmus für Gleichanteil, 30 Hz, 60 Hz, 90 Hz, 120 Hz und 150 Hz gebildet. Der 30-Hz-Anteil bezogen auf den Gleichanteil des 30-Hz-AM-Signals ist der Modulationsgrad für dieses Signal. Der Gleichanteil dieser Analyse entpricht dem Feldstärkepegel des über den Dipol 102 empfangenen Signals. Dies gilt für den Fall, daß das Trägersignal dem vom Überwachungsdipol empfangenen Signal entnommen wird. Wird der erforderliche Teil des Trägersignals unmittelbar dem von der Trägersignalquelle abgegebenen Signal entnom­ men, dann gilt dies sinngemäß. Die Analyse des 30-Hz-FM Signals ergibt an dem 30-Hz-Ausgang den Hub auf dem 9960-Hz-Hilfsträgersignal (Ausführungsbeispiel nach Fig. 2; beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das diesem Signal entsprechende FM-Signal zwei mal vorhanden). Weiterhin ist es möglich, zusätzlich die Oberwellen des 30-Hz-FM-Signals auszuwerten. Der Gleichanteil des gleich­ gerichteten 9960 Hz Signals ist ein Maß für den Pegel der Seitenbandsignale. Die 30-Hz-Harmonischen dieser Analyse sind ein Maß für die Störmodulation auf diesem Signal. Nach ICAO Annex 10 sind bei DVOR hierfür 40% zugelassen. Ändert sich der Betrag der Störmodulation, dann weiß man, daß sich an der Seitenbandsignalabstrahlung etwas ver­ ändert hat, z. B. Ausfall von einer oder mehreren Antennen.

Die Summe der 30-Hz-Harmonischen des Ausgangssignals der Summierstufe 300 bildet ein Maß für die kontinuierliche Seitenbandabstrahlung. Ändert sich die Summe, dann weiß man, daß die Abstrahlung gestört ist. Gesteuert durch den Mikroprozessor 301 wird die Störung angezeigt.

Im Mikroprozessor sind für die einzelnen zu überwachenden Parameter Alarmgrenzen vorgegeben. Beim Überschreiten dieser Alarmgrenzen werden Alarmanzeigen wirksam und es wird gegebenenfalls auf den Reservesender umgeschaltet oder die gesamte Anlage abgeschaltet. Die Alarmgrenzen werden bei der Inbetriebnahme der Anlage eingestellt.

Anstelle die Ausgangssignale der Frequenzdiskriminatoren 407, 408 direkt über den Multiplexer dem Mikroprozessor 301 zuzuführen ist es auch möglich, die Ausgangssignale einem Differenzverstärker 413 zuzuführen. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 413 über den Multiplexer dem Mikroprozessor zugeführt und dort überwacht. Diese Variante ist in der Fig. 2 dargestellt. In der Fig. 2 ist in der Baugruppe 400′′ auch eine Variante zur Amplitudenmodulationsüberwachung dargestellt. Dem Leistungsteiler 412, dem wiederum der Gleichrichter 13′ und der Tiefpaß 304 nachgeschaltet sind, wird in diesem Fall das von dem Überwachungsdipol 102 empfangene Signal zugeführt.

Es ist weiterhin möglich, der Baugruppe 400′ oder 400′′ einen weiteren Multiplexer vorzuschalten, an den mehrere an räumlich unterschiedlichen Stellen angeordnete Über­ wachungsdipole anschließbar sind. Dann ist es möglich, im Zeitmultiplex die abgestrahlten Signale in unterschied­ lichen Raumrichtungen zu überwachen.

Claims (6)

1. Doppler-Drehfunkfeuer (DVOR) mit mehreren kreisförmig angeordneten Seitenbandantennen (1), mit einer im Kreis­ mittelpunkt angeordneten Trägerantenne (2), bei dem das obere Seitenbandsignal (USB) und das untere Seitenband­ signal (LSB) den Seitenbandantennen von Seitenbandsignal­ quellen (8, 9) aus über ein Antennenschaltgerät (3) zuge­ führt werden, bei dem zur Überwachung der abgestrahlten Signale eine Überwachungseinrichtung vogesehen ist, wobei die Überwachungseinrichtung eine Auswerteschaltung (301) und mehrere Richtkoppler enthält, nämlich einen ersten, der einen geringen Teil (USB′) des oberen Seitenband­ signals (USB) auskoppelt und zu einem ersten Mischer (14) leitet, einen zweiten, der einen geringen Teil (LSB′) des unteren Seitenbandsignals (LSB) auskoppelt und zu einem zweiten Mischer (15) leitet, und mindestens einen weiteren, der einen Teil (T′) des von einer Seitenband­ antenne (1) empfangenen Trägersignals aus einer Speiselei­ tung (100) für ein Seitenbandsignal, über die das Träger­ signal von der Antenne aus weitergeleitet wird, auskop­ pelt und zu dem ersten (14) der beiden Mischer leitet, und bei dem in der Überwachungseinrichtung die Mischeraus­ gangssignale zu einer Phasenvergleichseinrichtung (16), in der die Phasendifferenz zwischen den Mischerausgangs­ signalen ermittelt wird, weitergeleitet werden und bei dem in der Auswerteschaltung die Abweichungen der gemessenen Phasendifferenz von einem Sollwert ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das von einem Überwachungsdipol (102) empfangene Signal einem 3dB-Hybrid (401) zugeführt wird, daß das 3dB-Hybrid als weiteres Eingangssignal einen Teil des Trägersignals er­ hält, daß das Ausgangssignal des 3dB-Hybrids zwei Mischern (402, 404) zugeführt wird, daß dem einen dieser Mischer (402) ein Teil des unteren und dem anderen (403) ein Teil des oberen Seitenbandsignals zugeführt wird, daß die bei­ den Mischerausgangssignale jeweils einem Bandpaß (405, 406) zugeführt werden, daß die Mittenfrequenzen der Band­ pässe ungefähr gleich dem Doppelten des Wertes sind, um den sich die Frequenzen der Seitenbandsignale von der Frequenz des Trägersignals unterscheiden, daß die Aus­ gangssignale der Bandpässe jeweils einem Frequenzdis­ kriminator (407, 408) zugeführt werden, und daß die Aus­ gangssignale der Frequenzdiskriminatoren der Auswerte­ schaltung zugeführt werden.

2. Doppler-Drehfunkfeuer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgangssignale der Frequenzdiskrimina­ toren (407, 408) zunächst einem Differenzverstärker (4/3) zugeführt werden und daß dessen Ausgangssignal der Aus­ werteschaltung zugeführt wird.

3. Doppler-Drehfunkfeuer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung der Parameter HF-Pegel des Trägersignals, 30-Hz-Amplitudenmodulation des Träger­ signals und das Vorhandensein der Stationskennung ein Teil des Trägersignals ausgekoppelt und gleichgerichtet wird und daß das gleichgerichte Trägersignal in der Auswerte­ schaltung ausgewertet wird.

4. Doppler-Drehfunkfeuer nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Trägersignal dem vom Überwachungsdipol (102) empfangenen Signal entnommen wird.

5. Doppler-Drehfunkfeuer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der gewünschte Teil (T′′) des Trägersignals aus der Speiseleitung (500) von der Trägersignalquelle (11) zur Trägerantenne ausgekoppelt (10) wird.

6. Doppler-Drehfunkfeuer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des Pegels des abgestrahlten oberen und des abgestrahlten unteren Seitenbandsignals, welche von der Trägerantenne (2) empfangen werden, diese Signale aus der Speiseleitung (500) von der Trägersignalquelle (11) zur Trägerantenne ausgekoppelt (10) und gleichgerichtet (503) werden und daß das gleichgerichtete Signal in der Auswerteschaltung aus­ gewertet wird.